Происхождение химических элементов реферат

Обновлено: 02.07.2024

При разработке теории Большого Взрыва и природы источника энергии Солнца в конце 30-х гг. ХХ века Х.Бете и К.Вейцзекер пришли к выводу, что генерирование энергии звезд, в т.ч. и Солнца, связано с образованием ядер гелия.

В соответствии с доработанной Г.Гамовым теорией Большого Взрыва Вселенной, последняя прошла т. наз. эру нуклеосинтеза – время образования протонов и нейтронов, вслед за ними – изотопов водорода, гелия и лития. Однако идея образования всех атомов на ранней стадии расширения Вселенной путем присоединения нейтронов и последующим отрицательным бэта-распадом потерпела неудачу в связи с тем, что в природе отсутствуют ядра с массовыми числами 5 и 8.

Э.Салпетер был первым, кто установил, что наряду с горением водорода в недрах звезд возможно также и горение гелия с образованием углерода. Это и послужило основой для современных теорий ядерного синтеза.

Согласно современным научным представлениям, все химические элементы образовываются в результате внутризвездных процессов, и это влияет на эволюцию звезд в целом

На основе данных о химических элементах в природе, ученые пришли к выводу, что наиболее вероятным источником образования большинства ядер являются последовательности ядерных процессов, протекающих в недрах звезд.

Химический состав Земли, Луны и метеоритов можно установить непосредственно, однако состав планет Солнечной системы менее известен, сведения о нем основываются на величине средней плотности вещества планет. При исследовании состава солнца, звезд и межзвездных газовых туманностей используется спектральный анализ, но он дает информацию только об атмосфере той или иной звезды. К примеру, в атмосфере Солнца зафиксированы около 70 элементов, тем не менее, некоторые элементы не представляется возможным обнаружить ни в атмосфере Солнца, ни в атмосфере звезд. В результате было сделано заключение, что в хорошем приближении содержание элементов в атмосфере звезд согласуется с их содержанием для Земли и метеоритов.

В 1956 году Г.Зюссом и Г.Юри на основе химического состава Земли, метеоритов и Солнца была составлена таблица распространенности элементов. Она примечательна тем, что демонстрирует немалое превосходство по рапространенности среди элементов с массовым числом 40-60 группы железа.

Образование ядер химических элементов от углерода до группы железа происходит в результате гелиевого, углеродного, кислородного, неонового и кремниевого горения в недрах звезд. Примечательно, что в лабораторных условиях энергии сталкивающихся частиц намного превышают аналогичные в недрах звезд, поэтому полученные эффективные сигма-сечения не могут быть приняты для астрофизических реакций.

В результате горения гелиевого ядра звезды температура ее поверхности может даже снизиться, и после изменения физических свойств звезда превращается в красный гигант. В момент, когда температура в ядре звезды достигает 1.5 х 10 8 К, а плотность – 5 х 10 4 г/см 3 , начинается так. наз. тройная реакция: из трех атомов гелия образуется атом углерода. Наряду с рассмотренной возможна реакция с образованием кислорода из углерода и гелия с выделением гамма-частиц. Образующиеся ядра кислорода реагируют с гелием, и в результате формируется

неон. Из неона – марганец. Процесс горения гелия сопровождается другими реакциями с образованием различных нуклидов.

В результате гравитационного сжатия ядра звезды начинается слияние ядер углерода с образованием ядер неона, натрия и магния. Одновременно образуются аллюминий, кремний и некоторые соседние нуклиды.

Углерод может загораться и поддерживать горение лишь в массивных звездах. В звездах всего лишь в несколько раз превышающих по массе Солнце углеродное ядро может и не образовываться.

Горение неона характеризуется короткой стадией и заключается в фотодиссоциации. Следом за неоном происходит многоканальное горение кислорода, затем по мере роста температуры и плотности следует горение кремния – конечная стадия термоядерного синтеза нуклидов в массивных звездах, на которой образуются ядра группы железа, обладающие максимальной удельной энергией связи. Звезда с железным ядром находится в стадии предсверхновой, которая предшествует взрыву вследствие нарушения равновесия.

Образование атомных ядер, расположенных в таблице за группой железа, обеспечивается другими механизмами. Такие нуклиды образовываются в результате s-, r- и p-процессов. s-процесс представляет собой медленный захват нейтронов, при котором образующиеся неустойчивые ядра распадаются прежде, чем успеют присоединить следующий нейтрон. s-процесс идет в недрах звезд при их нормальной стадии эволюции.

Тяжелые и сверхтяжелые элементы таблицы Менделеева, стоящие за Bi, образуются вследствие r-процесса. В этом процессе ядро должно захватить много нейтронов, прежде чем произойдет его отрицательный бэта-распад. Возможными астрофизическими условиями протекания r-процесса считаются механизмы, являющиеся следствием взрывов сверхновых, так как реакции быстрого захвата нейтронов в стационарных звездах невозможны. Окончание r-процесса прерывается спонтанным делением сверхтяжелых ядер. Быстрый захват нейтронов был частично реализован в искусственных условиях при взрывах ядерных бомб, начиненных ураном-238.

p-процесс представляет собой образование редких, богатых протонами ядер путем захвата протонов или позитронов, так как ни одним процессом нейтронного захвата эти ядра не могут быть созданы. Однако физические модели условий протекания p-процесса в звездах остаются пока в большей степени неоднозначными по сравнению с процессами захвата электронов.

Легкие нуклиды лития, берилла и бора характеризуются более низкой распространенностью и стабильностью по отношению к гелию, углероду, азоту и кислороду и не могут образовываться в процессе обычного нуклеосинтеза в недрах звезд, т.к. они легко разрушаются.

