Атомска структура, изотопи, дистрибуција на водород, кислород, сулфур и азот во земјината кора. Јадрото на планетата Земја. (Опис на процесите на нуклеарно распаѓање и фузија во јадрото на планетата) Области на примена на водород

За геохемијата, важно е да се разјасни принципот на дистрибуција на хемиските елементи во земјината кора. Зошто некои од нив често се наоѓаат во природата, други многу поретко, а други дури се сметаат за „музејски реткости“?

Моќна алатка за објаснување на многу геохемиски појави е периодичниот закон на D.I. Менделеев. Особено, со негова помош може да се истражи прашањето за распространетоста на хемиските елементи во земјината кора.

За прв пат, врската помеѓу геохемиските својства на елементите и нивната позиција во Периодниот систем на хемиски елементи ја покажа Д.И. Менделеев, В.И. Вернадски и А.Е. Ферсман.

Правила (закони) на геохемијата

Менделеевото правило

Во 1869 година, додека работел на периодичниот закон, Д.И. Менделеев го формулирал правилото: Елементите со мала атомска тежина генерално се позастапени од елементите со поголема атомска тежина(види Додаток 1, Периодичен систем на хемиски елементи). Подоцна, со откривањето на структурата на атомот, се покажа дека за хемиски елементи со мала атомска маса бројот на протони е приближно еднаков на бројот на неутрони во јадрата на нивните атоми, односно односот на овие два количините се еднакви или блиски до единството: за кислород = 1,0; за алуминиум

За помалку заеднички елементи, неутроните преовладуваат во јадрата на атомите и односот на нивниот број со бројот на протони е значително поголем од единството: за радиум; за ураниум = 1,59.

„Правилото на Менделеев“ беше дополнително развиено во делата на данскиот физичар Нилс Бор и рускиот хемичар, академик на Академијата на науките на СССР Виктор Иванович Спицин.

Виктор Иванович Спицин (1902-1988)

Правилото на Оддо

Во 1914 година, италијанскиот хемичар Џузепе Оддо формулираше поинакво правило: Атомските тежини на најчестите елементи се изразени во броеви кои се множители на четири или малку отстапуваат од таквите броеви" Подоцна, ова правило доби одредено толкување во светлината на новите податоци за структурата на атомите: нуклеарната структура која се состои од два протони и два неутрони е особено силна.

Правилото на Гаркинс

Во 1917 година, американскиот физички хемичар Вилијам Дрејпер Гаркинс (Харкинс) го привлече вниманието на фактот дека хемиските елементи со парни атомски (редни) броеви се распоредени во природата неколку пати повеќе од нивните соседни елементи со непарни броеви.Пресметките го потврдија набљудувањето: од првите 28 елементи на периодниот систем, 14 парни сочинуваат 86%, а непарните само 13,6% од масата на земјината кора.

Во овој случај, објаснувањето може да биде фактот дека хемиските елементи со непарен атомски број содржат честички кои не се врзани во хелиони и затоа се помалку стабилни.

Има многу исклучоци од правилото Харкинс: на пример, дури и благородните гасови се екстремно слабо распоредени, а непарниот алуминиум Al е пораспространет од дури магнезиум Mg. Сепак, постојат сугестии дека ова правило важи не толку за земјината кора колку за целата земјина топка. Иако сè уште нема сигурни податоци за составот на длабоките слоеви на земјината топка, некои информации сугерираат дека количината на магнезиум во целата земјина топка е двојно поголема од алуминиумот. Количината на хелиум He во вселената е многу пати поголема од нејзините копнени резерви. Ова е можеби најчестиот хемиски елемент во универзумот.

Ферсмановото правило

А.Е. Ферсман јасно ја покажа зависноста на изобилството на хемиски елементи во земјината кора од нивниот атомски (реден) број. Оваа зависност станува особено очигледна ако нацртате график во координати: атомски број - логаритам на атомскиот кларк. Графиконот покажува јасен тренд: атомските кларкови се намалуваат со зголемување на атомскиот број на хемиски елементи.

Ориз. . Распространетоста на хемиските елементи во земјината кора

Ориз. 5. Изобилството на хемиски елементи во Универзумот

(лог C – логаритми на атомски кларкови според Ферсман)

(податоците за бројот на атоми се однесуваат на 106 силициумски атоми)

Цврста крива - дури и вредности на Z,

точки – непарни Z вредности

Сепак, постојат некои отстапувања од ова правило: некои хемиски елементи значително ги надминуваат очекуваните вредности на изобилство (кислород О, силициум Si, калциум Ca, железо Fe, бариум Ба), додека други (литиум Ли, берилиум Бе, бор Б) се многу поретки отколку што би се очекувало врз основа на владеењето на Ферсман. Таквите хемиски елементи се нарекуваат соодветно вишокИ оскудни.

Формулацијата на основниот закон на геохемијата е дадена на стр.

Хемискиот состав на земјината кора е утврден врз основа на резултатите од анализата на бројни примероци од карпи и минерали кои излегле на површината на земјата за време на процесите на формирање на планина, како и земени од рудниците и длабоките дупнатини.

