Bogactwo pierwiastków chemicznych
Obfitości pierwiastków chemicznych jest miarą ilości tych pierwiastków w danym środowisku w stosunku do innych elementów. Możemy zmierzyć ich obfitość na kilka sposobów: ułamek masowy (lub wagę), ułamek molowy (porównanie liczby cząsteczek) lub atomowy (porównanie liczby atomów) lub ułamek objętościowy. Pomiar ułamka objętościowego jest często używany do oceny mieszaniny gazów, na przykład atmosfery planetarnej. Ten typ pomiaru jest zbliżony do ułamka molowego w cząsteczkach dla gazów doskonałych (to znaczy dla gazów pod niskim ciśnieniem i temperaturą).
Na przykład masowa zawartość tlenu w wodzie wynosi około 89%, ponieważ jest to ułamek masy wody, który składa się z tlenu. Ale molowa obfitość tlenu wynosi obecnie tylko 33%, ponieważ tylko jeden na trzy atomy cząsteczki wody to tlen. W całym wszechświecie oraz w atmosferze planet olbrzymów, takich jak Jowisz , masowe obfitości wodoru i helu wynoszą odpowiednio 74% i 23-25%, podczas gdy liczebność molowa tych dwóch pierwiastków wynosi 92% i 8%. . Ale ponieważ wodór występuje w postaci dwuatomowej ( diwodor ), a hel nie, ich molekularna zawartość molowa wynosi (w warunkach zewnętrznej atmosfery Jowisza) 86% i 13%.
Naturalna obfitość pierwiastków chemicznych o liczbie atomowej większej niż 4 jest wyższa, gdy te liczby atomowe są parzyste, niż gdy są nieparzyste, zjawisko znane jako efekt Oddo-Harkinsa .
Większość obfitości podanych w artykule jest wyrażona jako ułamek masy.
We wszechświecie
| Liczba atomowa | Element | Udział masowy w procentach |
Udział masowy w częściach na milion | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Wodór | 73,9% | 73900 | |
| 2 | Hel | 24% | 24000 | |
| 8 | Tlen | 1% | 10400 | |
| 6 | Węgiel | 0,5% | 4600 | |
| 10 | Neon | 0,1% | 1340 | |
| 26 | Żelazo | 0,1% | 1090 | |
| 7 | Azot | 0,1% | 960 | |
| 14 | Krzem | 0,07% | 650 | |
| 12 | Magnez | 0,06% | 580 | |
| 16 | Siarka | 0,04% | 440 | |
Te elementy , to jest , normalny barionowej względu , składające się z protonów , neutronów i elektronów , stanowią tylko niewielką część zawartości świata. Z obserwacji kosmologicznych można wywnioskować, że materia barionowa stanowiłaby tylko 4,6% zawartości Wszechświata, a pozostała część została podzielona na energię i ciemną materię .
Standardową materię barionową można znaleźć w gwiazdach i obłokach międzygwiazdowych , jako atomy lub jony , a także w innych, bardziej egzotycznych formach materii w niektórych lokalizacjach astrofizycznych, takich jak bardzo duże gęstości w białych karłach i gwiazdach neutronowych .
Wodoru jest najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków w świecie, a następnie hel . Po nich obfitości przestają podążać za liczbami atomowymi : na trzecim miejscu znajduje się tlen , którego liczba atomowa wynosi 8. Wszystkie inne są znacznie mniej liczne. Obfitość pierwiastków lekkich jest teoretycznie dobrze przewidywana przez standardowe modele kosmologiczne, ponieważ według nich są to jedyne pierwiastki, które pierwotnie istniały: powstają po Wielkim Wybuchu (w ciągu kilkuset sekund), podczas pierwotnej nukleosyntezy . Najcięższe pierwiastki są produktem gwiezdnej nukleosyntezy, która zachodzi szczególnie w zaawansowanych stadiach ewolucji masywnych gwiazd (poza żelazem bilans energetyczny nie jest już korzystny i gwiezdna nukleosynteza ustaje, co skutkuje śmiercią gwiazdy i jej eksplozją w supernowa, wybuchowa nukleosynteza produkująca pierwiastki cięższe od żelaza). Wreszcie, lekkie pierwiastki, lit, beryl i bor, o liczbach atomowych 3, 4 i 5, pochodzą głównie z międzygwiazdowej nukleosyntezy .
Hel-3 jest rzadką elementów na Ziemi, i pożądana do stosowania w badaniach nad syntezy jądrowej . Zakłada się, że na Księżycu znajdują się duże ilości tego izotopu helu. Hel jest również produkowany (oprócz tego, co zostało wyprodukowane podczas Wielkiego Wybuchu ) w sercu gwiazd podczas syntezy wodoru, albo przez łańcuch proton-proton, albo przez cykl CNO .
Uważa się, że wodór i hel stanowią odpowiednio około 74% i 24% całej materii barionowej we Wszechświecie. Pomimo ich bardzo małych ilości, we wszechświecie inne pierwiastki mogą mieć duży wpływ na zjawiska astrofizyczne. Mlecznej sposób powstaje masy tylko o 2% pierwiastków innych niż atom wodoru i helu.
W skorupie ziemskiej
W wodzie morskiej
Poniższa tabela przedstawia obfitość głównych pierwiastków w wodzie morskiej na powierzchni.
| Z | Element | Symbol | Obfitość w morskich wodach powierzchniowych (mg.L -1 ) |
|---|---|---|---|
| +01, | Wodór | H. | +108 000, |
| +02, | Hel | Hej | +0 |
| +03, | Lit | Li | +0.18 |
| +04, | Beryl | Być | +0 |
| +05, | Bor | b | +4.44 |
| +06, | Węgiel | VS | +28, |
| +07, | Azot | NIE | +0.5 |
| +08, | Tlen | O | +857 000, |
| +09, | Fluor | fa | +1.3 |
| +10, | Neon | Urodzony | +0,00012 |
| +11, | Sód | Nie dotyczy | +10,800, |
| +12, | Magnez | Mg | +1290, |
| +13, | Aluminium | Glin | +0,002 |
| +14, | Krzem | tak | +2.2 |
| +15, | Fosfor | P. | +0,06 |
| +16, | Siarka | S | +905, |
| +17, | Chlor | Cl | +19,400, |
| +18, | Argon | Ar | +0,45 |
| +19, | Potas | K. | +399, |
| +20, | Wapń | To | +412, |
| +21, | Skand | Sc | +0 |
| +22, | Tytan | Ti | +0,003 |
| +23, | Wanad | V | +0,0025 |
| +24, | Chrom | Cr | +0,0003 |
| +25, | Mangan | Mn | +0,0002 |
| +26, | Żelazo | Fe | +0,002 |
| +27, | Kobalt | Współ | +0 |
| +28, | Nikiel | Lub | +0,00056 |
| +29, | Miedź | Cu | +0,00025 |
| +30, | Cynk | Zn | +0,0049 |
| +31, | Gal | Ga | +0 |
| +32, | German | Ge | +0 |
| +33, | Arsen | As | +0,0037 |
| +34, | Selen | Se | +0,0002 |
| +35, | Brom | Br | +67.3 |
| +36, | Krypton | Kr | +0,00021 |
| +37, | Rubid | Rb | +0.12 |
| +38, | Stront | Sr | +7.9 |
| +39, | Itr | Y | +0 |
| +40, | Cyrkon | Zr | +0 |
| +41, | Niob | Nb | +0 |
| +42, | Molibden | Mo | +0,01 |
| +44, | Ruten | Ru | +0 |
| +47, | Srebro | Ag | +0 |
| +48, | Kadm | Płyta CD | +0,00011 |
| +49, | Ind | W | +0,02 |
| +50, | Cyna | Sn | +0 |
| +51, | Antymon | Sb | +0,00024 |
| +53, | Jod | ja | +0,06 |
| +54, | Ksenon | Xe | +0 |
| +55, | Cez | Cs | +0,0003 |
| +56, | Bar | Ba | +0,013 |
| +57, | Lantan | Plik | +0 |
| +58, | Cer | To | +0 |
| +59, | Prazeodym | Pr | +0 |
| +60, | Neodym | Nd | +0 |
| +62, | Samar | Sm | +0 |
| +63, | Europ | Miał | +0 |
| +64, | Gadolin | Gd | +0 |
| +65, | Terb | Tb | +0 |
| +66, | Dysproz | Dy | +0 |
| +67, | Holmium | Ho | +0 |
| +68, | Erb | Er | +0 |
| +69, | Tul | Tm | +0 |
| +70, | Iterb | Yb | +0 |
| +71, | Lutet | Czytać | +0 |
| +72, | Hafn | Hf | +0 |
| +73, | Tantal | Twój | +0 |
| +74, | Wolfram | W | +0,0001 |
| +75, | Ren | Re | +0 |
| +79, | Złoto | W | +0 |
| +80, | Rtęć | Hg | +0 |
| +81, | Tal | Tl | +0 |
| +82, | Prowadzić | Pb | +0 |
| +83, | Bizmut | Bi | +0 |
| +84, | Polon | Po | +0 |
| +86, | Radon | Rn | +0 |
| +88, | Rad | Ra | +0 |
| +90, | Tor | Cz | +0 |
| +91, | Protaktyn | Rocznie | +0 |
| +92, | Uran | U | +0,0032 |
W ludzkim ciele
Pierwiastki chemiczne, które składają się na ludzkie ciało, powstają w sercu gwiazd, stąd poetycka ekspresja astrofizyka Huberta Reevesa , który napisał, że ludzie są zbudowani z „pyłu gwiezdnego” z popiołów reakcji jądrowych. starożytne gwiazdy przed ich eksplozją i późniejszym zaszczepieniem mgławicy słonecznej .
Uwagi i odniesienia
- (fr) Ten artykuł jest częściowo lub w całości zaczerpnięty z artykułu z angielskiej Wikipedii zatytułowanego „ Bogactwo pierwiastków chemicznych ” ( patrz lista autorów ) .
- Ken Croswell , Alchemia Niebios , Kotwica,Luty 1996( ISBN 0-385-47214-5 , czytaj online )
- http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_matter.html
- Muriel Gargaud , Hervé Martin , Purificación López-García , Thierry Montmerle , Robert Pascal, Słońce, Ziemia ... życie. Poszukiwanie początków , Belin,2009( czytaj online ) , s. 30
- (w) William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics , vol. 97, CRC Press / Taylor and Francis,2016, 2652 str. ( ISBN 1498754287 ) , „Obfitość pierwiastków w skorupie ziemskiej i morzu” , s. 2402 (14–17).
- Luc Lambs, Święta nauka czyli świadomość atomu , Éditions La Vallée Heureuse,2018, s. 87
Zobacz też
Powiązane artykuły
- Pierwiastek chemiczny, a dokładniej sekcje Naturalna liczebność i Izotopy .
- Obfitość pierwiastków w skorupie ziemskiej