На сегодняшний день ученые придерживаются гипотезы скалывания – образования ядер легких элементов путем реакции деления ядер углерода, азота и кислорода при столкновении с ядрами водорода и гелия либо в космических лучах, либо космических лучей с атомами межзвездных газовых облаков. Космические лучи – это поток заряженных частиц, включая ядра атомов, которые заполняют пространство Галактики. Их источником считаются взрывы сверхновых звезд. Содержание лития, берилла и бора в космических лучах на пять порядков больше, чем в звездах. Это указывает на то, что реакции скалывания имеют место в космических лучах.

В космических лучах бора больше, чем лития и берилла, а в Галактике – лития больше чем берилла и бора.

Образование химических элементов, за исключением водорода и гелия, из которых сформировалась Солнечная система, произошло в звездах предшествующего Солнцу поколения. Есть основания полагать, что Солнечная система образовалась из газопылевого облака – остатка сверхновых, которые прошли все этапы звездного нуклеосинтеза и взорвались.

Авторская разработка на тему "Происхождение химических элементов" по предмету "Естествознание" содержит 55 страниц, 8 рисунков, 3 таблицы и 18 источников.

Ключевые слова: Естествознание, Экология, почвоведение, Философия, Экономика отраслей, Безопасность жизнедеятельности, Экономика предприятия, Экономика отрасли, Психология, Кадровый консалтинг.

Объектом исследования является анализ условий "Происхождение химических элементов". Предметом исследования является рассмотрение отдельных вопросов, сформулированных в качестве задач данного исследования.

Целью исследования является изучение темы "Происхождение химических элементов" с точки зрения новейших отечественных и зарубежных исследований по сходной проблематике.

Работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, состоящую из 3 глав, заключение и библиографический список.

В процессе работы выполнялся теоретико-методологический анализ темы "Происхождение химических элементов", в том числе исследовались теоретические аспекты изучения явления "Происхождение химических элементов", изучалась природа темы "Происхождение химических элементов".

Далее проводилось исследование актуальности "Происхождение химических элементов" в современных условиях с привлечением статистических данных и научных публикаций последних лет.

В результате исследования выявлены и количественно обоснованы конкретные пути решения проблемы "Происхождение химических элементов", в том числе обозначены некоторые возможности решения проблемы "Происхождение химических элементов" и определены тенденции развития тематики "Происхождение химических элементов".

Степень внедрения - предложения и конкретные мероприятия опробованы в деятельности организации, послужившей базой для учебной практики.

Предложенные мероприятия с некоторой конкретизацией могут быть использованы в работе кадровых служб российских предприятий.

Реализация предлагаемых мер позволяет обеспечить более точное понимание природы и актуальных проблем "Происхождение химических элементов".

В списке литературы, использованной при подготовке данной работы, представлено 18 библиографических источников. Охарактеризуем некоторые из них:

Обозначенную проблему "Происхождение химических элементов" рассматривает Т. И. Хаханина, Н. Г. Никитина, Л. С. Суханова в книге "Химия окружающей среды", изданной в 2013 году и содержащей 224 стр. Из описания книги можно сделать вывод, что

Изложены основные закономерности функционирования экологических систем и биосферы в целом. Рассмотрены проблемы загрязнения биосферы по разделам: происхождение и эволюция Земли, гидросфера, атмосфера, озоновые дыры в атмосфере, кислотные дожди, последствия и возможные методы решения проблемы, антропогенные воздействия токсичных веществ и химических элементов, радионуклиды и их воздействие на окружающую среду. Содержание учебника соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования третьего поколения и методическим требованиям, предъявляемым к учебным изданиям. Для студентов технических вузов с квалификацией "бакалавр" для направлений подготовки 280700 "Техносферная безопасность", профиль "Инженерная защита окружающей среды", 280300 и 201900 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", а также аспирантов, преподавателей и всех, кто интересуется вопросами экологии. .

Также проблем регулирования современных вопросов по теме "Происхождение химических элементов" касается Л. Д. Борзова, Н. Ю. Черникова, В. В. Якушев в монографии "Химический атлас". Данная книга была выпущена в издательстве "Издательство Российского Университета дружбы народов" в 2004 году, содержит 224 стр.

С максимальной наглядностью и простотой изложены современные основные сведения по курсу "Общая и неорганическая химия". Материал представлен в виде выполненных в цвете таблиц, схем, формул, химических уравнений и рисунков. В конспективной форме систематизированы основные положения и законы общей химии, свойства всех групп элементов периодической системы, физико-химические величины. Атлас содержит именной и предметный указатели, список наиболее популярной и информативной литературы, некоторые исторические данные, сведения о происхождении названий элементов, портреты и биографические данные известных химиков. Пособие может быть использовано для текущего самоконтроля и при подготовке к экзаменам по химии абитуриентами, поступающими в вузы, иностранными и российскими студентами подготовительных отделений вузов, студентами младших курсов, учащимися техникумов, школьниками старших классов, учителями; представленные основные характеристики химических элементов и другие таблицы - как.

Ряд актуальных проблем был затронут в книге "Структура Мироздания Вселенной". А. А. Шадрин определил актуальность и новизну этой темы в своем исследовании, опубликованном в 2008 году в издательстве "Либроком". В описании книги сказано следующее.

