Nejběžnější chemický prvek v přírodě. Nejběžnější chemické prvky na Zemi a ve vesmíru. Prvky v zemské kůře

Prvek je látka skládající se ze stejných atomů. Takže síra, helium, železo jsou prvky; skládají se pouze z atomů síry, helia, železa a nelze je rozložit na jednodušší látky. Dnes je známo 109 prvků, ale jen asi 90 z nich se skutečně vyskytuje v přírodě. Prvky se dělí na kovy a nekovy. Periodická tabulka klasifikuje prvky na základě jejich atomové hmotnosti.

Vitální důležitý prvek pro vyšší organismy, který je součástí mnoha bílkovin, se hromadí ve vlasech. Historie: Latinský název - Původ síry není znám. Litevské jméno je pravděpodobně převzato od slovanských národů a může souviset se sanskrtskou barvou cyranské žluté.

Fyzikální vlastnosti: nerozpustný ve vodě. Žlutý, tvrdý, nízký výkon, roztavený. Elektronegativní 2. 58. Tento minerál se nachází v různých horninách. Tvoří se v metamorfovaných i sedimentárních horninách. Nachází se v křemenných sloučeninách ve spojení s jinými sulfidy a oxidy. Může také metasomaticky nahradit jiné minerály. Velké množství tohoto minerálu lze použít k výrobě železa.

Kovy

Více než tři čtvrtiny všech prvků jsou kovy. Téměř všechny jsou husté, lesklé, odolné, ale snadno se falšují. V zemská kůra kovy se obvykle nacházejí společně s jinými prvky. Lidé vyrábějí letadla ze silných a tvárných kovů, kosmické lodě, různá auta. V periodické tabulce jsou kovy označeny modře. Dělí se na alkalické, alkalické zeminy a přechodné. Většina kovů, které známe – železo, měď, zlato, platina, stříbro – jsou přechodné kovy. Hliník se používá k balení potravin, výrobě nápojových plechovek a výrobě lehkých a pevných slitin. Toto je nejběžnější kov na Zemi (další podrobnosti si přečtěte v článku „Kovy“).

Slovo pyrit pochází z řeckého slova pro oheň. Piritas byl používán v časných zámcích střelných zbraní. Pro svou podobnost se zlatem se mu někdy říká bláznovo zlato. Pyrit se také používá ve šperkařství, ale jeho výrobků je vzácné, protože tvrdost důlku je nízká a chemicky reaguje na prostředí.

Sfalerit je sulfidický minerál, sulfid zinečnatý. Nazývá se také „klamný zinek“. Nejběžnější minerál, zinek, je nejhojnější, takže většina pochází z tohoto konkrétního minerálu. Vyskytuje se v kombinaci s pyritem, galenitem a dalšími sulfidickými minerály, dále s kalcitem, dolomitem a fluoritem. Nejčastěji se vyskytuje v hydrotermálních žilách.

Nekovy

Nekovy zahrnují pouze 25 prvků, včetně takzvaných semikovů, které mohou vykazovat jak kovové, tak nekovové vlastnosti. V periodické tabulce jsou nekovy označeny žlutě a polokovy oranžově. Všechny nekovy, s výjimkou grafitu (druh uhlíku), jsou špatnými vodiči tepla a elektřiny a polokovy, jako je germanium nebo křemík, v závislosti na podmínkách, mohou být dobrými vodiči, jako kovy, nebo nevedou proud, jako např. nekovy. Křemík se používá při výrobě integrovaných obvodů. K tomu se v něm vytvářejí mikroskopické „cesty“, po kterých proud prochází obvodem. Při pokojové teplotě je 11 nekovů (včetně vodíku, dusíku, chlóru) plyny. Fosfor, uhlík, síra a jód jsou v pevném stavu a brom je v kapalném stavu. Kapalný vodík (vzniká stlačováním plynného vodíku) slouží jako palivo pro rakety a další kosmické lodě.

Někdy jsou krystaly sfaleritu průhledné, ale šperky velmi zřídka používané, protože jsou velmi křehké. Barva žlutá, hnědá, šedá, černá. Šourek 3. 5-4 tvrdost. Název minerálu pochází z latinského slova pro lesk olova. Galenit se vyskytuje v krystalech, zrnech a velkých agregátech v hydrotermálních žilách.