Во моментов, Земјината кора е проучувана на длабочина од 15-20 km. Се состои од хемиски елементи кои се дел од карпите.

Најчести елементи во земјината кора се 46, од кои 8 сочинуваат 97,2-98,8% од нејзината маса, 2 (кислород и силициум) - 75% од масата на Земјата.

Првите 13 елементи (со исклучок на титаниумот), кои најчесто се наоѓаат во земјината кора, се дел од органската материја на растенијата, учествуваат во сите витални процеси и играат важна улога во плодноста на почвата. Голем број на елементи кои учествуваат во хемиските реакции во утробата на Земјата доведуваат до формирање на широк спектар на соединенија. Хемиските елементи кои се најзастапени во литосферата се наоѓаат во многу минерали (најчесто различни карпи се составени од нив).

Поединечните хемиски елементи се распоредени во геосферите на следниов начин: кислородот и водородот ја исполнуваат хидросферата; кислородот, водородот и јаглеродот ја формираат основата на биосферата; Кислородот, водородот, силициумот и алуминиумот се главните компоненти на глината и песокот или атмосферските производи (тие главно го сочинуваат горниот дел од Земјината кора).

Хемиските елементи во природата се наоѓаат во различни соединенија наречени минерали. Станува збор за хомогени хемиски супстанци од земјината кора кои настанале како резултат на сложени физичко-хемиски или биохемиски процеси, на пример камена сол (NaCl), гипс (CaS04*2H20), ортоклаза (K2Al2Si6016).

Во природата, хемиските елементи земаат нееднаков удел во формирањето на различни минерали. На пример, силиконот (Si) е компонента на повеќе од 600 минерали и е исто така многу чест во форма на оксиди. Сулфурот формира до 600 соединенија, калциум - 300, магнезиум -200, манган - 150, бор - 80, калиум - до 75, познати се само 10 соединенија на литиум, а уште помалку соединенија на јод.

Меѓу најпознатите минерали во земјината кора, преовладува голема група фелдспари со три главни елементи - K, Na и Ca. Во карпите кои формираат почва и нивните атмосферски производи, фелдспарите заземаат главна позиција. Фелдспарите постепено се разградуваат (распаѓаат) и ја збогатуваат почвата со K, Na, Ca, Mg, Fe и други пепелни материи, како и микроелементи.

Кларк број- бројки што ја изразуваат просечната содржина на хемиски елементи во земјината кора, хидросферата, Земјата, космичките тела, геохемиските или космохемиските системи итн., во однос на вкупната маса на овој систем. Изразено во % или g/kg.

Видови кларкови

Постојат тежински (%, g/t или g/g) и атомски (% од бројот на атоми) кларкови. Генерализација на податоците за хемискиот состав на различните карпи кои ја сочинуваат земјината кора, земајќи ја предвид нивната дистрибуција до длабочини од 16 km, првпат ја направи американскиот научник Ф. В. Кларк (1889). Броевите што ги добил за процентот на хемиски елементи во составот на земјината кора, последователно донекаде рафинирани од А.Е. Ферсман, на предлог на вториот, биле наречени Кларкови броеви или Кларкс.

Структура на молекулата. Електричните, оптичките, магнетните и другите својства на молекулите се поврзани со брановите функции и енергиите на различните состојби на молекулите. Молекуларните спектри даваат информации за состојбите на молекулите и веројатноста за транзиција меѓу нив.

Фреквенциите на вибрации во спектрите се одредени од масите на атомите, нивната локација и динамиката на меѓуатомските интеракции. Фреквенциите во спектрите зависат од моментите на инерција на молекулите, чиешто определување од спектроскопски податоци овозможува да се добијат точни вредности на меѓуатомските растојанија во молекулата. Вкупниот број на линии и ленти во вибрациониот спектар на молекулата зависи од неговата симетрија.

Електронските транзиции во молекулите ја карактеризираат структурата на нивните електронски обвивки и состојбата на хемиските врски. Спектрите на молекули кои имаат поголем број врски се карактеризираат со апсорпциони ленти со долги бранови кои паѓаат во видливиот регион. Супстанциите кои се изградени од такви молекули се карактеризираат со боја; Овие супстанции ги вклучуваат сите органски бои.

Јони.Како резултат на електронски транзиции, се формираат јони - атоми или групи на атоми во кои бројот на електрони не е еднаков на бројот на протони. Ако јон содржи повеќе негативно наелектризирани честички од позитивно наелектризираните, тогаш таквиот јон се нарекува негативен. Во спротивно, јонот се нарекува позитивен. Јоните се многу чести во супстанциите; на пример, тие се наоѓаат во сите метали без исклучок. Причината е што еден или повеќе електрони од секој метален атом се одвоени и се движат во металот, формирајќи го она што се нарекува електронски гас. Поради губење на електрони, односно негативни честички, металните атоми стануваат позитивни јони. Ова важи за метали во која било состојба - цврста, течна или гасна.

Кристалната решетка го моделира распоредот на позитивните јони во кристал од хомогена метална супстанција.

Познато е дека во цврста состојба сите метали се кристали. Јоните на сите метали се распоредени на уреден начин, формирајќи кристална решетка. Во стопените и испаруваните (гасовити) метали, не постои уреден распоред на јони, но електронскиот гас сè уште останува помеѓу јоните.

Изотопи- сорти на атоми (и јадра) на хемиски елемент кои имаат ист атомски (реден) број, но во исто време различен масен број. Името се должи на фактот што сите изотопи на еден атом се поставени на исто место (во една ќелија) од периодниот систем. Хемиските својства на атомот зависат од структурата на електронската обвивка, која, пак, се определува главно од полнежот на јадрото Z (односно, бројот на протони во него) и речиси не зависи од неговата маса. број A (односно вкупниот број на протони Z и неутрони N) . Сите изотопи на истиот елемент имаат ист нуклеарен полнеж, различен само по бројот на неутрони. Вообичаено, изотоп се означува со симболот на хемискиот елемент на кој му припаѓа, со додавање на горната лева наставка што го означува масениот број. Можете исто така да го напишете името на елементот проследено со масен број со цртичка. Некои изотопи имаат традиционални сопствени имиња (на пример, деутериум, актинон).

Во центарот на планетата Земја има јадро, тоа е одвоено од површината со слоеви на кора, магма и прилично тенок слој од половина гасовита супстанција, половина течност. Овој слој делува како лубрикант и му овозможува на јадрото на планетата да ротира речиси независно од нејзината главна маса.
Горниот слој на јадрото се состои од многу густа обвивка. Можеби оваа супстанца е блиска по своите својства до металите, многу силна и еластична, а можеби и има магнетни својства.
Површината на јадрото на планетата - нејзината тврда обвивка - е многу топла до значителни температури; при контакт со неа, магмата поминува речиси во гасовита состојба.
Под цврстата обвивка, внатрешната супстанција на јадрото е во состојба на компресирана плазма, која главно се состои од елементарни атоми (водород) и производи од нуклеарна фисија - протони, електрони, неутрони и други елементарни честички кои се формираат како резултат на реакции. на нуклеарна фузија и нуклеарно распаѓање.

Зони на реакции на нуклеарна фузија и распаѓање.
Во јадрото на планетата Земја се случуваат реакции на нуклеарна фузија и распаѓање, што предизвикува постојано ослободување на големи количини топлина и други видови енергија (електромагнетни импулси, разни зрачења), а исто така ја одржува внатрешната супстанција на јадрото постојано во состојба на плазма.

Основната зона на Земјата - реакции на нуклеарно распаѓање.
Реакциите на нуклеарно распаѓање се случуваат во самиот центар на јадрото на планетата.
Се јавува на следниов начин - тешки и супер-тешки елементи (кои се формираат во зоната на нуклеарна фузија), бидејќи имаат поголема маса од сите челични елементи, се чини дека се дават во течна плазма и постепено тонат во самиот центар на јадрото на планетата , каде што добиваат критична маса и влегуваат во реакција на нуклеарно распаѓање ослободувајќи големи количини на енергија и производи на нуклеарно распаѓање. Во оваа зона, тешките елементи делуваат на состојбата на елементарните атоми - водородниот атом, неутроните, протоните, електроните и другите елементарни честички.
Овие елементарни атоми и честички, поради ослободувањето на голема енергија при големи брзини, одлетуваат од центарот на јадрото до неговата периферија, каде што влегуваат во реакција на нуклеарна фузија.

Зона на јадрото на Земјата - реакции на нуклеарна фузија.
Елементарните водородни атоми и елементарните честички, кои се формираат како резултат на реакцијата на нуклеарно распаѓање во центарот на јадрото на Земјата, стигнуваат до надворешната цврста обвивка на јадрото, каде што во непосредна близина на него, во слој се случуваат реакции на нуклеарна фузија. се наоѓа под тврдиот школка.
Протоните, електроните и елементарните атоми, забрзани до големи брзини со реакцијата на нуклеарно распаѓање во центарот на јадрото на планетата, се среќаваат со различни атоми кои се наоѓаат на периферијата. Вреди да се напомене дека многу елементарни честички влегуваат во реакции на нуклеарна фузија на нивниот пат до површината на јадрото.
Постепено, во зоната на нуклеарна фузија, се формираат се повеќе и потешки елементи, речиси целиот периодичен систем, некои од нив имаат најтешка маса.
Во оваа зона, постои посебна поделба на атомите на супстанции според нивната тежина поради својствата на самата водородна плазма, компресирана со огромен притисок, кој има огромна густина, поради центрифугалната сила на ротација на јадрото и поради на центрипеталната сила на гравитацијата.
Како резултат на додавањето на сите овие сили, најтешките метали тонат во плазмата на јадрото и паѓаат во неговиот центар за дополнително да го одржат континуираниот процес на нуклеарна фисија во центарот на јадрото, а полесните елементи имаат тенденција или да го напуштат јадро или се населат на неговиот внатрешен дел - тврдата обвивка на јадрото.
Како резултат на тоа, атомите од целиот периодичен систем постепено влегуваат во магмата, која потоа влегува во хемиски реакции над површината на јадрото, формирајќи сложени хемиски елементи.

Магнетно поле на јадрото на планетата.
Магнетното поле на јадрото се формира како резултат на реакцијата на нуклеарното распаѓање во центарот на јадрото поради фактот што елементарните производи на нуклеарното распаѓање, излегувајќи од централната зона на јадрото, носат плазма текови во јадрото, формирајќи моќни вителски текови кои се вртат околу главните линии на сила на магнетното поле. Бидејќи овие плазма струи содржат елементи со одредено полнење, се јавува силна електрична струја, која создава сопствено електромагнетно поле.
Главната виртуелна струја (протек на плазма) се наоѓа во зоната на термонуклеарна фузија на јадрото; целата внатрешна материја во оваа зона се движи кон ротацијата на планетата во круг (по екваторот на јадрото на планетата), создавајќи моќна електромагнетна Поле.

Ротација на јадрото на планетата.
Ротацијата на јадрото на планетата не се совпаѓа со рамнината на ротација на самата планета; оската на ротација на јадрото се наоѓа помеѓу оската на ротација на планетата и оската што ги поврзува магнетните плусови.

Аголната брзина на ротација на јадрото на планетата е поголема од аголната брзина на ротација на самата планета и е пред неа.

Биланс на нуклеарно распаѓање и процеси на фузија во јадрото на планетата.
Процесите на нуклеарна фузија и нуклеарно распаѓање на планетата во принцип се избалансирани. Но, според нашите согледувања, оваа рамнотежа може да се наруши во една или друга насока.
Во зоната на нуклеарна фузија на јадрото на планетата, може постепено да се акумулира вишок на тешки метали, кои потоа, паѓајќи во центарот на планетата во поголеми количини од вообичаеното, може да предизвикаат засилување на реакцијата на нуклеарно распаѓање, како резултат на со што се ослободува значително повеќе енергија од вообичаеното, што ќе влијае на сеизмичката активност во подрачјата подложни на земјотреси, како и на вулканската активност на површината на Земјата.
Според нашите согледувања, одвреме-навреме се случува микро-руптура на цврстата верверица на Земјиното јадро, што доведува до влегување на јадрото на плазмата во магмата на планетата, а тоа доведува до нагло зголемување на нејзината температура во оваа место. Над овие места, можно е нагло зголемување на сеизмичката активност и вулканската активност на површината на планетата.
Можеби периодите на глобално затоплување и глобално ладење се поврзани со рамнотежата на нуклеарната фузија и процесите на нуклеарно распаѓање на планетата. Со овие процеси се поврзани и промените во геолошките епохи.

Во нашиот историски период.
Според нашите набљудувања, сега има зголемување на активноста на јадрото на планетата, зголемување на нејзината температура и како резултат на тоа, загревање на магмата што го опкружува јадрото на планетата, како и зголемување на глобалната температура на нејзината атмосфера.
Ова индиректно го потврдува забрзувањето на наносот на магнетните полови, што укажува на тоа дека процесите внатре во јадрото се смениле и преминале во друга фаза.
Намалувањето на јачината на магнетното поле на Земјата е поврзано со акумулацијата во магмата на планетата на супстанции кои го прикажуваат магнетното поле на Земјата, што, природно, ќе влијае и на промените во режимите на нуклеарни реакции во јадрото на планетата.

Со оглед на нашата планета и сите процеси на неа, ние обично работиме во нашите истражувања и прогнози или со физички или енергетски концепти, но во некои случаи, поврзувањето помеѓу едната и другата страна ќе даде подобро разбирање на опишаните теми.
Конкретно, во контекст на опишаните идни еволутивни процеси на Земјата, како и периодот на сериозни катаклизми низ планетата, нејзиното јадро, процесите во неа и во слојот на магмата, како и односот со површината, биосферата и атмосферата беа разгледани. Овие процеси беа разгледувани и на ниво на физика и на ниво на енергетски односи.
Структурата на јадрото на Земјата се покажа како прилично едноставна и логична од гледна точка на физиката; тоа е генерално затворен систем со два доминантни термонуклеарни процеси во неговите различни делови, кои хармонично се надополнуваат еден со друг.
Прво, мора да се каже дека јадрото е во континуирано и многу брзо движење, оваа ротација ги поддржува и процесите во него.
Самиот центар на јадрото на нашата планета е исклучително тешка и компресирана сложена структура на честички, кои поради центрифугалната сила, судирот на овие честички и постојаното компресија, во одреден момент се делат на полесни и поелементарни поединечни елементи. Ова е процес на термонуклеарно распаѓање - во самата средина на јадрото на планетата.
Ослободените честички се носат до периферијата, каде што продолжува општото брзо движење во јадрото. Во овој дел, честичките заостануваат повеќе една зад друга во вселената; судејќи се со големи брзини, тие повторно формираат потешки и посложени честички, кои се повлекуваат назад во средината на јадрото со центрифугална сила. Ова е процес на термонуклеарна фузија - на периферијата на јадрото на Земјата.
Огромните брзини на движење на честичките и појавата на опишаните процеси доведуваат до постојани и колосални температури.
Тука вреди да се разјаснат некои точки - прво, движењето на честичките се случува околу оската на ротација на Земјата и по нејзиното движење - во иста насока, ова е комплементарна ротација - на самата планета со целата нејзина маса и честичките во неговото јадро. Второ, треба да се забележи дека брзината на движење на честичките во јадрото е едноставно огромна, таа е многу пати поголема од брзината на ротација на самата планета околу својата оска.
За да го одржите овој систем на трајна основа онолку долго колку што сакате, не ви треба многу, доволно е некои космички тела да удираат во Земјата од време на време, постојано зголемувајќи ја масата на нашата планета воопшто и јадрото во особено, додека дел од неговата маса заминува со топлинска енергија и гасови низ тенки делови од атмосферата во вселената.
Генерално, системот е доста стабилен, се поставува прашањето - кои процеси можат да доведат до сериозни геолошки, тектонски, сеизмолошки, климатски и други катастрофи на површината?
Со оглед на физичката компонента на овие процеси, се појавува следната слика: од време на време, од периферниот дел на јадрото во магмата, некои струи на забрзани честички кои учествуваат во термонуклеарната фузија „пукаат“ со огромна брзина; огромниот слој на магма во кои паѓаат, како самите да ги изгаснат овие „снимки“, нивната густина, вискозност, пониска температура - тие не се издигнуваат на површината на планетата, но оние области на магмата каде што се појавуваат такви емисии нагло се загреваат, почнуваат да се движат, се прошири, изврши поголем притисок врз земјината кора, што доведува до остри движења на геолошките плочи, раседи на кората, температурни флуктуации, а да не зборуваме за земјотреси и вулкански ерупции. Ова исто така може да доведе до тонење на континенталните плочи во океаните и издигнување на нови континенти и острови на површината.
Причините за ваквите помали емисии од јадрото во магмата се можеби прекумерните температури и притисокот во општиот систем на јадрото на планетата, но кога станува збор за еволутивно утврдени катастрофални настани насекаде на планетата, за чистењето на живата свесна Земја од човечка агресија и ѓубре, тогаш зборуваме за свесен намерен чин живо свесно битие.
Од гледна точка на енергијата и езотеризмот, планетата дава намерни импулси од јадрото на центарот на свеста до телото-магмата-долниот слој на Чуварите, односно, условно, Титаните, за да се спроведат акции за чистење на територии на површината. Овде вреди да се спомене одреден слој помеѓу јадрото и обвивката, само на ниво на физика тоа е слој на супстанција за ладење, од една страна што одговара на карактеристиките на јадрото, од друга - магма, што овозможува енергетските информации течат во двете насоки. Од енергетска гледна точка, ова е нешто како основно „нервно спроводливо поле“, изгледа како круна на Сонцето за време на целосно затемнување, тоа е врската на свеста на планетата со првиот и најдлабокиот и најголемиот слој на Чувари на Земјата, кои го пренесуваат импулсот понатаму - на помали и подвижни зонални чувари кои ги спроведуваат овие процеси на површината. Точно, за време на периодот на тешки катаклизми, подемот на нови континенти и прецртувањето на сегашните континенти, се претпоставува делумно учество на самите титани.
Тука, исто така, вреди да се забележи уште еден важен физички феномен поврзан со структурата на јадрото на нашата планета и процесите што се случуваат во него. Ова е формирање на магнетното поле на Земјата.
Магнетното поле е формирано како резултат на големата брзина на движење на честичките во орбитата во внатрешноста на јадрото на Земјата, а можеме да кажеме дека надворешното магнетно поле на Земјата е еден вид холограм кој јасно ги прикажува термонуклеарните процеси кои се случуваат внатре во јадрото на планетата.
Колку подалеку се протега магнетното поле од центарот на планетата, толку е поретко; внатре во планетата, во близина на јадрото, тоа е посилно за редови на големина, но внатре во самото јадро е монолитно магнетно поле.

Водородот (H) е многу лесен хемиски елемент, со содржина од 0,9% од тежината во Земјината кора и 11,19% во водата.

Карактеристики на водородот

Тој е прв меѓу гасовите по леснотија. Во нормални услови, тој е без вкус, без боја и апсолутно без мирис. Кога ќе влезе во термосферата, лета во вселената поради малата тежина.

Во целиот универзум, тој е најбројниот хемиски елемент (75% од вкупната маса на супстанции). Толку многу што многу ѕвезди во вселената се целосно направени од него. На пример, Сонцето. Неговата главна компонента е водород. А топлината и светлината се резултат на ослободување на енергија кога јадрата на материјалот се спојуваат. Исто така во вселената има цели облаци од неговите молекули со различни големини, густини и температури.

Физички својства

Високата температура и притисок значително ги менуваат неговите квалитети, но во нормални услови тоа:

Има висока топлинска спроводливост во споредба со другите гасови,

Нетоксичен и слабо растворлив во вода,

Со густина од 0,0899 g/l на 0°C и 1 atm.,

Се претвора во течност на температура од -252,8°C

Станува тешко на -259,1°C.,

Специфична топлина на согорување 120.9.106 J/kg.

Потребен е висок притисок и многу ниски температури за да се претвори во течност или цврста. Во течна состојба, тој е течен и лесен.

Хемиски својства

Под притисок и при ладење (-252,87 степени C), водородот добива течна состојба, што е полесна по тежина од кој било аналог. Во него зазема помалку простор отколку во гасовита форма.

Тоа е типичен неметал. Во лабораториите, тој се произведува со реакција на метали (како цинк или железо) со разредени киселини. Во нормални услови тој е неактивен и реагира само со активни неметали. Водородот може да го оддели кислородот од оксидите и да ги намали металите од соединенијата. Тој и неговите мешавини формираат водородни врски со одредени елементи.

Гасот е високо растворлив во етанол и во многу метали, особено во паладиум. Среброто не го раствора. Водородот може да се оксидира при согорување во кислород или воздух и при интеракција со халогени.

Кога се соединува со кислород, се формира вода. Ако температурата е нормална, тогаш реакцијата се одвива бавно, ако е над 550°C, експлодира (се претвора во детонирачки гас).

Пронаоѓање на водород во природата

Иако на нашата планета има многу водород, не е лесно да се најде во чиста форма. Малку може да се најде за време на вулкански ерупции, за време на производството на нафта и каде органската материја се распаѓа.

Повеќе од половина од вкупната количина е во составот со вода. Вклучено е и во структурата на нафта, разни глини, запаливи гасови, животни и растенија (присуството во секоја жива клетка е 50% по бројот на атоми).

Циклус на водород во природата

Секоја година, колосална количина (милијарди тони) растителни остатоци се распаѓаат во водните тела и почвата, а ова распаѓање ослободува огромна маса на водород во атмосферата. Се ослободува и при секоја ферментација предизвикана од бактерии, согорување и заедно со кислородот учествува во водниот циклус.

Апликации за водород

Елементот активно го користи човештвото во неговите активности, така што научивме да го добиеме на индустриско ниво за:

Метеорологија, хемиско производство;

Производство на маргарин;

Како ракетно гориво (течен водород);

Електроенергетска индустрија за ладење на електрични генератори;

Заварување и сечење метали.

Многу водород се користи во производството на синтетички бензин (за подобрување на квалитетот на горивото со низок квалитет), амонијак, водород хлорид, алкохоли и други материјали. Нуклеарната енергија активно ги користи своите изотопи.

Лекот „водород пероксид“ е широко користен во металургијата, електронската индустрија, производството на целулоза и хартија, за избелување на ленени и памучни ткаенини, за производство на бои за коса и козметика, полимери и во медицината за третман на рани.

„Експлозивната“ природа на овој гас може да стане смртоносно оружје - хидрогенска бомба. Неговата експлозија е придружена со ослободување на огромно количество радиоактивни материи и е деструктивна за сите живи суштества.

Контактот со течен водород и кожа може да предизвика тешки и болни смрзнатини.

Досега, зборувајќи за атомската теорија, за тоа како од неколку видови атоми поврзани едни со други во различен редослед, се добиваат сосема различни супстанции, никогаш не сме го поставиле „детското“ прашање - од каде потекнуваат самите атоми? Зошто има многу атоми на некои елементи, а многу малку на други, и тие се распределени многу нерамномерно? На пример, само еден елемент (кислород) сочинува половина од земјината кора. Три елементи (кислород, силициум и алуминиум) вкупно сочинуваат 85%, а ако на нив додадеме железо, калиум, натриум, калиум, магнезиум и титаниум, веќе добиваме 99,5% од земјината кора. Учеството на неколку десетици други елементи изнесува само 0,5%. Најреткиот метал на Земјата е рениумот, а нема толку многу злато и платина, поради што се толку скапи. Еве уште еден пример: има околу илјада пати повеќе атоми на железо во земјината кора од атоми на бакар, илјада пати повеќе атоми на бакар од атоми на сребро и сто пати повеќе сребро од рениум.
Распределбата на елементите на Сонцето е сосема поинаква: има најмногу водород (70%) и хелиум (28%), а сите други елементи - само 2%. Ако го земете целиот видлив универзум, тогаш има уште повеќе водород во тоа. Зошто е тоа? Во античко време и средниот век не се поставувале прашања за потеклото на атомите, бидејќи верувале дека тие отсекогаш постоеле во непроменета форма и количина (а според библиската традиција ги создал Бог на еден ден од создавањето) . И дури и кога победи атомската теорија и хемијата почна брзо да се развива, а Д.И. Менделеев го создаде својот познат систем на елементи, прашањето за потеклото на атомите продолжи да се смета за несериозно. Се разбира, повремено некој од научниците собирал храброст и ја предлагал својата теорија. Како што веќе беше кажано. во 1815 година, Вилијам Проут предложил дека сите елементи потекнуваат од атомите на најлесниот елемент, водородот. Како што напиша Проут, водородот е самата „главна материја“ на античките грчки филозофи. која преку „кондензација“ ги дала сите останати елементи.
Во 20 век, со напорите на астрономите и теоретските физичари, беше создадена научна теорија за потеклото на атомите, која генерално одговори на прашањето за потеклото на хемиските елементи. На многу поедноставен начин, оваа теорија изгледа вака. На почетокот, целата материја била концентрирана во една точка со неверојатно висока густина (K)*"g/cm") и температура (1027 K). Овие бројки се толку големи што нема имиња за нив. Пред околу 10 милијарди години, како резултат на таканаречениот Биг Бенг, оваа супер густа и супер жешка точка почна брзо да се шири. Физичарите имаат прилично добра идеја за тоа како се одвивале настаните 0,01 секунда по експлозијата. Теоријата за она што се случило порано беше развиена многу помалку добро, бидејќи во згрутчувањето на материјата што постоеше во тоа време, сега познатите физички закони беа слабо исполнети (и колку порано, толку полошо). Згора на тоа, прашањето за тоа што се случило пред Големата експлозија во суштина никогаш не се разгледувало, бидејќи самото време тогаш не постоело! На крајот на краиштата, ако нема материјален свет, т.е. нема настани, тогаш од каде доаѓа времето? Кој или што ќе одбројува? Така, материјата почна брзо да се разлева и да се лади. Колку е пониска температурата, толку е поголема можноста за формирање на различни структури (на пример, на собна температура може да постојат милиони различни органски соединенија, на +500 ° C - само неколку, и над +1000 ° C, веројатно нема органски супстанции може да постојат - Сите тие се делат на нивните составни делови на високи температури). Според научниците, 3 минути по експлозијата, кога температурата се спуштила на милијарда степени, започнал процесот на нуклеосинтеза (овој збор доаѓа од латинското јадро - „јадро“ и грчкиот „синтеза“ - „соединение, комбинација“). т.е. процес на поврзување на протони и неутрони во јадрата на различни елементи. Покрај протоните - водородни јадра, се појавија и јадра на хелиум; овие јадра сè уште не можеле да прикачат електрони и да формираат агоми бидејќи температурата била превисока. Примордијалниот универзум се состоеше од водород (приближно 75%) и хелиум, со мала количина на следниот најзастапен елемент, литиум (има три протони во неговото јадро). Овој состав не е променет околу 500 илјади години. Универзумот продолжи да се шири, лади и да станува сè поретко. Кога температурата падна на +3000 °C, електроните можеа да се комбинираат со јадрата, што доведе до формирање на стабилни атоми на водород и хелиум.
Се чини дека Универзумот, кој се состои од водород и хелиум, ќе продолжи да се шири и лади до бесконечност. Но, тогаш не би имало само други елементи, туку и галаксии, ѕвезди, а исто така и јас и ти. На бесконечното проширување на Универзумот му се спротивставиле силите на универзалната гравитација (гравитација). Гравитационата компресија на материјата во различни делови на ретките Универзум беше придружена со постојано силно загревање - започна фазата на масовно формирање на ѕвезди, која траеше околу 100 милиони години.Во оние региони на вселената што се состојат од гас и прашина каде температурата достигна 10 милиони степени, процесот на термонуклеарна фузија на хелиум започна со фузија на јадра на водород.Овие нуклеарни реакции беа придружени со ослободување на огромна количина на енергија, која беше зрачена во околниот простор: вака осветлуваше нова ѕвезда. Се додека бидејќи во неа имало доволно водород, компресијата на ѕвездата под влијание на гравитацијата била неутрализирана од зрачењето кое „притиснало одвнатре“. Нашето Сонце, исто така, сјае поради „горењето“ на водород. Овој процес се одвива многу бавно, бидејќи Приближувањето на два позитивно наелектризирани протони е спречено со силата на одбивноста на Кули, така што нашата светилка ќе има уште многу години живот.