Энергия ядра планет и Солнца, расширение объема земного шара, происхождение химических элементов, структура ядер микро- и макромира, рождение и эволюция атомно-молекулярного вещества, структура Вселенной, эволюция звезд и планет от рождения до распада, направление эволюции Вселенной, объединение теорий гравитации и элементарных частиц - это неполный перечень вопросов сегодняшнего дня. На эти вопросы в данной книге есть простые ответы, без использования теорий относительности, суперструн и супергравитации. На основе накопленных в XX веке достоверных экспериментальных фактов, явлений и открытий в микро- и макромире, как на разрозненных звеньях, построена одна логически завершенная цепь, которая позволяет объяснить эволюцию структуры Мироздания от рождения материи и пространства в одной форме до ее распада и изменения в другую. Определены этапы состояния планет и Солнца в Солнечной системе и их место в этой эволюции. Книга рассчитана на широкий круг читателей: от.

ЕСН как элемент расходов. Э. Кубова, "Финансовая газета. Региональный выпуск", № 49, декабрь 2007.
Инструменты и методы анализа финансовой отчетности. Ключевые элементы финансового анализа в интересах менеджмента: анализ операционной деятельности, анализ управления ресурсами компании, анализ прибыльности: доходы - расходы. Т.С. Фролова, "Горячая линия бухгалтера", № 23-24, декабрь 2007.
Некоторые вопросы расчета акцизов как элемента цены. Т.Е. Николаева, "Финансовые и бухгалтерские консультации", № 12, декабрь 2007.
Моббинг как элемент социального конфликта. А. Соловьев, "Кадровик. Трудовое право для кадровика", № 12, декабрь 2007.
Учетная политика как элемент налогового планирования. Т.А. Гусева, "Законы России: опыт, анализ, практика", № 12, декабрь 2007.

Представленная работа посвящена теме "Происхождение химических элементов".

Проблема данного исследования носит актуальный характер в современных условиях. Об этом свидетельствует частое изучение поднятых вопросов.

Тема "Происхождение химических элементов" изучается на стыке сразу нескольких взаимосвязанных дисциплин. Для современного состояния науки характерен переход к глобальному рассмотрению проблем тематики "Происхождение химических элементов".

Вопросам исследования посвящено множество работ. В основном материал, изложенный в учебной литературе, носит общий характер, а в многочисленных монографиях по данной тематике рассмотрены более узкие вопросы проблемы "Происхождение химических элементов". Однако, требуется учет современных условий при исследовании проблематики обозначенной темы.

Высокая значимость и недостаточная практическая разработанность проблемы "Происхождение химических элементов" определяют несомненную новизну данного исследования.

Дальнейшее внимание к вопросу о проблеме "Происхождение химических элементов" необходимо в целях более глубокого и обоснованного разрешения частных актуальных проблем тематики данного исследования.

Актуальность настоящей работы обусловлена, с одной стороны, большим интересом к теме "Происхождение химических элементов" в современной науке, с другой стороны, ее недостаточной разработанностью. Рассмотрение вопросов связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую значимость.

Результаты могут быть использованы для разработки методики анализа "Происхождение химических элементов".

Теоретическое значение изучения проблемы "Происхождение химических элементов" заключается в том, что избранная для рассмотрения проблематика находится на стыке сразу нескольких научных дисциплин.

Объектом данного исследования является анализ условий "Происхождение химических элементов".

При этом предметом исследования является рассмотрение отдельных вопросов, сформулированных в качестве задач данного исследования.

В рамках достижения поставленной цели автором были поставлены и решения следующие задачи:

Изучить теоретические аспекты и выявить природу "Происхождение химических элементов".
Сказать об актуальности проблемы "Происхождение химических элементов" в современных условиях.
Изложить возможности решения тематики "Происхождение химических элементов".
Обозначить тенденции развития тематики "Происхождение химических элементов".

Во введении обоснована актуальность выбора темы, поставлены цель и задачи исследования, охарактеризованы методы исследования и источники информации.

Глава первая раскрывает общие вопросы, раскрываются исторические аспекты проблемы "Происхождение химических элементов". Определяются основные понятия, обуславливается актуальность звучание вопросов "Происхождение химических элементов".

В главе второй более подробно рассмотрены содержание и современные проблемы "Происхождение химических элементов".

Глава третья имеет практический характер и на основе отдельных данных делается анализ современного состояния, а также делается анализ перспектив и тенденций развития "Происхождение химических элементов".

По результатам исследования был вскрыт ряд проблем, имеющих отношение к рассматриваемой теме, и сделаны выводы о необходимости дальнейшего изучения/улучшения состояния вопроса.

Таким образом, актуальность данной проблемы определила выбор темы работы "Происхождение химических элементов", круг вопросов и логическую схему ее построения.

Теоретической и методологической основой проведения исследования явились законодательные акты, нормативные документы по теме работы.

Источниками информации для написания работы по теме "Происхождение химических элементов" послужили базовая учебная литература, фундаментальные теоретические труды крупнейших мыслителей в рассматриваемой области, результаты практических исследований видных отечественных и зарубежных авторов, статьи и обзоры в специализированных и периодических изданиях, посвященных тематике "Происхождение химических элементов", справочная литература, прочие актуальные источники информации.