Ve skalách ve skalách, dolomitech, pískovcích ve skalách. Galenit je hlavní olovo v rudě. Skořice je minerál sulfidu rtuťnatého. Nejběžnější rtuťová ruda. Několik dolů tohoto stáří se stále používá. Tento minerál se nachází ve formě minerálního plniva. Krystalová mřížka je šestiúhelníková.

Prvky v zemské kůře

Většinu zemské kůry tvoří pouhých osm prvků. Prvky se zřídka vyskytují v čisté formě, častěji se nacházejí v minerálech. Minerál kalcit je složen z vápníku, uhlíku a kyslíku. Kalcit je součástí vápence. Pyroluzit se skládá z kovu manganu a kyslíku. Sfalerit se skládá ze síry. Nejběžnějším prvkem v zemské kůře je kyslík. Často se vyskytuje v kombinaci s dalším běžným prvkem, křemíkem, a také nejběžnějšími kovy, hliníkem a železem. Na obrázku je sfalerit, který se skládá ze zinku a oceli.

Křižovatka Hranoly, velké úlomky Nerovnoměrné poloviční toky. Mosonova tvrdost je 2-2,5 Sádra je hydratovaný síran vápenatý. Propagovaný sedimentární minerál. Sádrové minerální podlahy tvoří stejnojmenná horská ložiska. Stůjte v uzavřených vodních plochách v horkém podnebí. Může také vzniknout z anhydritu při reakci s vodou.

Sádra se skládá z různých solných roztoků a je dodávána v různých barvách. Bezbarvá forma sádry se nazývá seleničitan. Zcela bezvodá forma síranu vápenatého se nazývá anhydrid. Vyhřívaný sádrový prášek s polohydratovaným síranem vápenatým. Sádra je velmi rozšířený minerál. Litva se nachází v severní části. Jeho velké vrstvy jsou tvořeny z uzavřených nádrží, postupně se vypařují. Takto velké vrstvy sádry byly charakteristické pro období propustnosti.

Atomy prvků

Atomy prvků se skládají z menších částic nazývaných elementární částice. Atom se skládá z jádra a elektronů obíhajících kolem něj. Atomové jádro obsahuje dva typy částic: protony a neutrony. Atomy různých prvků obsahují různé počty protonů. Počet protonů v jádře se nazývá atomové číslo prvku (podrobněji viz článek „Atomy a molekuly“). V atomu je zpravidla tolik elektronů, kolik je protonů. V atomu argonu je 18 protonů; Atomové číslo argonu je 18. Atom má také 18 elektronů. V atomu vodíku je pouze jeden proton a atomové číslo vodíku je 1. Elektrony obíhají kolem jádra v různých energetických hladinách, ks se nazývají slupky. První obal pojme dva elektrony, druhý - 8 elektronů a třetí - 18, i když obvykle tam necirkuluje více než 8 elektronů. V periodické tabulce jsou prvky uspořádány podle jejich atomových čísel. Každý obdélník obsahuje symbol prvku, jeho název, atomové číslo a relativní atomovou hmotnost.

Tvrdost sádry podle Moschonovy stupnice. Ve stavebnictví - sádra, sádrokarton, sádrový beton atd. na výrobu materiálů. V lékařství - na sádrové odlitky. V zemědělství zlepšení půdy.

Mohou padat z horkých pramenů, hydrotermálních žil, vulkanických desek nebo pramenů bohatých na sírany. Dalším typem sádry je průmyslový. Při uvolňování oxidu siřičitého do atmosféry se často používá proces, jehož výsledkem je velké množství sádry.

