Появата на химичните елементи

Изпратете добра работа в базата от знания лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в техните проучвания и работи, ще бъда много благодарен.

1. Произход на Вселената

Повечето космолози смятат, че Вселената започва като гъста туфа материята и енергията, която започна да се разширява около 18 милиарда долара. Преди години. Образование елементи корени на Големия взрив. Появата на елементите, в резултат на Големия взрив за първи път е оправдано от Гамов през 1946 г. (Gamov, 1946 г.).

Първоначално повечето от материята съществува под формата на енергия. Вещество горния формализирани като охлаждане. Цялостната картина на появата на елементи може да се изрази по следния схемата.

"Горене" водород. В процеса на ядрен синтез на водородни атоми са обединени заедно образуват хелий атом и освобождаване на енергия. Масата на частици, които изграждат хелий е: 2 протони (при 1.0076) и 2 неутрони (в 1.0089) = 2 1,0076 + 2 1,0089 = 4,033. Ядрото на хелий атом има маса 4,0028. Намаляване на 0.0302 за единица маса, наречена маса дефект, който в съответствие с Einstein уравнението E = MC2 атом е еквивалентно на 4.512 J-1. Този процес изисква температура от 107-108 K:

"Горене" хелий настъпва при температури> 108 К и налягане от 105 грама cm2.

2. Формиране на звезди

Водородът и други леки елементи във Вселената са били разпръснати и групирани, образувана звезди. В рамките на своята собствена сила на гравитацията на звездата постепенно започна да се свива, което води до повишаване на температурата. Когато температурата в центъра на всяка звезда е достигнал няколко милиона градуса, водородни атоми са свързани заедно, за да образуват хелиеви атоми, т.е. Реакционната настъпило "изгаряне" ядра. След като С-атома и други тежки елементи.

По този начин, на елементарния състав на Вселената се определя от ядрените процеси в звезди. По този начин, температурата на 108 K е възможно във вътрешността на звезда с маса, равна на масата на нашето слънце. Във вътрешността на Слънцето постоянно е в процес на ядрените превръщания:

Фиг. 1. Схематично представяне на нашето Слънце

Очевидно е, че тези реакции могат да бъдат представени от автокаталитично цикъл, известен като Бете въглеродния цикъл - фон Вайцзекер (Фигура 2).

Фиг. 2. Carbon Cycle Бете - фон Вайцзекер

В звезди с големи маси и температури над има процеси на синтез на тежки елементи. В по-тежки звезди, слънцето два пъти (Фигура 3.):

Фиг. 3. Star два пъти (а) три пъти (б) масата на Слънцето и на звездата преди експлозията на свръхнова (в).

Звезди с маса от 20 слънчеви маси (фиг. 3) са в състояние да синтезират всички елементи до желязо. Но реакцията на "изгаряне" ядра не могат да растат по ядра формация Fe. След това, тази реакция води до задвижване на нестабилност ядра. Сърцевини Fe може да се смята за завършена, слети реакции (R-процеси). Желязо (№ 26) има най-стабилната сърцевината. Всеки етап на ядрен синтез на хелий да се изгладят освобождава енергия и произвежда по-стабилно ядро (фиг. 4). С течение на времето в количество водород и хелий в Вселената намалява тежък елемент - увеличава. Относителното изобилие на елементите в съвкупността е показано на фиг. 5.

Фиг. 4. Стабилност на ядрата на химични елементи

Ядрата на всички елементи, след желязото са по-малко стабилни от изходен материал, и не могат да бъдат използвани, за да се образува звезда енергия. Елементи от № 27 (Mg), за да се образуват № 92 (U), когато звездата изчерпва ядрената гориво, свива и експлодира като свръхнова. Ударната вълна от супернова експлозия произвежда необходими за синтезата на елементи по-тежки от желязо излишната енергия.

Фиг. 5. Относителните abundances на елементите във Вселената.

Неутроните възникват в звездите на "изгарянето" не е така. Тъй като те нямат заряд, те са сравнително лесно да включи в ядрото. Усвояването неутрони и ядра, подложени на реакция постепенно се разпада "по-тежък". Тази реакция се нарича S-процеса. Смята се, че Bi - крайният продукт е S-процеса. Някои са нестабилни и спонтанно се разлагат образуващи елементи за по-стабилни съединения. Този процес, ядреното делене, е освобождаване на енергия.

3. Историята на химия на околната среда действия арена среда

Появата на слънчевата система

Тъй като скоростта на разпадане на повечето от тежките елементи са добре известни, може да се изчисли точната възраст на вещества, съдържащи дългоживеещи изотопи. По този начин тя е създадена от възрастта на Слънчевата система # 63; 5 млрд. Години. Тъй като масата на Слънцето е недостатъчен за образуване на тежки елементи, трябва да се приеме, че Слънчевата система е създадена на мястото на експлозията на свръхнова. Гравитационните сили са събрали разсеяна вещество. По-голямата част е концентрирана във формата на слънце, достатъчно гореща, за да започне процес на ядрен синтез.

Планетата на слънчевата система, образувани, очевидно от диск с форма на облак от горещи газове, останки от супернова експлозия. Кондензирани изпаренията образувани твърди вещества са обединени в малки тела (протопланети) води до синтез на която има плътни вътрешните планети (от Mercury да Mars). Основни външни планети, е по-отдалечена от слънцето, се състои от газ на по-ниска плътност, които кондензация наблюдава при много ниски температури.

Повечето елементи са се образували преди образуването на Слънчевата система, в експлозията на свръхнова, но се появи след разпадането на радиоактивни изотопи. Например, беше установено, че почти всички (над 99%) аргон, което е около 1% от земната атмосфера, произхожда от реакционната 40К 40Ar разпад в земята след неговото образуване и след това се изпарява. Всички други елементи, с изключение на радиогенен радиогенен елементи - елементи, които са възникнали в резултат на реакции на ядрен синтез. вече са съществували преди появата на Слънчевата система.

Произходът и историята на Земята

образуване на Земята е свързано с натрупване на вещества слънчева газ. Що се отнася до начина на натрупване на консенсус не съществува. В момента има три основни хипотези (Voitkevich, 1988).

Хомогенна натрупване. Modern структура обвивка земята възниква само по време на загряване, частично топене и диференциация основната хомогенна наземна значение.

Хетерогенни натрупване. Първо, имаше метална сърцевина, а след това се настани по-късните кондензати под формата на силикати, образуван мощен мантия.

Частична хетерогенна натрупване. Най-голямата разлика в състав съществува само между централните части на планетата и нейните повърхностните слоеве. Първоначално между ядрото и мантията не беше остри граници, установени по-късно.

Повечето от планетарния материал е групиран 4,56-4,7 млрд. Преди години. масата на планетата продължава да расте, а след известно време стана достатъчно, за да се запази атмосферата (4.4 млрд. преди години).

Най-старите скали на Земята - циркони Западна Австралия, чиято възраст е около 4,1-4,3 милиарда години .. Топлината, генерирана от процеса на натрупване и след това радиоактивното разпадане, разтопено ядро планета и в основата на геотермална цикъл. Това предизвика диференциацията на клетките, за първи път от обясни VM Goldshidtom.

Първоначалните диференциация елементи, носени от тяхната химическа афинитет към желязо, което е естествено, тъй като желязото е 35 масови% на земята.

VM Goldschmidt елементи разделени в 4 групи:

Siderofily - редуцирано желязо;

Lithophils - не възстановени желязо и са склонни да образуват окиси;

Halkofily - елементи не редуцира желязо до образуване сулфиди;

Atmofily - елементи се изпари в атмосферата.

Елементи, отнема минимум от кривата на атомните обеми, осигуряват сплави с желязо в процеса на диференциация, те образуват земната сърцевина (siderophile елементи). siderofilov йони (11) елементи са от 8-18 черупки електрони. Редоксипотенциалът равна на или по-висока от тази на желязото. Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Mo, W, Re, Au, Ge, Sn представляват по-голямата част от руди. Те са тясно примесени с елементи, откриване висок афинитет към сяра, арсен и фосфор, въглерод и азот.