Естествознание	образцы работ
Экология, почвоведение	образцы работ
Философия	образцы работ
Экономика отраслей	образцы работ
Безопасность жизнедеятельности	образцы работ
Экономика предприятия	образцы работ
Экономика отрасли	образцы работ
Психология	образцы работ
Кадровый консалтинг	образцы работ

Т.И. Хаханина, Н.Г. Никитина, Л.С. Суханова. Химия окружающей среды. – М.: Юрайт, 2013. – 224 с.
Л.Д. Борзова, Н.Ю. Черникова, В.В. Якушев. Химический атлас. – М.: Издательство Российского Университета дружбы народов, 2004. – 224 с.
А.А. Шадрин. Структура Мироздания Вселенной. – М.: Либроком, 2008. – 184 с.
Э.В. Кононович. Солнце - дневная звезда. – М.: Либроком, 2009. – 160 с.
П.И. Новичков. Теоретические основы конструирования железобетонных элементов с учетом сопротивления физическим и химическим воздействиям. – М.: Наука, 2011. – 216 с.
Т.И. Хаханина, Н.Г. Никитина, Л.С. Суханова. Химия окружающей среды. Учебник. – М.: Юрайт, 2014. – 216 с.
Всеволод Ярош. Файрболы Микро и Макрокосмоса. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. – 140 с.
Юрий Белоусов. Революционный переворот в науке Ч.1. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2014. – 104 с.
Г.В. Попов, Ю.П. Земсков, Б.Н. Квашнин. Физические основы измерений в технологиях пищевой и химической промышленности. Учебное пособие. – СПб.: Лань, 2015. – 256 с.
Т.И. Хаханина, Н.Г. Никитина, Л.С. Суханова. Химия окружающей среды. Учебник. – М.: Юрайт, 2015. – 216 с.
С.Л. Белопухов, Н.К. Сюняев, М.В. Тютюнькова. Химия окружающей среды. Учебное пособие. – М.: Проспект, 2016. – 240 с.
Н.Гринвуд, А.Эрншо. Химия элементов. В 2 томах (комплект). – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. – 1280 с.
С.Л. Белопухов, Н.К. Сюняев, М.В. Тютюнькова. Химия окружающей среды. Учебное пособие. – М.: Проспект, 2018. – 240 с.
Г.Багриновский. Краткий этимологический словарь. – М.: КоЛибри,Азбука-Аттикус, 2018. – 672 с.
Чечев В.П., Иванчик А.В., Варшалович Д.А. Синтез элементов во Вселенной. От Большого взрыва до наших дней. – М.: Ленанд, 2018. – 304 с.
Чечев В.П., Иванчик А.В., Варшалович Д.А. Синтез элементов во Вселенной. От Большого взрыва до наших дней. – М.: Ленанд, 2018. – 304 с.
С.В. Граборов. Краткая предыстория Человечества. 13,8 млрд лет за 90 минут. – М.: Ленанд, 2018. – 80 с.
А.С. Бернацкий. 100 великих тайн золота. – М.: Вече, 2018. – 416 с.

ЕСН как элемент расходов. Э. Кубова, "Финансовая газета. Региональный выпуск", № 49, декабрь 2007.
Инструменты и методы анализа финансовой отчетности. Ключевые элементы финансового анализа в интересах менеджмента: анализ операционной деятельности, анализ управления ресурсами компании, анализ прибыльности: доходы - расходы. Т.С. Фролова, "Горячая линия бухгалтера", № 23-24, декабрь 2007.
Некоторые вопросы расчета акцизов как элемента цены. Т.Е. Николаева, "Финансовые и бухгалтерские консультации", № 12, декабрь 2007.
Моббинг как элемент социального конфликта. А. Соловьев, "Кадровик. Трудовое право для кадровика", № 12, декабрь 2007.
Учетная политика как элемент налогового планирования. Т.А. Гусева, "Законы России: опыт, анализ, практика", № 12, декабрь 2007.
Юридические конструкции как элемент нормотворчества и правоприменения. на примере налогового права. С.М. Изосимов, "Российская юстиция", № 11, ноябрь 2007.
Двойной удар. План поддержания бесперебойности бизнеса как элемент системы внутреннего контроля. Э. Оганов, "Риск-менеджмент", № 11-12, ноябрь-декабрь 2007.
Понятие и существенные элементы "качества законотворчества". А.И. Шумаков, "Гражданин и право", № 10, октябрь 2007.
Земельный участок как элемент общего имущества многоквартирного дома. С. В. Стрембелев, "Закон", № 10, октябрь 2007.
Коллекторские услуги - важный элемент инфраструктуры страхового рынка. И. Е. Смирнов, "Управление в страховой компании", № 4, октябрь-декабрь 2007.
Изменения в законодательстве об образовании в части элементов системы государственного контроля и надзора в сфере образования. А.А. Кирилловых, "Право и экономика", № 9, сентябрь 2007.
Планирование, организация и порядок работы с химическими веществами в учреждениях здравоохранения. А.Г. Соловьев, Ю.Е. Барачевский, "Главврач", № 9, сентябрь 2007.
Стратегия использования человеческого потенциала, как критерий устойчивого развития химического предприятия. А. Морозов, Е. Сухоруков, "Управление персоналом", № 16, август 2007.
Инвентаризация как элемент учетной политики. "Новая бухгалтерия", выпуск 8, август 2007.
Выбытие элементов электронной техники. В. Ульянов, "Практический бухгалтерский учет", № 8, август 2007.
Элементы структурного анализа при сравнительной оценке социально-экономических объектов. В.М. Донин, Д.И. Карнаух, Ю.В. Лунин, "Менеджер здравоохранения", № 7, июль 2007.
Ассортиментная политика как элемент доступности и качества лекарственной помощи. Е.А. Тельнова, Г.Н. Гильдеева, "Ремедиум", № 7, июль 2007.
Элементы структуры системы валовых платежей. Н.В. Макарова, "Международные банковские операции", № 4, июль-август 2007.
Налоговая декларация - элемент обеспечительного механизма исполнения налоговой обязанности. О.О. Журавлева, "Налоговед", № 6, июнь 2007.
Судебно-медицинская служба как элемент формирования системы контроля качества оказания медицинской помощи в системе медицинского страхования. П.О. Ромодановский, А.Д. Рамишвили, Н.И. Неволин, сборник "Научные труды III Всероссийского съезда. Национального конгресса по медицинскому праву"
Социально-экономическое взаимодействие между элементами системы управления персоналом. А. Сироткин, "Управление персоналом", № 10, май 2007.
Элементы структуры системы валовых платежей: процесс платежа. Н.В. Макарова, "Международные банковские операции", № 3, май-июнь 2007.
Выбор методов учета элементов затрат как способ оптимизации налогооблагаемой базы. А.X. Попова, "Все для бухгалтера", № 8, апрель 2007.