periodická tabulka

Vodorovné řádky tabulky se nazývají tečky. Všechny prvky patřící do stejného období mají stejný počet elektronových obalů. Prvky 2. periody mají dvě skořápky, prvky 3. periody tři atd. Osm vertikálních řad se nazývá skupiny, se samostatným blokem přechodných kovů mezi 2. a 3. skupinou. U prvků s atomovými čísly menšími než 20 (s výjimkou přechodných kovů) se číslo skupiny shoduje s počtem elektronů ve vnější úrovni. Pravidelné změny vlastností prvků stejného období se vysvětlují změnami počtu elektronů. Takže ve 2. období se teplota tání pevných prvků postupně zvyšuje z lithia na uhlík. Všechny prvky stejné skupiny mají podobné chemické vlastnosti. Některé skupiny mají zvláštní jména. Skupina 1 se tedy skládá z alkalických kovů, skupina 2 - kovy alkalických zemin. Prvky skupiny 7 se nazývají halogeny, prvky skupiny 8 se nazývají vzácné plyny. Na obrázku vidíte chalkopyrit, který obsahuje měď, železo a síru.

Byla to senzace – ukazuje se, že nejdůležitější látka na Zemi se skládá ze dvou stejně důležitých chemických prvků. „AiF“ se rozhodl podívat na periodickou tabulku a zapamatovat si, díky jakým prvkům a sloučeninám existuje vesmír, život na Zemi a lidská civilizace.

VODÍK (H)

Kde se vyskytuje: nejběžnější prvek ve vesmíru, jeho hlavní „ stavební materiál" Jsou z něj vyrobeny hvězdy, včetně Slunce. Díky termojaderné fúzi za účasti vodíku bude Slunce ohřívat naši planetu dalších 6,5 miliardy let.

Co je užitečné: v průmyslu - při výrobě čpavku, mýdla a plastů. Vodíková energie má velkou perspektivu: tento plyn neznečišťuje životní prostředí, protože při spalování produkuje pouze vodní páru.

UHLÍK (C)

Kde se vyskytuje: Každý organismus je z velké části tvořen uhlíkem. V lidském těle tento prvek zaujímá asi 21%. Naše svaly se tedy skládají ze 2/3. Ve volném stavu se v přírodě vyskytuje ve formě grafitu a diamantu.

Co je užitečné: jídlo, energie a mnoho dalšího. atd. Třída sloučenin na bázi uhlíku je obrovská – uhlovodíky, bílkoviny, tuky atd. Tento prvek je v nanotechnologii nepostradatelný.

DUSÍK (N)

Kde se vyskytuje: Atmosféru Země tvoří ze 75 % dusík. Část bílkovin, aminokyselin, hemoglobinu atd.

Co je užitečné: nezbytné pro existenci zvířat a rostlin. V průmyslu se používá jako plynné médium pro balení a skladování, chladivo. S jeho pomocí se syntetizují různé sloučeniny - amoniak, hnojiva, výbušniny, barviva.

KYSLÍK (O)

Kde se vyskytuje: Nejběžnější prvek na Zemi, tvoří asi 47 % hmotnosti pevné kůry. Námořní a sladké vody tvoří 89 % kyslíku, atmosféra je 23 %.

Co je užitečné: Kyslík umožňuje živým tvorům dýchat, bez něj by oheň nebyl možný. Tento plyn je široce používán v lékařství, metalurgii, potravinářský průmysl, energie.

OXID UHLIČITÝ (CO2)

Kde se vyskytuje: V atmosféře, v mořské vodě.

Co je užitečné: Díky této sloučenině mohou rostliny dýchat. Proces pohlcování oxidu uhličitého ze vzduchu se nazývá fotosyntéza. To je hlavní zdroj biologické energie. Stojí za to připomenout, že energie, kterou získáváme ze spalování fosilních paliv (uhlí, ropa, plyn), se v hlubinách země akumulovala miliony let díky fotosyntéze.

ŽELEZO (Fe)

Kde se vyskytuje: jeden z nejběžnějších v sluneční soustava prvky. Skládají se z něj jádra pozemských planet.

Co je užitečné: kov používaný lidmi od starověku. Celá historická éra byla nazývána dobou železnou. Nyní až 95 % celosvětové produkce kovů pochází ze železa, které je hlavní složkou ocelí a litin.

STŘÍBRNÉ (Ag)

Kde se vyskytuje: Jeden z nedostatkových prvků. Dříve se vyskytoval v přírodě v původní formě.

