Geokimyo uchun kimyoviy elementlarning yer qobig'ida tarqalish tamoyilini aniqlash muhim ahamiyatga ega. Nima uchun ularning ba'zilari tabiatda tez-tez uchraydi, boshqalari kamdan-kam uchraydi, uchinchisi esa "muzey noyoblari"?

Ko'pgina geokimyoviy hodisalarni tushuntirish uchun kuchli vosita - D.I.ning davriy qonuni. Mendeleev. Xususan, u yer qobig'ida kimyoviy elementlarning tarqalishini tekshirish uchun ishlatilishi mumkin.

Birinchi marta elementlarning geokimyoviy xossalari va kimyoviy elementlarning davriy sistemasidagi oʻrni oʻrtasidagi bogʻliqlikni D.I. Mendeleev, V.I. Vernadskiy va A.E. Fersman.

Geokimyo qoidalari (qonunlari).

Mendeleev qoidasi

1869 yilda davriy qonun ustida ishlayotganda D.I. Mendeleev qoidani ishlab chiqdi: Atom og'irligi past bo'lgan elementlar odatda atom og'irligi yuqori bo'lgan elementlarga qaraganda ko'proq uchraydi.» (Qarang: 1-ilova, Kimyoviy elementlarning davriy jadvali). Keyinchalik, atom tuzilishining ochilishi bilan, kichik atom massasiga ega bo'lgan kimyoviy elementlar uchun protonlar soni ularning atomlari yadrolaridagi neytronlar soniga, ya'ni ularning nisbatlariga teng ekanligi ko'rsatildi. bu ikki miqdor birlikka teng yoki unga yaqin: kislorod uchun = 1,0; alyuminiy uchun

Kamroq tarqalgan elementlar uchun atomlarning yadrolarida neytronlar ustunlik qiladi va ularning sonining protonlar soniga nisbati birdan sezilarli darajada katta: radiy uchun; uran uchun = 1,59.

“Mendeleyev qoidasi”ning keyingi rivojlanishi daniyalik fizigi Nils Bor va rus kimyogari, SSSR Fanlar akademiyasi akademigi Viktor Ivanovich Spitsinning asarlarida topilgan.

Viktor Ivanovich Spitsyn (1902-1988)

Oddo qoidasi

1914 yilda italiyalik kimyogari Juzeppe Oddo yana bir qoidani ishlab chiqdi: Eng keng tarqalgan elementlarning atom og'irliklari to'rtga ko'paytiriladi yoki bunday raqamlardan ozgina chetga chiqadi.". Keyinchalik, bu qoida atomlarning tuzilishi haqidagi yangi ma'lumotlardan kelib chiqqan holda ba'zi izohlarni oldi: ikkita proton va ikkita neytrondan iborat yadro tuzilishi alohida kuchga ega.

Xarkins qoidasi

1917 yilda amerikalik fizik kimyogar Uilyam Draper Xarkins (Xarkins) e'tiborni qaratdi. juft atom (tartib) raqamlarga ega bo'lgan kimyoviy elementlar tabiatda toq sonli qo'shni elementlardan bir necha marta ko'proq tarqalgan. Hisob-kitoblar kuzatuvni tasdiqladi: davriy tizimning dastlabki 28 elementidan 14 tasi juftlik 86% ni, toq esa er qobig'i massasining atigi 13,6% ni tashkil qiladi.

Bunday holda, tushuntirish toq atom raqamlariga ega bo'lgan kimyoviy elementlarda gelionlarga bog'lanmagan va shuning uchun unchalik barqaror bo'lmagan zarralarni o'z ichiga olishi mumkin.

Xarkins qoidasidan istisnolar juda ko'p: masalan, hatto asil gazlar ham juda kam uchraydi va g'alati alyuminiy Al tarqatishda hatto magniy Mg ni ham ortda qoldiradi. Biroq, bu qoida er qobig'iga emas, balki butun dunyoga tegishli degan takliflar mavjud. Er sharining chuqur qatlamlari tarkibi haqida ishonchli ma'lumotlar mavjud bo'lmasa-da, ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, butun yer sharidagi magniy miqdori alyuminiydan ikki baravar ko'p. Kosmosdagi geliy He miqdori uning yerdagi zahiralaridan bir necha barobar ko'pdir. Bu, ehtimol, koinotdagi eng keng tarqalgan kimyoviy element.

Fersman qoidasi

A.E. Fersman yer qobig'idagi kimyoviy elementlarning ko'pligi ularning atom (tartib) soniga bog'liqligini aniq ko'rsatdi. Agar siz koordinatalarda grafik tuzsangiz, bu bog'liqlik ayniqsa aniq bo'ladi: atom raqami - atom klarkning logarifmi. Grafik aniq tendentsiyani ko'rsatadi: kimyoviy elementlarning atom soni ortishi bilan atomik klarklar kamayadi.