Свяжитесь со мной, если вам нужна консультация по этой теме или сопровождение.

Гладышева Марина Михайловна

Если никто из сотрудников не сможет вас проконсультировать, то мы сообщим об этом письмом в течение суток.

Нуклеосинтез и нуклеогенез

Распределение химических элементов в Земле

Атомная космическая распространенность элементов

Список используемой литературы

Тема данной работы - "Происхождение и распространение химических элементов". В природе химические элементы распространены крайне неравномерно. Первичная распространенность элементов на Земле представляет собой одну из проблем геохимии (и космохимии). Однако основная закономерность не вызывает споров: Вселенная состоит из одних и тех же элементов таблицы Менделеева, которая тем не менее пополняется все новыми и новыми элементами. Качественный состав элементов, таким образом, известен, а вот количественный состав элементов в земной коре, в Земле в целом пока еще окончательно не определен.

История изучения химических элементов

Относительно происхождения элементов были выдвинуты различные гипотезы, основанные на достижениях физики ядра, астрофизики и космологии. Предложенные гипотезы естественного синтеза элементов можно разделить на две группы.

Согласно другой группе гипотез образование элементов происходило в определенных индивидуальных космических телах, в которых температуры и давления были достаточны для ядерных реакций и превращений одних элементов в другие. Такими телами могли быть массивные звезды.

В связи с ростом наших знаний о ядерных процессах и успехами астрофизики в настоящее время утверждается представление, что естественный синтез элементов происходит в звездах. В 1931 г. Р. Аткинсон и Ф. Гоутерманс предположили, что источником звездной энергии является процесс превращения легких элементов в тяжелые. Но исследования этих авторов оказались неудачными, поскольку данные о строении и свойствах ядер были крайне ограниченными. Важный шаг вперед был сделан в 1938 г., когда Г. Бете и К. Вейцзеккер показали, что наиболее вероятный источник энергии звезд главной последовательности - процесс превращения Н в Не, связав тем самым эволюцию звезд с изменением их состава. Обстоятельные исследования ядерных реакций в звездных условиях были проведены М. Бербидж, Дж. Бербидж, В. Фаулером, Ф. Хойлем, А. Камероном, В. В. Чердынцевым, Д. А. Франк-Каменецким. Общим выводом всех этих исследователей является заключение о том, что элементы сформировались в результате наложения ядерных процессов, взаимосвязанных с эволюцией звезд. Исходным материалом для построения всех элементов был водород и поныне господствующий в веществе космоса.

Нуклеосинтез и нуклеогенез

Нуклеосинтез - процесс, в котором ядра сложных, тяжелых химических элементов, таких, как кислород, железо и золото, образуются из более простых и легких атомных ядер (как правило, из водорода). На ранней стадии расширения Вселенной, когда ее вещество было плотным и горячим, везде существовали подходящие условия для нуклеосинтеза. Позже он происходил лишь в недрах звезд, в основном более массивных, чем наше Солнце. В обоих случаях основным процессом являются ядерные реакции, т.е. реакции, в которых при взаимодействии атомных ядер одного или нескольких типов возникают ядра нового типа. Эти реакции не только создали атомы, из которых состоим мы сами и наша планета; они же служат источником энергии для Солнца и прочих звезд. Нуклеосинтез, или нуклеогенез, нужно отличать от бариогенеза, т.е. от процесса, протекавшего в еще более ранней Вселенной, в котором составные части атомного ядра (протоны и нейтроны) формировались из кварков - наиболее фундаментальных частиц вещества.