Co je užitečné: Od poloviny 13. století se stal tradičním materiálem pro výrobu pokrmů. Má jedinečné vlastnosti, proto se používá v různých odvětvích – ve šperkařství, fotografii, elektrotechnice a elektronice. Známé jsou také dezinfekční vlastnosti stříbra.

ZLATO (Au)

Kde se vyskytuje: Dříve se vyskytoval v přírodě v původní formě. Těží se v dolech.

Co je užitečné: nejdůležitější prvek světa finanční systém, protože jeho rezervy jsou malé. Dlouho se používal jako peníze. V současné době jsou ohodnoceny všechny bankovní zlaté rezervy

32 tisíc tun - pokud je spojíte dohromady, získáte krychli o straně pouhých 12 m. Používá se v medicíně, mikroelektronice a jaderném výzkumu.

KŘEMÍK (Si)

Kde se vyskytuje: Z hlediska prevalence v zemské kůře je tento prvek na druhém místě (27-30 % celkové hmoty).

Co je užitečné: Křemík je hlavním materiálem pro elektroniku. Používá se také v metalurgii a při výrobě skla a cementu.

VODA (H2O)

Kde se vyskytuje: Naše planeta je ze 71 % pokryta vodou. Lidské tělo se skládá z 65 % této sloučeniny. Je tam voda vesmír, v tělese komet.

Proč je to užitečné: Má klíčový význam pro vznik a udržení života na Zemi, protože díky svým molekulárním vlastnostem je univerzálním rozpouštědlem. Voda má hodně unikátní vlastnosti o kterých nepřemýšlíme. Pokud by tedy při zamrzání nezvětšoval svůj objem, život by prostě nevznikl: nádrže by každou zimu zamrzly až ke dnu. A tak, jak se rozpíná, lehčí led zůstává na povrchu a udržuje pod ním životaschopné prostředí.

Všichni víme, že vodík zaplňuje náš vesmír ze 75 %. Ale víte, jaké jsou další? chemické prvky, neméně důležité pro naši existenci a hrajících významnou roli pro život lidí, zvířat, rostlin a celé naší Země? Prvky z tohoto hodnocení tvoří celý náš vesmír!

Síra (množství vzhledem ke křemíku – 0,38)
Tento chemický prvek je v periodické tabulce uveden pod symbolem S a je charakterizován atomovým číslem 16. Síra je v přírodě velmi rozšířená.

Železo (množství vzhledem ke křemíku – 0,6)
Označuje se symbolem Fe, atomové číslo - 26. Železo je v přírodě velmi rozšířené, hraje zvláště důležitou roli při tvorbě vnitřního a vnějšího obalu zemského jádra.

Hořčík (množství vzhledem ke křemíku – 0,91)
V periodické tabulce se hořčík nachází pod symbolem Mg a jeho atomové číslo je 12. Na tomto chemickém prvku je nejúžasnější, že se nejčastěji uvolňuje při výbuchu hvězd při procesu jejich přeměny v supernovy.

Křemík (množství vzhledem ke křemíku – 1)
Označuje se jako Si. Atomové číslo křemíku je 14. Tento modrošedý metaloid se v zemské kůře v čisté formě vyskytuje velmi zřídka, ale v jiných látkách je zcela běžný. Najdeme ho například i v rostlinách.

Uhlík (množství vzhledem ke křemíku – 3,5)
Uhlík je v periodické tabulce chemických prvků uveden pod značkou C, jeho atomové číslo je 6. Nejznámější alotropní modifikace uhlíku je jednou z nejžádanějších drahých kamenů ve světě - diamanty. Uhlík se také aktivně používá v jiných průmyslových účelech pro každodennější účely.

Dusík (množství vzhledem ke křemíku – 6,6)
Symbol N, atomové číslo 7. Jako první objevil skotský lékař Daniel Rutherford, dusík se nejčastěji vyskytuje ve formě kyseliny dusičné a dusičnanů.

Neon (hojnost vzhledem ke křemíku – 8,6)
Je označen symbolem Ne, atomové číslo je 10. Není žádným tajemstvím, že tento konkrétní chemický prvek je spojen s krásnou září.

Kyslík (množství vzhledem ke křemíku – 22)
Chemický prvek se symbolem O a atomovým číslem 8, kyslík, je nezbytný pro naši existenci! To ale neznamená, že je přítomen pouze na Zemi a slouží pouze pro lidské plíce. Vesmír je plný překvapení.

Helium (množství vzhledem ke křemíku – 3 100)
Symbol pro helium je He, atomové číslo je 2. Je bezbarvé, bez zápachu, chuti, netoxické a jeho bod varu je nejnižší ze všech chemických prvků. A díky němu se koule vznášejí k nebi!

Vodík (množství vzhledem ke křemíku – 40 000)
Skutečné číslo jedna na našem seznamu, vodík, se nachází v periodické tabulce pod symbolem H a má atomové číslo 1. Je to nejlehčí chemický prvek v periodické tabulce a nejrozšířenější prvek v celém známém vesmíru.

V době, kdy se zrodila první hvězda, asi 50 až 100 milionů let po velkém třesku, se začalo velké množství vodíku slučovat do hélia. Ale co je důležitější, nejhmotnější hvězdy (8krát hmotnější než naše Slunce) spálily své palivo velmi rychle a vyhořely za pouhých pár let. Jakmile v jádrech takových hvězd došel vodík, jádro helia se smrštilo a začalo spojovat tři atomová jádra na uhlík. Trvalo pouze bilión těchto těžkých hvězd v raném vesmíru (které vytvořily mnohem více hvězd během prvních několika set milionů let), než bylo lithium poraženo.

Možná si teď říkáte, že uhlík se v dnešní době stal prvkem číslo tři? Můžete o tom přemýšlet, protože hvězdy syntetizují prvky ve vrstvách, jako je cibule. Helium se syntetizuje na uhlík, uhlík na kyslík (později a při vyšších teplotách), kyslík na křemík a síru a křemík na železo. Na konci řetězce se železo nemůže sloučit do ničeho jiného, ​​takže jádro exploduje a hvězda se stane supernovou.

Tyto supernovy, stádia, která k nim vedla, a důsledky obohatily vesmír o obsah vnějších vrstev hvězdy, vodík, helium, uhlík, kyslík, křemík a všechny těžké prvky, které vznikly během jiných procesů:

• pomalý záchyt neutronů (s-proces), sekvenční uspořádání prvků;
• fúze jader helia s těžkými prvky (za vzniku neonu, hořčíku, argonu, vápníku atd.);
• rychlý záchyt neutronů (r-proces) se vznikem prvků až po uran a dále.

Ale měli jsme více než jednu generaci hvězd: měli jsme jich mnoho a generace, která dnes existuje, není primárně postavena na panenském vodíku a heliu, ale také na zbytcích z předchozích generací. To je důležité, protože bez něj bychom nikdy neměli kamenné planety, pouze plynné obry vyrobené výhradně z vodíku a helia.

V průběhu miliard let se proces vzniku a zániku hvězd opakoval se stále více obohacenými prvky. Namísto prosté fúze vodíku na helium, masivní hvězdy fúzují vodík do Cyklus C-N-O, v průběhu času se vyrovnají objemy uhlíku a kyslíku (a o něco méně dusíku).

Navíc, když hvězdy procházejí fúzí helia za vzniku uhlíku, je docela snadné zachytit další atom helia za vzniku kyslíku (a dokonce přidat další helium ke kyslíku za vzniku neonu), a dokonce i naše Slunce to udělá během červeného obra. fáze.


Ale ve hvězdných kovárnách je jeden vražedný krok, který odstraňuje uhlík z kosmické rovnice: když se hvězda stane dostatečně hmotnou na to, aby zahájila uhlíkovou fúzi – nezbytnou pro vznik supernovy typu II – proces, který přemění plyn na kyslík, přejde na maximum mnohem více kyslíku než uhlíku, než bude hvězda připravena k výbuchu.

Když se podíváme na zbytky supernov a planetární mlhoviny - zbytky velmi hmotných hvězd a hvězd podobných Slunci - zjistíme, že kyslík v každém případě převyšuje hmotnost a množství uhlíku. Také jsme zjistili, že žádný z ostatních prvků není ani zdaleka tak těžký.


Takže, vodík #1, helium #2 - těchto prvků je ve vesmíru spousta. Ale ze zbývajících prvků má kyslík silný #3, následovaný uhlíkem #4, neonem #5, dusíkem #6, hořčíkem #7, křemíkem #8, železem #9 a první desítku uzavírá médium.

Co nás čeká v budoucnosti?


Po dostatečně dlouhé době, tisíckrát (nebo milionkrát) delším, než je současný věk vesmíru, se budou hvězdy dále tvořit, a to buď chrlí palivo do mezigalaktického prostoru, nebo ho co nejvíce spálí. V tomto procesu může helium konečně předběhnout vodík, pokud jde o hojnost, nebo vodík zůstane na prvním místě, pokud je dostatečně izolován od fúzních reakcí. Na velkou vzdálenost se hmota, která není vyvržena z naší galaxie, může znovu a znovu slučovat, takže uhlík a kyslík obcházejí dokonce i helium. Prvky #3 a #4 možná nahradí první dva.

Vesmír se mění. Kyslík je třetím nejrozšířenějším prvkem v moderním vesmíru a ve velmi, velmi vzdálené budoucnosti se může povznést nad vodík. Pokaždé, když dýcháte vzduch a cítíte se spokojeni s tímto procesem, pamatujte: hvězdy jsou jediným důvodem, proč existuje kyslík.

V roce 1825 získal švédský chemik Jons Jakob Berzelius čistý elementární křemík působením kovového draslíku na fluorid křemíku SiF4. Nový prvek dostal název „křemík“ (z latinského silex – pazourek). Ruský název „křemík“ zavedl v roce 1834 ruský chemik German Ivanovič Hess. Přeloženo do řečtiny kremnos - „útes, hora“.

Z hlediska prevalence v zemské kůře je křemík na druhém místě mezi všemi prvky (po kyslíku). Hmotnost zemské kůry je 27,6-29,5 % křemíku. Křemík je součástí několika stovek různých přírodních silikátů a hlinitokřemičitanů. Nejběžnější je oxid křemičitý nebo oxid křemičitý (IV) SiO2 (říční písek, křemen, pazourek atd.), který tvoří asi 12 % zemské kůry (hmotnostně). Křemík se v přírodě nevyskytuje ve volné formě.

Krystalová mřížka křemíku je kubicky plošně centrovaná jako diamant, parametr a = 0,54307 nm (další polymorfní modifikace křemíku byly získány při vysokých tlacích), ale vzhledem k delší délce vazby mezi atomy Si-Si oproti délce S-S připojení Tvrdost křemíku je výrazně nižší než tvrdost diamantu. Křemík je křehký až při zahřátí nad 800 °C se z něj stává plastická hmota. Zajímavé je, že křemík je propustný pro infračervené záření.

Elementární křemík je typický polovodič. Pásmová mezera při pokojové teplotě je 1,09 eV. Koncentrace nosičů náboje v křemíku s vlastní vodivostí při pokojové teplotě je 1,5·1016m-3. Elektrické vlastnosti krystalického křemíku jsou značně ovlivněny mikronečistotami, které obsahuje. Pro získání monokrystalů křemíku s děrovou vodivostí se do křemíku s elektronovou vodivostí zavádějí přísady prvků skupiny III - bor, hliník, galium a indium; V skupina- fosfor, arsen nebo antimon. Elektrické vlastnosti křemíku lze měnit změnou podmínek zpracování monokrystalů, zejména ošetřením povrchu křemíku různými chemickými činidly.

V současné době je křemík hlavním materiálem pro elektroniku. Monokrystalický křemík je materiál pro plynová laserová zrcadla. Někdy se k výrobě vodíku na poli používá křemík (komerční jakost) a jeho slitina se železem (ferosilicium). Sloučeniny kovů s křemíkem - silicidy - jsou široce používány v průmyslu (například elektronické a jaderné), materiály s širokou škálou užitečných chemických, elektrických a jaderných vlastností (odolnost vůči oxidaci, neutronům atd.) a silicidy řady prvků jsou důležitými termoelektrickými materiály. Křemík se používá v metalurgii při tavení litiny, oceli, bronzu, siluminu atd. (jako dezoxidátor a modifikátor a také jako legující složka).