Guruch. . Yer qobig'ida kimyoviy elementlarning tarqalishi

Guruch. 5. Kimyoviy elementlarning koinotda tarqalishi

(log C Fersman bo'yicha atomik klarklarning logarifmlari)

(atomlar soni haqidagi ma'lumotlar 10 6 kremniy atomiga tegishli)

Qattiq egri chiziq - hatto Z qiymatlari,

chiziqli - toq Z qiymatlari

Biroq, bu qoidadan ba'zi og'ishlar mavjud: ba'zi kimyoviy elementlar kutilgan ko'plik qiymatlaridan sezilarli darajada oshadi (kislorod O, silikon Si, kaltsiy Ca, temir Fe, bariy Ba), boshqalari (litiy Li, berilliy Be, bor) B) Fersman qoidasidan kutilganidan ancha kam tarqalgan. Bunday kimyoviy elementlar mos ravishda deyiladi ortiqcha va kam.

Geokimyoning asosiy qonunining formulasi betda keltirilgan.

Yer qobig‘ining kimyoviy tarkibi tog‘-qurilish jarayonlarida yer yuzasiga tushadigan, shuningdek, kon ishlari va chuqur quduqlardan olingan ko‘plab tog‘ jinslari va minerallar namunalarini tahlil qilish natijalari asosida aniqlandi.

Hozirgi vaqtda yer qobig'i 15-20 km chuqurlikda o'rganilgan. U jinslarning bir qismi bo'lgan kimyoviy elementlardan iborat.

Yer qobig'ida eng ko'p tarqalgani 46 ta element bo'lib, ulardan 8 tasi uning massasining 97,2-98,8% ni, 2 tasi (kislorod va kremniy) - Yer massasining 75% ni tashkil qiladi.

Er qobig'ida eng ko'p uchraydigan dastlabki 13 element (titandan tashqari) o'simliklarning organik moddalarining bir qismi bo'lib, barcha hayotiy jarayonlarda ishtirok etadi va tuproq unumdorligida muhim rol o'ynaydi. Erning ichaklarida kimyoviy reaktsiyalarda ishtirok etadigan ko'p sonli elementlar turli xil birikmalarning paydo bo'lishiga olib keladi. Litosferada eng ko'p bo'lgan kimyoviy elementlar ko'plab minerallarning bir qismidir (ular asosan turli jinslardan iborat).

Alohida kimyoviy elementlar geosferalarda quyidagicha taqsimlanadi: kislorod va vodorod gidrosferani to'ldiradi; kislorod, vodorod va uglerod biosferaning asosini tashkil qiladi; kislorod, vodorod, kremniy va alyuminiy gil va qumlarning yoki nurash mahsulotlarining asosiy komponentlari (ular asosan Yer qobig'ining yuqori qismini tashkil qiladi).

Tabiatdagi kimyoviy elementlar minerallar deb ataladigan turli birikmalarda uchraydi. Bular murakkab fizik-kimyoviy yoki biokimyoviy jarayonlar natijasida hosil bo'lgan er qobig'ining bir hil kimyoviy moddalari, masalan, tosh tuzi (NaCl), gips (CaS04 * 2H20), ortoklaz (K2Al2Si6016).

Tabiatda kimyoviy elementlar turli minerallarning hosil bo'lishida teng bo'lmagan ishtirok etadi. Masalan, kremniy (Si) 600 dan ortiq minerallarda uchraydi va oksidlar shaklida ham juda keng tarqalgan. Oltingugurt 600 tagacha, kaltsiy-300, magniy -200, marganets-150, bor - 80, kaliy - 75 gacha, faqat 10 ta litiy birikmalari ma'lum va undan ham kamroq yod hosil qiladi.

Er qobig'idagi eng mashhur minerallar orasida uchta asosiy element - K, Na va Ca bo'lgan dala shpatlarining katta guruhi ustunlik qiladi. Tuproq hosil qiluvchi jinslar va ularning parchalanish mahsulotlarida dala shpatlari asosiy o'rinni egallaydi. Dala shpatlari asta-sekin ob-havoga uchraydi (parchalanadi) va tuproqni K, Na, Ca, Mg, Fe va boshqa kul moddalari, shuningdek mikroelementlar bilan boyitadi.

Klark raqami- yer qobig'i, gidrosfera, Yer, kosmik jismlar, geokimyoviy yoki kosmokimyoviy tizimlar va boshqalardagi kimyoviy elementlarning o'rtacha tarkibini ushbu tizimning umumiy massasiga nisbatan ifodalovchi raqamlar. % yoki g/kg da ifodalangan.

Klark turlari

Og'irligi (%, g/t yoki g/g) va atomik (atomlar sonining % da) klarklar mavjud. Er qobig'ini tashkil etuvchi turli jinslarning kimyoviy tarkibi haqidagi ma'lumotlarning 16 km chuqurlikda tarqalishini hisobga olgan holda umumlashtirish birinchi marta amerikalik olim F. V. Klark (1889) tomonidan amalga oshirilgan. U tomonidan er qobig'i tarkibidagi kimyoviy elementlarning foizi uchun olingan raqamlar, keyinchalik A. E. Fersman tomonidan biroz tozalangan, ikkinchisining taklifi bilan Klark raqamlari yoki klarklar deb nomlangan.

Molekulaning tuzilishi. Molekulalarning elektr, optik, magnit va boshqa xossalari to'lqin funksiyalari va molekulalarning turli holatlarining energiyalari bilan bog'liq. Molekulalarning holatlari va ular orasidagi o'tish ehtimoli haqidagi ma'lumotlar molekulyar spektrlar bilan ta'minlanadi.

Spektrlardagi tebranish chastotalari atomlarning massalari, ularning joylashishi va atomlararo o'zaro ta'sirlar dinamikasi bilan belgilanadi. Spektrlardagi chastotalar molekulalarning inertsiya momentlariga bog'liq bo'lib, ularni spektroskopik ma'lumotlardan aniqlash molekuladagi atomlararo masofalarning aniq qiymatlarini olish imkonini beradi. Molekulaning tebranish spektridagi chiziqlar va chiziqlarning umumiy soni uning simmetriyasiga bog'liq.

Molekulalardagi elektron o'tishlar ularning elektron qobiqlarining tuzilishini va kimyoviy bog'lanish holatini tavsiflaydi. Ko'proq bog'lanishga ega bo'lgan molekulalarning spektrlari ko'rinadigan hududga tushadigan uzun to'lqinli yutilish bantlari bilan tavsiflanadi. Bunday molekulalardan tuzilgan moddalar rang bilan tavsiflanadi; bunday moddalarga barcha organik bo'yoqlar kiradi.

Ionlar. Elektron o'tishlari natijasida ionlar hosil bo'ladi - elektronlar soni protonlar soniga teng bo'lmagan atomlar yoki atomlar guruhlari. Agar ionda musbat zaryadlangandan ko'ra ko'proq manfiy zaryadlangan zarrachalar bo'lsa, bunday ion manfiy deb ataladi. Aks holda, ion musbat deyiladi. Ionlar moddalarda juda keng tarqalgan, masalan, ular istisnosiz barcha metallarda mavjud. Buning sababi shundaki, har bir metall atomidan bir yoki bir nechta elektronlar ajralib, metall ichida harakatlanib, elektron gaz deb ataladigan narsani hosil qiladi. Aynan elektronlarning, ya'ni manfiy zarralarning yo'qolishi natijasida metall atomlari musbat ionlarga aylanadi. Bu har qanday holatda - qattiq, suyuq yoki gazsimon metallar uchun amal qiladi.

Kristal panjara bir hil metall moddaning kristalli ichidagi musbat ionlarning joylashishini modellashtiradi.

Ma'lumki, qattiq holatda barcha metallar kristalldir. Barcha metallarning ionlari tartibli joylashib, kristall panjara hosil qiladi. Eritilgan va bug'langan (gazsimon) metallarda ionlarning tartibli joylashuvi yo'q, lekin elektron gaz hali ham ionlar orasida qoladi.

Izotoplar- bir xil atom (tartib) raqamiga ega, ammo massa raqamlari har xil bo'lgan kimyoviy element atomlarining (va yadrolarining) navlari. Bu nom bitta atomning barcha izotoplari davriy jadvalning bir joyida (bir hujayrada) joylashganligi bilan bog'liq. Atomning kimyoviy xossalari elektron qobiqning tuzilishiga bog'liq bo'lib, u, o'z navbatida, asosan yadro Z zaryadi (ya'ni undagi protonlar soni) bilan belgilanadi va deyarli uning massasiga bog'liq emas. A soni (ya'ni, proton Z va neytronlarning umumiy soni N) . Xuddi shu elementning barcha izotoplari bir xil yadro zaryadiga ega, ular faqat neytronlar soni bilan farq qiladi. Odatda, izotop o'zi tegishli bo'lgan kimyoviy element belgisi bilan belgilanadi, massa raqamini ko'rsatadigan yuqori chap indeks qo'shiladi. Element nomini defislangan massa raqami bilan ham yozishingiz mumkin. Ba'zi izotoplar an'anaviy to'g'ri nomlarga ega (masalan, deyteriy, aktinon).

Hozirgacha atom nazariyasi haqida, bir-biridan mutlaqo farq qiluvchi moddalar bir-biriga boshqacha tartibda bog'langan bir necha turdagi atomlardan qanday olinishi haqida gapirganda, biz hech qachon "bolalarcha" savolni bermaganmiz - atomlarning o'zlari qayerda? dan kelgan? Nima uchun ba'zi elementlarning atomlari juda ko'p, boshqalari esa juda oz va ular juda notekis taqsimlangan. Masalan, faqat bitta element (kislorod) yer qobig'ining yarmini tashkil qiladi. Hammasi bo'lib uchta element (kislorod, kremniy va alyuminiy) allaqachon 85% ni tashkil qiladi va agar biz ularga temir, kaliy, natriy, kaliy, magniy va titan qo'shsak, biz er qobig'ining 99,5% ni olamiz. Bir necha o'nlab boshqa elementlarning ulushi atigi 0,5% ni tashkil qiladi. Er yuzidagi eng nodir metal bu reniy bo'lib, platina bilan oltin unchalik ko'p emas, ular bejiz emas. Yana bir misol: yer qobig‘ida temir atomlari mis atomlariga qaraganda taxminan ming marta, mis atomlari kumush atomlariga qaraganda ming marta, kumush esa reniy atomlariga qaraganda yuz barobar ko‘p.
Quyoshdagi elementlar butunlay boshqacha taqsimlangan: eng ko'p vodorod (70%) va geliy (28%) va boshqa barcha elementlarning atigi 2%. Agar biz butun ko'rinadigan koinotni oladigan bo'lsak, unda hatto bor. unda ko'proq vodorod. Nega bunday? Qadim zamonlarda va o'rta asrlarda atomlarning kelib chiqishi haqida savollar berilmagan, chunki ular doimo o'zgarmas shaklda va miqdorda mavjud deb ishonishgan (va Injil an'analariga ko'ra, ular xuddi shu kuni Xudo tomonidan yaratilgan. yaratish). Va atomistik nazariya g'alaba qozonib, kimyo jadal rivojlana boshlaganda va D. I. Mendeleev o'zining mashhur elementlar tizimini yaratganida ham, atomlarning kelib chiqishi masalasi ahamiyatsiz deb hisoblanishda davom etdi. Albatta, vaqti-vaqti bilan olimlardan biri jasorat yig'ib, o'z nazariyasini taklif qildi. Yuqorida aytib o'tilganidek. 1815-yilda Uilyam Prout barcha elementlar eng yengil element vodorod atomlaridan kelib chiqqan degan fikrni ilgari surdi. Prout yozganidek, vodorod qadimgi yunon faylasuflarining xuddi shunday "birinchi moddasi". bu "kondensatsiya" orqali boshqa barcha elementlarni berdi.
20-asrda astronomlar va nazariy fiziklarning sa'y-harakatlari bilan atomlarning kelib chiqishi haqidagi ilmiy nazariya yaratildi, bu umumiy ma'noda kimyoviy elementlarning kelib chiqishi haqidagi savolga javob berdi. Juda soddalashtirilgan tarzda, bu nazariya shunday ko'rinadi. Dastlab, barcha moddalar bir nuqtada nihoyatda yuqori zichlik (K) * "g / sm") va harorat (1027 K) bilan to'plangan. Bu raqamlar shunchalik kattaki, ularning nomlari yo'q. Taxminan 10 milliard yil oldin, Katta portlash deb atalmish bu o'ta zich va o'ta issiq nuqta tez kengayishni boshladi. Fiziklar portlashdan 0,01 soniyadan keyin voqealar qanday rivojlangani haqida juda yaxshi tasavvurga ega. Oldin sodir bo'lgan voqealar nazariyasi ancha yomon ishlab chiqilgan, chunki o'sha paytda mavjud bo'lgan materiya laxtasida hozir ma'lum bo'lgan jismoniy qonunlar yomon kuzatilgan (va qanchalik tez bo'lsa, yomonroq). Bundan tashqari, Katta portlashdan oldin nima sodir bo'lganligi haqidagi savol aslida ko'rib chiqilmagan, chunki o'shandan beri vaqt yo'q edi! Axir moddiy olam, ya’ni hodisa bo‘lmasa, vaqt qayerdan keladi? Uni kim yoki nima hisoblaydi? Shunday qilib, masala tez tarqalib, soviy boshladi. Harorat qancha past bo'lsa, turli tuzilmalarni shakllantirish uchun imkoniyatlar shunchalik ko'p (masalan, xona haroratida millionlab turli xil organik birikmalar mavjud bo'lishi mumkin, +500 ° C da - atigi bir nechta va +1000 ° C dan yuqori, ehtimol, yo'q. organik moddalar mavjud bo'lishi mumkin, - Ularning barchasi yuqori haroratlarda tarkibiy qismlarga bo'linadi. Olimlarning fikriga ko'ra, portlashdan 3 minut o'tgach, harorat milliard darajaga tushganda, nukleosintez jarayoni boshlandi (bu so'z lotin yadrosidan - "yadro" va yunoncha "sintez" - "bog'lanish, birikma" dan olingan), ya'ni proton va neytronlarni turli elementlarning yadrolariga ulash jarayoni. Protonlardan tashqari - vodorod yadrolari, geliy yadrolari ham paydo bo'ldi; bu yadrolar juda yuqori harorat tufayli hali elektron qo'shib, agomlar hosil qila olmadi. Birlamchi olam vodorod (taxminan 75%) va geliydan iborat bo'lib, undan keyingi eng katta element - litiyning oz miqdori (uning yadrosida uchta proton mavjud). Ushbu kompozitsiya taxminan 500 ming yil davomida o'zgarmadi. Koinot kengayishda, sovishda va tobora kamayib borishda davom etdi. Harorat +3000 "C ga tushganda elektronlar yadrolar bilan birlashish imkoniyatiga ega bo'ldi, bu esa barqaror vodorod va geliy atomlarining shakllanishiga olib keldi.