Космологический нуклеосинтез . А. Пензиас и Р. Уилсон, обнаружив в 1965, что космическое пространство заполнено микроволновым излучением, подтвердили предсказание, сделанное почти за 20 лет до этого Р. Альфером, Р. Херманом и Г. Гамовым, которые теоретически изучали ядерные реакции в очень молодой Вселенной. Открытие реликтового микроволнового излучения доказало, что 10-20 млрд. лет назад Вселенная была очень плотной и горячей. Ее температура превышала 1 000 000 000 К, а плотность была как в недрах Солнца - именно такие условия требуются для ядерных реакций. Выяснив, что температура реликтового излучения составляет 2,75 К, астрономы определили типы и интенсивность ядерных реакций в те далекие времена. Почти все эти реакции удалось осуществить в лаборатории и определить, с какой интенсивностью происходят реакции при разных температурах, сколько при этом выделяется энергии и какие получаются продукты. Основными продуктами ядерных реакций в молодой Вселенной были водород и гелий в пропорции по массе примерно 3:1. Сформировалось также мизерное количество тяжелого водорода (дейтерия 2H), легкого гелия (3He) и лития (Li): всего несколько миллионных долей от общей массы. Поэтому самые первые звезды должны были состоять практически только из водорода и гелия. Тех первых звезд уже нет, но самые старые из сохранившихся звезд содержат менее 0,001% всех прочих элементов. А вот у Солнца и более молодых звезд эти элементы составляют по массе уже около 2%. Реакции в ранней Вселенной остановились на водороде и гелии с небольшим количеством примесей, потому что не существует устойчивых атомных ядер, содержащих 5 или 8 протонов и нейтронов. Именно поэтому из водорода (с одним протоном) и гелия (с двумя протонами и двумя нейтронами) нельзя составить более сложные ядра. К тому времени, когда Вселенная охладилась настолько, что стали возможны и другие реакции, она так расширилась, что низкая плотность вещества сделала крайне маловероятным одновременное столкновение трех и более ядер для рождения более сложных элементов. Важная особенность космологического нуклеосинтеза состоит в том, что количество образовавшегося гелия, дейтерия и лития зависит от средней плотности Вселенной. При высокой плотности частицы чаще сталкиваются, поэтому многие протоны и нейтроны объединяются в ядра гелия и остается очень мало дейтерия; при низкой плотности образуется больше дейтерия, но меньше гелия и лития. С другой стороны, плотность Вселенной определяет ее судьбу: будет ли расширение продолжаться вечно или остановится и сменится сжатием. Измеренное содержание гелия, дейтерия, 3He и лития показало, что плотности обычного вещества недостаточно, чтобы остановить расширение Вселенной. Если расширение Вселенной уравновешено гравитацией всего вещества, значит, основная его часть состоит из неизвестных частиц, отличных от обычных протонов, нейтронов и электронов. Предложено много кандидатов на роль этого неизвестного вещества, но ни один из них пока не наблюдался в лаборатории.

Распределение химических элементов в Земле

химический элемент земля нуклеосинтез

Под литосферой (ниже поверхности Мохо до глубины 400 км) расположена верхняя мантия - таинственный слой, пока еще недоступный для человека. Считается, что о её составе дают представления ультраосновные породы (дуниты, перидотиты и эклогиты): верхняя зона мантии представлена пироксеновыми перидотитами, а более глубокая - гранатовыми (гранат пиропового состава). Как и земная кора, верхняя мантия сложена силикатным веществом, богатым Fe, Мg с повышенными, по сравнению с земной корой, содержаниями Ni, Со, Сг, Рt.

Между верхней и нижней мантией находится переходный слой, который является как бы связующим звеном. Считается, что в этом слое происходят полиморфные - фазовые изменения вещества без существенного изменения химического состава. В условиях высоких давлений происходит распад силикатов на оксиды. Предполагается, что в нижней мантии могут присутствовать оксиды Мg и Si.

Согласно сейсмическим данным, внешнее ядро характеризуется жидким состоянием. Внутреннее ядро (субядро), находящееся на глубине ~ 5100 км, состоит из никелистого железа и близко по составу к железным метеоритам: 80,78% Fе, 8,59% Ni и 0,63% Со. Однако предполагается, что в ядре может присутствовать примесь Si, S, А1, О.

Земля в целом, по мнению многих исследователей, сложена, в основном, 15 элементами (из существующих в природе 92-х), из которых 92% составляют Fе, О, Si, Мg; целые проценты каждый - Ni Са, S, А1 и до 0,6% каждый - Na, Сг, Мn, Со, Р, К, Тi (табл. 2).

Таблица 2 Вычисление среднего состава Земли масс. % (В.Ф. Барабанов)

ЭлементМеталлическая фазаТроилитСиликатная фазаВсегоFe24,583,376,6834,63NI2,39--2,39Co0,13--0,13S-1,93-1,93O--29,5329,53Si--15,215,2Mg--12,712,7Ca--1,131,13Al--1,091,09Na--0,570,57Cr--0,260,26Mn--0,220,22K--0,070,07Ti--0,050,05P--0,10,1 Согласно современным данным, все оболочки Земли стратифицированы и взаимосвязаны между собой, т.е. изменения в составе, структуре или энергетическом состоянии влекут подобные изменения и в сопряженных геосферах. По новой модели внутренней структуры Земли, мантия более дробно стратифицирована и неоднородна как по вертикали, так и латерально. Внешнее ядро расчленено на слоистую зону и зону конвекции.

Атомная космическая распространенность элементов

Открытие использование спектрального анализа в астрономических наблюдениях необычайно расширило наши представления о химическом элементарном составе космических тел - бесчисленного множества звезд. Еще творцы спектрального анализа Г. Кирхгоф и Р. Бунзен обнаружили в составе Солнца те же самые химические элементы, что и на Земле. Спектральный анализ стал широко применяться в астрофизических исследованиях и привел к новым открытиям. В 1868 г. новый элемент- гелий был обнаружен Дж. Н. Локьером на Солнце, и лишь в 1895 г. спустя 27 лет он был найден на Земле В. Рамзеем в радиоактивном минерале клевеите. Однако количественная оценка распространения элементов в звездах и на Солнце сопровождалась большими трудностями. Высокие температуры звезд вызывают неравномерное возбуждение разных атомов и соответственно определяют различную интенсивность нспускаемого или поглощаемого света. Поэтому расшифровка звездных спектров потребовала существенных поправок на ионизацию вещества, что было выполнено индийским физиком М. Саха. Первую количественную оценку состава верхних оболочек Солнца произвел американский астрофизик Г. Ресселл в 1929 г. Он обнаружил, что по соотношению металлов вещество Солнца ближе к хондрнтовым метеоритам, чем к земной коре. Последующее уточнение состава солнечной атмосферы было выполнено немецким астрофизиком А. Унзёльдом.

Оценка атомной распространенности элементов в космических телах в астрофизике и космохимии чаще всего выражается в числе атомов данного элемента на 106 атомов кремния.