Кога ќе заврши снабдувањето со водородно гориво, синтезата на хелиум постепено престанува, а заедно со неа и моќното зрачење згаснува. Гравитационите сили повторно ја компресираат ѕвездата, температурата се зголемува и станува возможно јадрата на хелиум да се спојат едни со други за да формираат јаглеродни јадра (6 протони) и кислород (8 протони во јадрото). Овие нуклеарни процеси се придружени и со ослободување на енергија. Но, порано или подоцна, резервите на хелиум ќе снемаат. И тогаш започнува третата фаза на компресија на ѕвездата од гравитационите сили. И тогаш сè зависи од масата на ѕвездата во оваа фаза. Ако масата не е многу голема (како нашето Сонце), тогаш ефектот на зголемување на температурата додека ѕвездата се собира нема да биде доволен за да дозволи јаглеродот и кислородот да влезат во понатамошни реакции на нуклеарна фузија; таква ѕвезда станува таканаречено бело џуџе. Потешки елементи се „фабрикувани“ во ѕвезди кои астрономите ги нарекуваат црвени џинови - нивната маса е неколку пати поголема од Сонцето. Во овие ѕвезди се случуваат реакции на синтеза на потешки елементи од јаглерод и кислород. Како што фигуративно велат астрономите, ѕвездите се нуклеарни пожари, чија пепел се тешки хемиски елементи.
33
2- 1822
Енергијата ослободена во оваа фаза од животот на ѕвездата во голема мера ги „надува“ надворешните слоеви на црвениот џин; ако нашето Сонце стане таква ѕвезда. Земјата би завршила во оваа џиновска топка - не многу пријатна перспектива за сè на земјата. Ѕвезден ветер.
„Дишејќи“ од површината на црвените џинови, ги носи во вселената хемиските елементи синтетизирани од овие џинови, кои формираат маглини (многу од нив се видливи преку телескоп). Црвените џинови живеат релативно краток живот - стотици пати помалку од Сонцето. Ако масата на таква ѕвезда ја надминува масата на Сонцето за 10 пати, тогаш се појавуваат услови (температура од редот на милијарда степени) за синтеза на елементи до железо. Јалро железото е најстабилно од сите јадра. Тоа значи дека синтезните реакции на елементите кои се полесни од железото ослободуваат енергија, додека синтезата на потешките елементи бара енергија. Со трошењето на енергија се јавуваат и реакции на разградување на железото на полесни елементи. Затоа, кај ѕвездите кои ја достигнале „железната“ фаза на развој, се случуваат драматични процеси: наместо да се ослободува енергија, таа се апсорбира, што е придружено со брзо намалување на температурата и компресија до многу мал волумен; астрономите го нарекуваат овој процес гравитациски колапс (од латинскиот збор collapsus - „ослабен, паднат“; не е без причина што лекарите го нарекуваат ова ненадеен пад на крвниот притисок, што е многу опасно за луѓето). За време на гравитациониот колапс се формираат огромен број неутрони, кои поради недостаток на полнеж лесно навлегуваат во јадрата на сите постоечки елементи. Јадрата презаситени со неутрони подлежат на посебна трансформација (тоа се нарекува бета распаѓање), при што од неутрон се формира протон; како резултат на тоа, од јадрото на даден елемент се добива следниот елемент, во чие јадро веќе има уште еден протон. Научниците научија да репродуцираат такви процеси во копнени услови; добро познат пример е синтезата на изотопот плутониум-239, кога, кога природниот ураниум (92 протони, 146 неутрони) е зрачен со неутрони, неговото јадро зафаќа еден неутрон и се формира вештачкиот елемент нептуниум (93 протони, 146 неутрони ), а од него и оној многу смртоносен плутониум (94 протони, 145 неутрони), кој се користи во атомските бомби. Во ѕвездите кои се подложени на гравитациски колапс, како резултат на фаќање неутрони и последователни бета-распаѓања, се формираат стотици различни јадра од сите можни изотопи на хемиски елементи. Колапсот на ѕвезда завршува со грандиозна експлозија, придружена со исфрлање на огромна маса материја во вселената - се формира супернова. Исфрлената супстанција, која ги содржи сите елементи од периодниот систем (а нашето тело ги содржи истите тие атоми!), се расфрла наоколу со брзина до 10.000 km/s. а мал остаток од материја од мртвата ѕвезда се компресира (колабира) за да формира супер-густа неутронска ѕвезда или дури и црна дупка. Повремено, таквите ѕвезди блескаат на нашето небо, и ако блесокот се случи не многу далеку, суперновата ги надминува сите други ѕвезди во сјај. милијарди ѕвезди! Една од овие „нови“ ѕвезди, според кинеските хроники, се разгорела во 1054 година. Сега на ова место се наоѓа познатата маглина Рак во соѕвездието Бик, а во нејзиниот центар има брзо ротирачки (30 вртежи во секунда !) неутронска ѕвезда За среќа (за нас, а не за синтеза на нови елементи), таквите ѕвезди досега се разгореа само во далечните галаксии...
Како резултат на „горењето“ на ѕвездите и експлозијата на супернови, многу познати хемиски елементи беа пронајдени во вселената. Остатоци од супернови во форма на маглини кои се прошируваат, „загреани“ од радиоактивни трансформации, се судираат едни со други, се кондензираат во густи формации, од кои се појавуваат ѕвезди од новата генерација под влијание на гравитационите сили. Овие ѕвезди (вклучувајќи го и нашето Сонце) содржат мешавина од тешки елементи од самиот почеток на нивното постоење; истите елементи се содржани во облаците со гас и прашина што ги опкружуваат овие ѕвезди, од кои се формираат планети. Така, елементите што ги сочинуваат сите нешта околу нас, вклучувајќи го и нашето тело, се родени како резултат на грандиозни космички процеси...
Зошто се формираа многу некои елементи, а малку други? Излегува дека во процесот на нуклеосинтеза, најверојатно ќе се формираат јадра што се состојат од мал парен број неутрони и неутрони. Тешките јадра, „преплавени“ со протони и неутрони, се помалку стабилни и ги има помалку во Универзумот. Постои општо правило: колку е поголем полнежот на јадрото, толку е потежок, толку помалку такви јадра во Универзумот. Сепак, ова правило не се почитува секогаш. На пример, во земјината кора има малку лесни јадра на литиум (3 протони, 3 неутрони), бор (5 протони и 5 или б неутрони). Се претпоставува дека овие јадра, поради повеќе причини, не можат да се формираат во длабочините на ѕвездите и под влијание на космичките зраци се „отцепуваат“ од потешките јадра акумулирани во меѓуѕвездениот простор. Така, односот на различни елементи на Земјата е ехо на турбулентните процеси во вселената што се случиле пред милијарди години, во подоцнежните фази од развојот на Универзумот.