Vodorod va geliydan tashkil topgan olam kengayib, cheksizgacha sovishda davom etishi kerakdek tuyuladi. Ammo keyin nafaqat boshqa elementlar, balki galaktikalar, yulduzlar va biz ham bo'lar edik. Umumjahon tortishish (tortishish) kuchlari koinotning cheksiz kengayishiga qarshi turdi. Noyoblangan olamning turli qismlarida materiyaning gravitatsion siqilishi qayta-qayta kuchli qizish bilan birga bo'ldi - yulduzlarning massa hosil bo'lish bosqichi boshlandi, bu taxminan 100 million yil davom etdi.Kosmosning gaz va changdan iborat bo'lgan mintaqalarida harorat ko'tarildi. 10 million gradusda geliyning termoyadroviy sintezi jarayoni vodorod yadrolarining birlashishi bilan boshlandi.Ushbu yadroviy reaksiyalar atrofdagi fazoga tarqaladigan juda katta miqdordagi energiyaning chiqishi bilan birga bo'ldi: shunday qilib yangi yulduz yondi. unda yetarlicha vodorod bor ekan, “ichkaridan bosilgan” radiatsiya yulduzning tortishish kuchi taʼsirida siqilishiga qarshi turdi.Bizning Quyoshimiz ham vodorodning “yonishi” tufayli porlaydi.Bu jarayon juda sekin kechadi, chunki yaqinlashgandan beri. Ikki musbat zaryadlangan protonni Kulon itarish kuchi to'sib qo'yadi, shuning uchun bizning yoritgichimiz yana ko'p yillar umr ko'rishga mo'ljallangan.
Vodorod yoqilg'isini etkazib berish tugagach, geliyning sintezi asta-sekin to'xtaydi va u bilan kuchli nurlanish yo'qoladi. Og'irlik kuchlari yana yulduzni siqib chiqaradi, harorat ko'tariladi va geliy yadrolari bir-biri bilan qo'shilib, uglerod yadrolari (6 proton) va kislorod (yadroda 8 proton) hosil bo'lishi mumkin bo'ladi. Bu yadroviy jarayonlar energiya chiqishi bilan ham birga keladi. Ammo ertami-kechmi geliy zahiralari tugaydi. Va keyin yulduzni tortishish kuchlari bilan siqishning uchinchi bosqichi keladi. Va keyin hamma narsa bu bosqichda yulduzning massasiga bog'liq. Agar massa juda katta bo'lmasa (bizning Quyoshimiz kabi), u holda yulduzning siqilishi paytida haroratning oshishi ta'siri uglerod va kislorodning keyingi yadro sintezi reaktsiyalariga kirishi uchun etarli bo'lmaydi; bunday yulduz oq mitti deb ataladigan yulduzga aylanadi. Astronomlar qizil gigantlar deb ataydigan yulduzlarda og'irroq elementlar "ishlab chiqarilgan" - ularning massasi Quyoshnikidan bir necha baravar ko'p. Ushbu yulduzlarda uglerod va kisloroddan og'irroq elementlarning sintezi reaktsiyalari sodir bo'ladi. Astronomlar majoziy ma'noda o'zlarini ifodalaganidek, yulduzlar yadro yong'inlari bo'lib, kullari og'ir kimyoviy elementlardir.
33
2- 1822
Yulduz hayotining ushbu bosqichida ajralib chiqadigan energiya qizil gigantning tashqi qatlamlarini juda "shishiradi"; agar bizning Quyoshimiz shunday yulduz bo'lsa. Yer bu ulkan to'pning ichida bo'lar edi - er yuzidagi hamma narsaning istiqboli eng yoqimli emas. Yulduzli shamol.
Qizil gigantlar yuzasidan "nafas olish" kosmosga ushbu yulduzlar tomonidan sintez qilingan, tumanliklarni hosil qiluvchi kimyoviy elementlarni olib keladi (ularning ko'pchiligi teleskop orqali ko'rinadi). Qizil gigantlar nisbatan qisqa umr ko'rishadi - Quyoshdan yuzlab marta kamroq. Agar bunday yulduzning massasi Quyoshning massasidan 10 baravar oshsa, temirgacha bo'lgan elementlarning sintezi uchun sharoitlar (milliard darajali harorat) paydo bo'ladi. Yalro temir barcha yadrolarning eng barqaroridir. Demak, temirdan yengilroq elementlarning sintez reaksiyalari energiya chiqishi bilan boradi, og‘irroq elementlarning sintezi esa energiya talab qiladi. Energiya sarflanishi bilan temirning engilroq elementlarga parchalanishi reaktsiyalari ham sodir bo'ladi. Shuning uchun rivojlanishning "temir" bosqichiga etgan yulduzlarda dramatik jarayonlar sodir bo'ladi: energiyani chiqarish o'rniga u so'riladi, bu haroratning tez pasayishi va juda kichik hajmgacha siqilish bilan birga keladi; astronomlar bu jarayonni gravitatsion kollaps deb atashadi (lotincha qulash so'zidan - "zaiflashgan, yiqilgan"; shifokorlar odamlar uchun juda xavfli bo'lgan qon bosimining keskin pasayishini bejiz aytishmaydi). Gravitatsiyaviy qulash paytida juda ko'p miqdordagi neytronlar hosil bo'ladi, ular zaryad yo'qligi sababli barcha mavjud elementlarning yadrolariga osongina kirib boradi. Neytronlar bilan oʻta toʻyingan yadrolar maxsus transformatsiyaga uchraydi (beta-parchalanish deb ataladi), bunda neytrondan proton hosil boʻladi; natijada ushbu elementning yadrosidan keyingi element olinadi, uning yadrosida yana bitta proton mavjud. Olimlar bunday jarayonlarni yer sharoitida ko'paytirishni o'rgandilar; Plutoniy-239 izotopining sintezi taniqli misol bo'lib, tabiiy uran (92 proton, 146 neytron) neytronlar bilan nurlantirilganda, uning yadrosi bitta neytronni va sun'iy element neptuniyni (93 proton, 146 neytron) ushlaydi. hosil bo'ldi va undan atom bombalarida ishlatiladigan bir xil halokatli plutoniy (94 proton, 145 neytron). Gravitatsion kollapsga uchragan yulduzlarda neytronlarning tutilishi va keyingi beta-parchalanishi natijasida kimyoviy elementlarning barcha mumkin bo'lgan izotoplarining yuzlab turli yadrolari hosil bo'ladi. Yulduzning qulashi ulkan portlash bilan tugaydi, u koinotga ulkan materiya massasining otilishi bilan birga keladi - o'ta yangi yulduz hosil bo'ladi. Davriy jadvalning barcha elementlarini o'z ichiga olgan chiqarilgan modda (va bizning tanamizda xuddi shu atomlar mavjud!), 10 000 km / s tezlikda tarqaladi. va o'lik yulduz materiyasining kichik qoldig'i o'ta zich neytron yulduzi yoki hatto qora tuynuk hosil bo'lishi bilan siqiladi (kollezlanadi). Vaqti-vaqti bilan bizning osmonimizda bunday yulduzlar yonib turadi va agar epidemiya juda uzoqda bo'lmasa, o'ta yangi yulduz boshqa barcha yulduzlardan yorqinligida porlaydi.Va ajablanarli emas: o'ta yangi yulduzning yorqinligi milliarddan iborat butun galaktikaning yorqinligidan oshib ketishi mumkin. Yulduzlar! Ana shunday “yangi” yulduzlardan biri, Xitoy yilnomalariga ko‘ra, 1054-yilda yonib ketgan. Hozir bu joyda Toros yulduz turkumidagi mashhur Qisqichbaqa tumanligi joylashgan bo‘lib, uning markazida tez aylanuvchi (sekundiga 30 aylanish! ) Neytron yulduzi. Yaxshiyamki (yangi elementlarning sintezi uchun emas, biz uchun) bunday yulduzlar hozirgacha faqat uzoq galaktikalarda yonib ketgan ...
Yulduzlarning "yonishi" va o'ta yangi yulduzlarning portlashi natijasida barcha ma'lum kimyoviy elementlar kosmosda bo'lib chiqdi. O'ta yangi yulduzlarning qoldiqlari kengayib borayotgan tumanliklar ko'rinishida, radioaktiv o'zgarishlar bilan "qiziydi", bir-biri bilan to'qnashadi, zich shakllanishlarga kondensatsiyalanadi, ulardan yangi avlod yulduzlari tortishish kuchlari ta'sirida paydo bo'ladi. Bu yulduzlar (shu jumladan bizning Quyoshimiz) mavjudligining boshidanoq ularning tarkibida og'ir elementlarning aralashmasi mavjud; xuddi shu elementlar sayyoralar hosil bo'lgan bu yulduzlarni o'rab turgan gaz va chang bulutlarida mavjud. Shunday qilib, atrofimizdagi barcha narsalarni, shu jumladan tanamizni tashkil etuvchi elementlar ulkan kosmik jarayonlar natijasida tug'ilgan ...
Nima uchun ba'zi elementlar ko'p, boshqalari esa ozgina hosil bo'ladi? Ma’lum bo‘lishicha, nukleosintez jarayonida kichik juft sonli shutonlar va neytronlardan tashkil topgan yadrolar hosil bo‘lishi ehtimoli katta. Protonlar va neytronlar bilan "to'lib toshgan" og'ir yadrolar kamroq barqaror va ular koinotda kamroq. Umumiy qoida bor: yadroning zaryadi qanchalik katta bo'lsa, u qanchalik og'ir bo'lsa, koinotda bunday yadrolar kamroq bo'ladi. Biroq, bu qoida har doim ham kuzatilmaydi. Masalan, yer qobig'ida litiy (3 proton, 3 neytron) va bor (5 proton va 5 yoki 6 neytron)ning engil yadrolari kam. Taxminlarga ko'ra, bir qator sabablarga ko'ra bu yadrolar yulduzlarning ichki qismida hosil bo'lmaydi, ammo kosmik nurlar ta'sirida ular yulduzlararo bo'shliqda to'plangan og'irroq yadrolardan "uziladi". Shunday qilib, Yerdagi turli elementlarning nisbati koinot rivojlanishining keyingi bosqichlarida milliardlab yillar oldin sodir bo'lgan kosmosdagi turbulent jarayonlarning aks-sadosidir.

Tirik materiyaning elementar tarkibi va yonuvchan fotoalbomlarning OM

Yonuvchan qoldiqlar o'z tarkibida tirik organizmlarning moddasi bilan bir xil elementlarni o'z ichiga oladi, shuning uchun elementlar - uglerod, vodorod, kislorod, azot, oltingugurt va fosfor chaqirdi yoki biogen, biofil yoki organogen.

Vodorod, uglerod, kislorod va azot hisobiga kiradi 99% dan ortiq barcha tirik organizmlarni tashkil etuvchi atomlarning massasi ham, soni ham. Ularga qo'shimcha ravishda, tirik organizmlarda ko'p miqdorda boshqa ko'zni jamlash mumkin.

lo 20-22 kimyoviy element. 12 ta element 99,29%, qolganlari 0,71% ni tashkil qiladi.

Kosmosning ko'pligi: H, He, C, N.

50% gacha - C, 20% gacha - O, 8% gacha - H, 10-15% - N, 2-6% - P, 1% - S, 1% - K, ½% - Mg va Ca, 0 .2% - Fe, iz miqdorda - Na, Mn, Cu, Zn.

Atomning tuzilishi, izotoplari, vodorod, kislorod, oltingugurt va azotning yer qobig'ida tarqalishi.

vodorod - koinotning asosiy elementi, koinotning eng keng tarqalgan elementi . Chem e-t 1 guruhi, atom raqami 1, atom massasi 1,0079. Davriy jadvalning zamonaviy nashrlarida H ham F dan yuqori VII guruhga joylashtirilgan, chunki H ning ba'zi xususiyatlari galogenlarning xususiyatlariga o'xshaydi. Uchta H izotopi ma'lum.Ikkita barqaror protiy 1 H - P (99,985%), deyteriy 2 H - D (0,015%) va bitta radioaktiv tritiy 3 H - T, T 1/2 = 12,262 yil. Yana bitta sun'iy yo'l bilan olinadi - to'rtinchi o'ta beqaror izotop - 4 H. Tabiiy sharoitda P va D ni ajratishda bug'lanish asosiy rol o'ynaydi, ammo dunyo okeanining massasi shunchalik kattaki, undagi deyteriy miqdori o'zgaradi. biroz. Tropik mamlakatlarda yog'ingarchilikda deyteriy miqdori qutb zonasiga qaraganda yuqori. Erkin holatda H rangsiz, hidsiz va ta'msiz gaz, barcha gazlar ichida eng engili, havodan 14,4 marta engildir. H -252,6 ° S da suyuq, -259,1 ° S da qattiq bo'ladi. H mukammal qaytaruvchi vositadir. U O.da yorugʻ boʻlmagan alanga bilan yonib, suv hosil qiladi. Yer qobig'ida H yulduzlar va Quyoshdagiga qaraganda ancha kichikdir. Uning er qobig'idagi og'irligi 1% ni tashkil qiladi. Tabiiy kimyoviy birikmalarda H ni hosil qiladi ionli, kovalent va vodorod aloqalari . Vodorod aloqalari biopolimerlarda (uglevodlar, spirtlar, oqsillar, nuklein kislotalar) muhim rol o'ynaydi, kerogen geopolimerlari va GI molekulalarining xossalari va tuzilishini aniqlaydi. Muayyan sharoitlarda H atomi bir vaqtning o'zida ikkita boshqa atom bilan birlasha oladi. Qoidaga ko'ra, u ulardan biri bilan kuchli, ikkinchisi bilan zaif kovalent bog'lanish hosil qiladi, bu deyiladi. vodorod aloqasi.

KISLOROD - Yer qobig'ining eng keng tarqalgan elementi, u og'irligi bo'yicha 49,13% ni tashkil qiladi. O seriya raqami 8, 2-davrda, VI guruh, atom massasi 15,9994. O ning uchta barqaror izotopi ma'lum - 16 O (99,759%), 17 O (0,0371%), 18 O (0,2039%). O.ning uzoq umr koʻradigan radioaktiv izotoplari yoʻq. Sun'iy radioaktiv izotopi 15 O (T 1/2 = 122 soniya). 18 O/16 O izotop nisbati geologik rekonstruksiya uchun ishlatiladi, bu tabiiy ob'ektlarda 10% ga 1/475 dan 1/525 gacha o'zgarib turadi. Qutb muzlari eng past izotopik koeffitsientga ega, eng yuqori - atmosferaning CO 2. Izotopik tarkibni taqqoslashda qiymat ishlatiladi d 18 O, bu formula bilan hisoblanadi: d 18 O‰=. Per standart bu izotoplarning okean suvidagi o'rtacha nisbati olinadi. O ning gp, suvdagi izotopik tarkibidagi o'zgarishlar o'ziga xos minerallarning hosil bo'lish jarayoni davom etadigan harorat bilan belgilanadi. T qanchalik past bo'lsa, izotop fraksiyasi shunchalik intensiv bo'ladi. Okeanning O izotop tarkibi so'nggi 500 million yil ichida o'zgarmagan deb ishoniladi. Izotopik siljishni belgilovchi asosiy omil (tabiatdagi izotopik tarkibdagi o'zgarishlar) reaksiya harorati bilan aniqlangan kinetik ta'sirdir. O normal sharoitda gaz ko'rinmas, ta'msiz, hidsiz. Atomlarning ko'pchiligi bilan reaksiyalarda O rol o'ynaydi oksidlovchi vosita. Faqat F bilan reaksiyada oksidlovchi modda F. O mavjud biallotropik modifikatsiyalar . Birinchi - molekulyar kislorod - O 2 Ikkinchi modifikatsiya ozon - O 3, arr havodagi elektr razryadlari va sof O, radioaktiv jarayonlarda ultrabinafsha nurlarning oddiy O ga ta'sirida. Tabiatda Taxminan 3 atmosferaning yuqori qatlamlarida UV nurlari ta'sirida doimiy ravishda hosil bo'ladi. Taxminan 30-50 km balandlikda UV nurlarining asosiy qismini ushlab turuvchi, biosfera organizmlarini ushbu nurlarning zararli ta'siridan himoya qiluvchi "ozon ekrani" mavjud. Past konsentratsiyalarda, Taxminan 3 yoqimli, tetiklantiruvchi hid, lekin havoda bo'lsa 1% dan ortiq O 3 u juda zaharli .

AZOT - biosferada to'plangan: atmosferada (og'irligi bo'yicha 75,31%, hajm bo'yicha 78,7%), er qobig'ida esa ustunlik qiladi. og'irligi - 0,045%. V guruhning kimyoviy elementi, 2 davrli atom raqami 7, atom massasi 14.0067. Uch N izotopi ma'lum - ikkita barqaror 14 N (99,635%) va 15 N (0,365%) va radioaktiv 13 N, T 1/2 = 10,08 min. Nisbat qiymatlarining umumiy tarqalishi 15 N/ 14 N kichik . Yog'lar 15 N izotopi bilan boyitilgan, u bilan birga keladigan tabiiy gazlar esa kamaygan. Neft slanetslari og'ir izotop N 2 rangsiz, mazasiz va hidsiz gaz bilan ham boyitilgan. N O dan farqli o'laroq, aralashmani nafas olishni qo'llab-quvvatlamaydi N bilan O sayyoramiz aholisining ko'pchiligining nafasi uchun eng maqbuldir. N kimyoviy faol emas. U barcha organizmlarning GI qismidir. Azotning past kimyoviy faolligi uning molekulasining tuzilishi bilan belgilanadi. Ko'pgina gazlar singari, inertlardan tashqari, molekula N ikki atomdan iborat. Ular o'rtasida bog'lanish hosil bo'lishida har bir atomning tashqi qobig'ining 3 ta valent elektronlari ishtirok etib, hosil bo'ladi. uch karra kovalent kimyoviy bog'lanish , beradi eng barqaror barcha ma'lum diatomik molekulalarning. "Formal" valentlik -3 dan +5 gacha, "haqiqiy" valentlik 3. O, H va C bilan kuchli kovalent bog'lanish hosil qilib, u murakkab ionlar tarkibiga kiradi: -, -, +, oson eriydigan tuzlar beradi.

Oltingugurt - e-t ZK, mantiyada (ultrabazik jinslar) litosferaga nisbatan 5 marta kam. Klark ZKda - 0,1%. Kimyoviy elementlar guruhi VI, 3 davr, atom raqami 16, atom massasi 32.06. Elektromanfiyligi yuqori el-t, metall bo'lmagan xususiyatlarni ko'rsatadi. Vodorod va kislorod birikmalarida u turli ionlar tarkibida bo'ladi. Arr kislota va tuz. Ko'pgina oltingugurt o'z ichiga olgan tuzlar suvda kam eriydi. S valentlikka ega bo'lishi mumkin: (-2), (0), (+4), (+6), ulardan birinchisi va oxirgisi eng xarakterlidir. Ham ion, ham kovalent aloqalar xarakterlidir. Tabiiy jarayonlar uchun asosiy qiymat kompleks ion - 2 S - metall bo'lmagan, kimyoviy faol elementdir. Faqat Au va Pt S bilan o'zaro ta'sir qilmaydi. Noorganik birikmalardan sulfatlar, sulfidlar va H2SO4 dan tashqari SO 2 oksidi - atmosferani kuchli ifloslantiruvchi gaz va SO 3 (qattiq), shuningdek, vodorod sulfidi Yerda keng tarqalgan. Elementar S bilan xarakterlanadi uchta allotropik nav : S rombik (eng barqaror), S monoklinik (tsiklik molekulasi - sakkiz a'zoli halqa S 8) va plastik S 6 olti atomli chiziqli zanjirlardir. Tabiatda S ning 4 ta barqaror izotopi ma'lum: 32S (95,02%), 34S (4,21%), 33S (0,75%), 36S (0,02%). Sun'iy radioaktiv izotop 35 S c T 1/2 = 8,72 kun. S standart sifatida qabul qilinadi. troilit(FeS) Kanyon Diablo meteoritidan (32 S/ 34 S= 22.22) Oksidlanish va qaytarilish reaksiyalari izotop almashinuviga olib kelishi mumkin, bu izotopik siljishda ifodalanadi. Tabiatda u bakterial, ammo termal ham mumkin. Tabiatda hozirgi kunga qadar er qobig'ining S ning 2 guruhga aniq bo'linishi mavjud - biogenik. sulfidlar va yorug'lik izotopida boyitilgan gazlar 32 S, va sulfatlar, qadimgi evaporitlarning okean suvi tuzlari tarkibiga kirgan, 34 S ni o'z ichiga olgan gips. Neft konlari bilan bog'liq gazlar izotopik tarkibda farqlanadi va yog'lardan sezilarli darajada farq qiladi.