Применение достижений ядерной физики и физики частиц высоких энергий к изучению астрофизических явлений позволило построить современные теории образования, строения и эволюции звезд, теории взрыва сверхновых и образования пульсаров и современную теорию образования химических элементов.

Эти теории существенным образом опираются на следующие фундаментальные процессы: 1) превращение водорода в гелий путем водородного и углеродного циклов как источник энергии звезд главной последовательности; 2) совокупность гелиевых реакций с выделением энергии и последующие за ними реакции перегорания углерода и кислорода в недрах массивных звезд; 3) медленный процесс захвата нейтронов в выгоревших корах тяжелых звезд; быстрый процесс нейтронного захвата при вспышках сверхновых и т.д.

Итак, массивные звезды самых первых поколений, завершившие свою эволюцию выбросом в космическое пространство переработанного в их недрах вещества, явились главным источником наблюдаемого богатого разнообразия изотопов в нашей Вселенной.

Список используемой литературы

1.Войткевич Г.В., Закруткин В.В Основы геохимии. Учеб. Пособие для студентов геологических специальностей вузов. М., Высш. Школа, 1976.

.Родыгина В.Г. Курс геохимии: Учебник для вузов.-Томск: Изд-во НТЛ, 2006.-288с.:ил.

Теги: Происхождение и распространение химических элементов Реферат Биология

Очень важным для понимания структуры и эволюции Вселенной является вопрос о химическом составе вещества во Вселенной. Актуальность данной темы заключается в том, что периодическая система Д.И. Менделеева оказала большое влияние на последующее развитие химии.
Как известно, всякое вещество состоит из атомов. В естественном виде на Земле встречается около 90 разных видов атомов; кроме того, несколько новых видов атомов было получено искусственно. Вещество, образованное атомами только одного какого-нибудь вида, называется элементом.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………..3
1. Периодическая система и периодический закон Д. И. Менделеева………………..4
2. История открытия химических элементов…………………………………………. 6
Заключение……………………………………………………………………. 23
Библиографический список……………………………………………………………. 24

Работа состоит из 1 файл

контрольная работа КСЕ.doc

Сыктывкарский государственный университет

Кафедра философии и культурологии

Открытие химических элементов и происхождение их названий

1. Периодическая система и периодический закон Д. И. Менделеева………………..4

2. История открытия химических элементов…………………………………………. 6

Как известно, всякое вещество состоит из атомов. В естественном виде на Земле встречается около 90 разных видов атомов; кроме того, несколько новых видов атомов было получено искусственно. Вещество, образованное атомами только одного какого-нибудь вида, называется элементом.

Атомы большинства элементов способны объединяться друг с другом или с атомами других элементов, образуя молекулы; конкретные законы такого объединения являются предметом изучения химии. Всякое вещество во всех его формах - от самого твердого (алмаза) до любого газа (воздуха, например), от органических соединений тела человека до отдаленнейших галактик и звезд - представляет собой различные комбинации все тех же основных элементов.

Простейший элемент - водород. Его атом состоит всего из двух частиц - электрона и протона. Следующий простейший элемент - гелий, каждый атом которого содержит шесть частиц: два протона и два нейтрона, расположенные в центре, образуют ядро, а два электрона, связанные с ядром электрическим притяжением, вращаются вокруг него по орбитам.

При спектроскопическом исследовании астрономических объектов во всей доступной нам Вселенной обнаруживаются одни и те же элементы. Однако относительная распространенность элементов на Земле различна для разных частей Вселенной. Так, около 90% всех атомов во Вселенной - атомы водорода: остальные - главным образом атомы гелия. Более тяжелые атомы, которые обычны для нашей планеты Земля, составляют во Вселенной лишь ничтожно малую часть.

Из этого следует, что образование Земли осуществлялось в особенных условиях, не характерных для среднестатистического распространения элементов во Вселенной. Ясно, что вначале во Вселенной не было сложных атомов и действовал какой-то механизм синтеза, формирующий сложные элементы из более легких и простых, таких, как водород. Когда и как действовала "фабрика", изготавливавшая химические элементы, - одна из центральных проблем современного естествознания, лежащая на "стыке" астрономии, химии и физики.

Объектом исследования данной контрольной работы являются химические элементы, а предметом будут служить периодическая система, периодический закон Д.И. Менделеева, история открытия химических элементов.

Цель исследования состоит в раскрытии понимания химических элементов.

В реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) рассмотреть историю открытия химических элементов;

2) исследовать периодическую систему и периодический закон Д.И. Менделеева.

1. Периодическая система и периодический закон Д.И. Менделеева

Утверждение атомно-молекулярной теории на рубеже XVIII-XIX вв. сопровождалось бурным ростом числа известных химических элементов. Только за первое десятилетие XIX в. было открыто 14 новых элементов. Рекордсменом среди первооткрывателей стал английский химик Г.Дэвис, который за один год с помощью электролиза получил шесть новых простых веществ. К 1830г. число известных элементов достигло 55.

Существование такого числа элементов, весьма разнородных по свойствам, озадачило химиков и требовало упорядочения и систематизации элементов. Очень многие ученые занимались поисками закономерностей в списке элементов и добивались определенного прогресса.

Однако ни один из исследователей не смог создать единую периодическую систему всех элементов, поскольку в открытых ими закономерностях многие элементы не находили своего места. Эти попытки преследовали только классификационные цели и не шли дальше объединения отдельных элементов в группы на основании сходства их химических свойств. При этом каждый элемент рассматривался как нечто обособленное, не стоящее в связи с другими элементами.