Елементите заемат максимума на кривата и разположени на неговите части надолу по веригата има афинитет за кислород (елемент 54), те образуват кора и горната част на кожуха (lithophile елементи). Форма йони с 8-електронна обвивка. Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Са, Sr, Ва, В, Al, Sc, Y, редкоземни елементи, Si, Ti, Zr, Hf, Th, Р, V, Nb, Ta, Cr , U, F. CI, Br, I, Mn тази група включва и "по избор" lithophile елементи: С, Р, W, H, TL, Ga, Ge, Fe. част от силикат, алумосиликатни скали образуват сулфат, карбонат, фосфат, борат и халогенни минерали.

Елементите заемат възходящата част на кривата имат афинитет за сяра, селен, телур (19 елементи), те се концентрират в долната мантията (chalcophile елементи). 18 има обвивка от електрони. Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl, Вр, As, Sb, Bi, S, Se, Te Fe, Mo, Са - «избор» halkofily. Те формират най-голямата група и телурид на сулфидни минерали. Те могат да се появят в естествено състояние.

Инертни газове (той, Ne, Ar, Кг, Хе, Rn) са atmofilnoy група. Техните атоми (освен Той) са 8-електронна обвивка.

Сега се разпределят също Biophilia. Biophil елементи - така наречените елементи на живота. Те са разделени на makrobiogennye (Н, С, N, О, CI, Br, S, Р, Na, К, Mg, Са) и mikrobiogennye (V, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, B, Si, Mo, F).

Modern биогеохимичните класификация на елементи, посочени в таблица 1.

Таблица 1 Класификация на елементи биохимичен

Гамов вселена биогеохимическото термоядрен

Диференциране на мантията и формирането на геосфера

В процеса на образуване на планетата топи топим, но тежките компоненти (zhelezosernistye тегло), до центъра и образуват ядрото. В този случай на първичен мантия пристрастен към ядрото и sidero- chalcophile елементи. Едновременно малко топим силикат маса образува базалт магма и след това базалтов океански кора. Този процес включва главно лито и atmofilnye елементи.

При топенето и обезгазяване горната мантия земната повърхност действа базалт магма носител разтворена в него вода и газове. И основната атмосферата и хидросферата на първичния земната възникнала поради дегазиране на мантията. Парно мантия материал произхожда киселинни, силно минерализирана хидросферата първоначално богати аниони F-, Cl-, Вг-, I-. Прясна вода, образувана в резултат на естествена дестилация. В същото време той формира и реконструктивна първичната атмосфера.

Атмосферата се състои от газове около Земята, и неговия състав е променило значително след образуването на планетата. За дълго време контролирани гледна точка на това, че основната атмосферата на земята се състои предимно от амоняк и метан.

Първо атмосферата на Земята е била изгубена в пространството за първите милиона години след натрупване. Тази атмосфера се състои от газове затворени в рамките на планетоиди, които формираха Земята. Тя се състоеше от въглероден диоксид и азот с незначителни количества метан, амоняк, серен диоксид и солна киселина. Кислород отсъства.

Второ земята атмосфера вероятно, съдържаща въглероден двуокис, азот и вода. При охлаждане на планетата формира океани започват хидроложкия цикъл и процеси изветряне. Освен това, океаните са били интензивно поглъщат въглероден диоксид. Условия, които са съществували на планетата по това време, по-голямата част неизвестен, тъй като интензивността на слънчевата радиация е по-малко от 30% днес, а точният състав на атмосферата, не е ясно.

Бактериална фотосинтеза започва между 3.5-4 млрд. Преди години, но почти всички кислорода абсорбира от океаните (главно железни йони). Преди две милиарда години, кислород започна да тече в атмосферата, и модерен състав на атмосферата се образува около 1,5 млрд. Преди години. В атмосфера на кислород под действието на ултравиолетова радиация образува озон. Озонът е направена като слънчевата радиация твърд филтър, което позволява на живота да отиде в земята от океана.

Появата на биосферата се отнася до най-ранните периоди на планетата. Първите известни фосили на живите организми (възраст - 3.55 млрд. Години), са били открити в Западна Австралия Уилям Schopf. Те са много сходни по структура с модерен цианобактерии (известен още като синьо-зелени водорасли), фотосинтезата достатъчно силно. Геохимичните данни показват, че photoautotrophic живот на тази планета са съществували преди 4 млрд. Години. От биологична гледна точка, тя ще трябва да бъде предшествано от хетеротрофична живот. Но как и, по-важното е, когато тя успя да възникнат?

Всеки, който знае биологията на най-малко в рамките на началното курса, представете си, че те са необходими за възникването на живот:

развитието на малки молекули;

образуването на тези полимери;

появата на техните каталитични функции;

появата на мембрана и създаване precellular организация;

механизъм вид наследство;

Критични нива на кислород в атмосферата

етапи на еволюцията на биосферата

Нивата на кислород в атмосферата, обсъдени по-горе, могат да бъдат използвани като гранични фази на земната биосферата. От тази гледна точка, биосферата е преминал през три етапа: възстановяване, слагайки край на появата на фотосинтеза и на прехода към втория етап на слаб окислителен. Третият етап - окисляване photoautotropic биосферата.

Царството на бозайници и покритосеменни настъпили 60 милиона. Преди години, т.е. Биосферен придобити вид в близост до модерното. . Преди 6 милиона години е имало група от примати, които са преки и преките предци на съвременните хора - хоминиди. Преди 600 хил. години, Хомо сапиенс се появиха около 60 хиляди души. Преди години е овладял огън и, следователно, драматично се разви от природата. Появата на съвременната цивилизация може да се отдаде на период от около 6 хиляди. Преди години, както и появата на съвременния начин на производство и началото на модерните времена.

преди 6 века. Global човешкото въздействие върху околната среда е достигнал, може би, до средата на ХХ век.

Поставен Allbest.ru

Подобни документи

Количествена оценка на разпределението на химическите елементи. Закономерности в разпределението на Кларк. Изследването на звездна спектри. Процесите на образуването на химическите елементи. Превръщането на водорода в хелий. Оценка на персонала земята. Кларк елементи за земната кора.

Класификация на химичните елементи, създаване на зависимостта на различните свойства на елементите от заряда на атомното ядро - графичен израз на периодичния закон DI на Менделеев: история на откритието, структура и роля в развитието на теорията атомно-молекулно.

Класификация на химичните елементи, тяхната позиция на периодичната система. Разликите в степента на запълване на елементи на различни електронни орбитали (а, р, D, F) електрони. Биологичната роля на елементите по разследване и прилагане на техните съединения в медицината.

Описание на интересни факти за откриването на редица от периодичната таблица на елементите. Свойствата на химичните елементи, за произхода на имената им. История на откриването, в някои случаи, да получава артикулите, тяхното значение в националната икономика, в обхвата на сигурността на приложенията.

Геохимични класификация на химичните елементи на Голдшмит: siderophile, chalcophile, lithophile и atmofilnye. Външни и вътрешни фактори, свързани с миграцията на химични елементи. Естествено и изкуствено геохимични бариери и техните разновидности.

Концепцията на химични елементи и прости материали, свойствата на химическите елементи. Химически и физически свойства на съединенията образувани от елементите. Намирането на съвпадение между числото, изразяващо атомните тегла на елементите, тяхното място в системата.

В структурата на периодичната таблица на химичните елементи: история и съвременност. Структурната организация на електронните системи в равнината на квантовата броя орбиталната и електронни subshells. Историческите предпоставки за Nurlybaeva теория.

Периодичната таблица на елементите. Структурата на атоми и молекули. Основните положения на теорията за координация. Физични и химични свойства на халогена. Сравнение на свойствата на водородни съединения. Преглед на свойствата на съединенията р-, S- и г-елементи.

История на откриването и място в периодичната таблица на химичните елементи DI Менделеев халоген: флуор, хлор, бром, йод и астатин. Химически и физически свойства на елементите, тяхното приложение. Разпространение получаване елементи и прости вещества.

Химичните свойства на S-блокови елементи от периодичната система. Механизми на утаяване на елементи от групи IA и IIA. Появата на потенциалната разлика на клетъчните мембрани. Електронни структура и биологична антагонизъм на натрий, калий, калций, магнезий.