После утверждения атомно- молекулярной теории важнейшим событием в химии было открытие периодического закона. Это открытие, сделанное в 1869г. гениальным русским ученым Д. И. Менделеевым, создало новую эпоху в химии, определив пути ее развития на много десятков лет вперед.

В отличие от своих предшественников Д. И. Менделеев был глубоко убежден, что между всеми химическими элементами должна существовать закономерная связь, объединяющая их в единое целое, и пришел к заключению, что в основу систематики элементов должна быть положена их относительная атомная масса.

1.2 Периодическая система элементов

Ряды элементов, в пределах которых свойства изменяются последовательно, Д.И. Менделеев назвал периодами. При таком расположении в вертикальные столбцы попадают элементы, сходные по своим свойствам и обладающие одинаковой валентностью.

Разделив, таким образом, все элементы, Д.И. Менделеев составил таблицу, названную им периодической системой элементов по группам и рядам. Эта таблица в современном виде дополнена открытиями уже после Д.И. Менделеева. Она состоит из десяти горизонтальных рядов и восьми вертикальных столбцов, или групп, в которых один под другим размещены сходные между собой элементы. Первые три ряда таблицы – малые периоды (типические элементы 1 ). Следующие: четвертый, пятый, шестой периоды – большие периоды.

В восьмом ряду после лантана идут четырнадцать элементов, называемых лантаноидами (или лантанидами), которые чрезвычайно сходны с лантаном и между собой. Ввиду этого сходства, обусловленного особенностью строения их атомов, лантаноиды обычно помещают вне общей таблицы.

Десятый ряд, составляющий – пока незаконченный – период, содержит двадцать один элемент, из которых первый и последние пятнадцать получены лишь сравнительно недавно искусственным путем. Следующие за актинием четырнадцать элементов сходны по строению их атомов с актинием; поэтому их под названием актиноиды (или актиниды) помещают вне общей таблицы.

Типические элементы обычно объединяют со сходными с ними элементами четных или нечетных рядов в одну главную подгруппу, а другая подгруппа – побочная. При построении периодической системы Д.И. Менделеев руководствовался принципом расположения элементов по возрастающим атомным массам. Однако в трех случаях этот принцип оказался нарушенным. Так аргон (Ar = 39,948) стоит до калия (39,098), кобальт (58,9332) находится до никеля (58,69) и теллур (127,60) – до йода (126,9045). Здесь Д. И. Менделеев отступил от принятого им порядка, исходя из свойств этих элементов, требовавших именно такой последовательности их расположения.

2. История открытия химических элементов

Гелий (лат. Helium), He, химический элемент с атомным номером 2. Относится к группе инертных, или благородных, газов. Открытие гелия началось с 1868 года, когда при наблюдении солнечного затмения астрономы француз П. Ж. Жансен и англичанин Д. Н. Локьер независимо друг от друга обнаружили в спектре солнечной короны желтую линию (она получила название D3-линии), которую нельзя было приписать ни одному из известных в то время элементов. В 1871 Д. Н. Локьер объяснил ее происхождение присутствием на Солнце нового элемента.

Литий (лат. Lithium) , Li, химический элемент с атомным номером 3. Литий был открыт в 1817 году шведским химиком и минералогом А. Арфведсоном сначала в минерале петалите (Li,Na)[Si4AlO10], а затем в сподумене LiAl[Si2O6] и в лепидолите KLi1.5Al1.5[Si3AlO10](F,OH)2.

Бериллий (лат. Вeryllium), Ве, химический элемент с атомным номером 4. Бериллий был открыт в 1798 году Л. Вокленом в виде берилловой земли (оксида ВеО), когда этот французский химик выяснял общие особенности химического состава драгоценных камней берилла (от греческого beryllos — берилл) и изумруда. Металлический бериллий был получен в 1828 г. Ф. Велером в Германии и независимо от него А. Бюсси во Франции.

Бор (лат. Borum), B, химический элемент с атомным номером 5. С древности в ювелирном деле применялось содержащее бор соединение бура, известное средневековым алхимикам под арабским названием burag и латинским — Borax. Буру использовали как плавень — для пайки золота и серебра, для придания легкоплавкости глазури и стеклу.

В начале 18 века из буры было получено вещество, которое позднее стали называть борной кислотой. В 1808 году французские химики Л. Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар и опоздавший на 9 дней английский химик Г. Дэви сообщили об открытии элемента. Они получили его прокаливанием борной кислоты с металлическим калием, который незадолго перед этим был открыт Г. Дэви. Французские химики дали название элементу бор, а Г. Дэви — борон (лат. Boron), последнее сохранилось в английском языке.

Углерод (лат. Carboneum), С, атомный номер 6. Углерод в виде угля, копоти и сажи известен человечеству с незапамятных времен; около 100 тыс. лет назад, когда наши предки овладели огнем, они каждодневно имели дело с углем и сажей. Вероятно, очень рано люди познакомились и с аллотропическими видоизменениями углерода - алмазом и графитом, а также с ископаемым каменным углем. Впервые "чистый уголь" был найден А. Лавуазье, исследовавшим процесс сжигания в воздухе и кислороде угля и других веществ.

В 1787 появилось название "углерод" (лат.: carbone). В 1791 г. английский химик Теннант первым получил свободный углерод; он пропускал пары фосфора над прокаленным мелом, в результате чего образовывался фосфат кальция и углерод. Международное название Carboneum происходит от лат. carbo (уголь). В начале XIX в. старое слово уголь в русской химической литературе иногда заменялось словом "углетвор" (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 г. Соловьев ввел название углерод.

Читайте также: