पृथ्वी में परमाणुओं की संख्या से क्यों। पृथ्वी की पपड़ी में रासायनिक तत्वों के परमाणुओं को खोजने के रूप। प्रकृति में हाइड्रोजन ढूँढना
जीवित पदार्थ की मौलिक संरचना और दहनशील जीवाश्मों का OM
दहनशील जीवाश्मों की संरचना में जीवों के पदार्थ के समान तत्व होते हैं, इसलिए तत्व - कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर और फास्फोरस or . कहा जाता है बायोजेनिक, या बायोफिलिक, या ऑर्गेनोजेनिक.
हाइड्रोजन, कार्बन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के लिए जिम्मेदार है 99% से अधिकद्रव्यमान और परमाणुओं की संख्या दोनों जो सभी जीवित जीवों को बनाते हैं। उनके अलावा, जीवित जीवों में महत्वपूर्ण मात्रा में, एक और आंख केंद्रित हो सकती है।
आरे 20-22 रासायनिक तत्व। 12 तत्व 99.29%, शेष 0.71% बनाते हैं
अंतरिक्ष बहुतायत: एच, हे, सी, एन।
50% तक - C, 20% तक - O, 8% तक - H, 10-15% - N, 2-6% - P, 1% - S, 1% - K, ½% - Mg और Ca, 0 .2% - Fe, ट्रेस मात्रा में - Na, Mn, Cu, Zn।
परमाणु की संरचना, समस्थानिक, पृथ्वी की पपड़ी में हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, सल्फर और नाइट्रोजन का वितरण
हाइड्रोजन - ब्रह्मांड का मुख्य तत्व, ब्रह्मांड का सबसे सामान्य तत्व . रसायन ई-टी 1 समूह, परमाणु संख्या 1, परमाणु द्रव्यमान 1.0079. आवर्त सारणी के आधुनिक संस्करणों में, H को भी F के ऊपर समूह VII में रखा गया है, क्योंकि H के कुछ गुण हैलोजन के गुणों के समान हैं। तीन एच समस्थानिक ज्ञात हैं। दो स्थिर हैं प्रोटियम 1 एच - पी (99.985%), ड्यूटेरियम 2 एच - डी (0.015%), और एक रेडियोधर्मी ट्रिटियम 3 एच - टी, टी 1/2 \u003d 12.262 वर्ष है। एक और कृत्रिम रूप से प्राप्त किया जाता है - चौथा अत्यंत अस्थिर समस्थानिक - 4 एच। पी और डी के पृथक्करण में स्वाभाविक परिस्थितियांमुख्य भूमिका वाष्पीकरण द्वारा निभाई जाती है, हालांकि, विश्व महासागर के पानी का द्रव्यमान इतना बड़ा है कि इसमें ड्यूटेरियम की सामग्री थोड़ा बदल जाती है। उष्णकटिबंधीय देशों में, ड्यूटेरियम सामग्री वर्षणध्रुवीय क्षेत्र की तुलना में अधिक है। मुक्त अवस्था में, H एक रंगहीन गैस, गंधहीन और स्वादहीन, सभी गैसों में सबसे हल्की, हवा से 14.4 गुना हल्की है। H -252.6°C पर द्रव हो जाता है, -259.1°C पर ठोस हो जाता है। एच एक उत्कृष्ट कम करने वाला एजेंट है। यह ओ में एक गैर-चमकदार लौ के साथ जलता है, जिससे पानी बनता है। पृथ्वी की पपड़ी में, H सितारों और सूर्य की तुलना में बहुत छोटा है। पृथ्वी की पपड़ी में इसका भार क्लार्क 1% है। प्राकृतिक रासायनिक यौगिकों में, एच रूपों आयनिक, सहसंयोजकऔर हाइड्रोजन बांड . हाइड्रोजन बांड बायोपॉलिमर (कार्बोहाइड्रेट, अल्कोहल, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड), केरोजेन जियोपॉलिमर और जीआई अणुओं के गुणों और संरचना का निर्धारण करें। पर कुछ शर्तेंएक एच परमाणु एक ही समय में दो अन्य परमाणुओं के साथ संयोजन कर सकता है। एक नियम के रूप में, यह उनमें से एक के साथ एक मजबूत सहसंयोजक बंधन बनाता है, और एक कमजोर दूसरे के साथ, और इसे कहा जाता है हाइड्रोजन बंध.
ऑक्सीजन - पृथ्वी की पपड़ी का सबसे आम तत्व, यह वजन के हिसाब से 49.13% है। O का क्रमांक 8 है, आवर्त 2 में है, समूह VI, परमाणु द्रव्यमान 15.9994 है। O के तीन स्थिर समस्थानिक ज्ञात हैं - 16 O (99.759%), 17 O (0.0371%), 18 O (0.2039%)। O का कोई दीर्घजीवी रेडियोधर्मी समस्थानिक नहीं है। कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिक 15 ओ (टी 1/2 = 122 सेकंड)। 18 ओ/16 ओ आइसोटोप अनुपात भूवैज्ञानिक पुनर्निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है, जो प्राकृतिक वस्तुओं में 10% से 1/475 से 1/525 तक भिन्न होता है। ध्रुवीय बर्फ में सबसे कम समस्थानिक गुणांक होता है, उच्चतम - वायुमंडल का CO2। समस्थानिक संरचना की तुलना करते समय, मान का उपयोग किया जाता है घ 18 ओ, जिसकी गणना सूत्र द्वारा की जाती है: d 18 ओ= । पीछे मानकसमुद्र के पानी में इन समस्थानिकों का औसत अनुपात लिया जाता है। जीपी में ओ की समस्थानिक संरचना में बदलाव, पानी उस तापमान से निर्धारित होता है जिस पर विशिष्ट खनिजों के निर्माण की प्रक्रिया आगे बढ़ती है। निचला टी, अधिक गहन आइसोटोप विभाजन होगा। ऐसा माना जाता है कि पिछले 500 मिलियन वर्षों में महासागर की ओ समस्थानिक संरचना नहीं बदली है। समस्थानिक बदलाव (प्रकृति में समस्थानिक संरचना में भिन्नता) का निर्धारण करने वाला मुख्य कारक प्रतिक्रिया तापमान द्वारा निर्धारित गतिज प्रभाव है। ओ सामान्य परिस्थितियों में, गैस अदृश्य, स्वादहीन, गंधहीन होती है। परमाणुओं के भारी बहुमत के साथ प्रतिक्रियाओं में, ओ के रूप में कार्य करता है ऑक्सीकरण एजेंट. केवल F के साथ प्रतिक्रिया में ऑक्सीकरण एजेंट F होता है। O मौजूद है बायलोट्रोपिक संशोधन . प्रथम - आण्विक ऑक्सीजन - हे 2दूसरा संशोधन है ओजोन - ओ 3,सामान्य O पर पराबैंगनी किरणों की क्रिया द्वारा, रेडियोधर्मी प्रक्रियाओं में हवा और शुद्ध O में विद्युत निर्वहन की कार्रवाई के तहत गिरफ्तार किया जाता है। प्रकृति में लगभग 3यूवी किरणों के प्रभाव में लगातार बनता है ऊपरी परतेंवातावरण। लगभग 30-50 किमी की ऊंचाई पर एक "ओजोन स्क्रीन" होती है, जो इन किरणों के हानिकारक प्रभावों से जीवमंडल के जीवों की रक्षा करते हुए, अधिकांश यूवी किरणों को फंसाती है। कम सांद्रता में, लगभग 3सुखद, ताज़ा गंध, लेकिन अगर हवा में 1% से अधिक हे 3यह अत्यधिक विषैला होता है .
नाइट्रोजन - जीवमंडल में केंद्रित: यह वायुमंडल में प्रबल होता है (भार के हिसाब से 75.31 प्रतिशत, आयतन के हिसाब से 78.7%), और पृथ्वी की पपड़ी में यह वजन क्लार्क - 0.045%।समूह V का रासायनिक तत्व, 2 आवर्त परमाणु क्रमांक 7, परमाणु द्रव्यमान 14.0067।तीन N समस्थानिक ज्ञात हैं - दो स्थिर 14 एन (99.635%) और 15 एन (0.365 .)%) और रेडियोधर्मी 13 एन, टी 1/2 = 10.08 मिनट। अनुपात मूल्यों का सामान्य बिखराव 15 एन / 14 एनछोटा . तेल 15 एन आइसोटोप में समृद्ध होते हैं, और साथ में प्राकृतिक गैसेंउनके द्वारा गरीब। ऑयल शेल भी भारी आइसोटोप एन 2 रंगहीन गैस, बेस्वाद और गंधहीन में समृद्ध है। एन O के विपरीत, सांस लेने में सहायता नहीं करता है, मिश्रण एनओ के साथ हमारे ग्रह के अधिकांश निवासियों की सांस के लिए सबसे स्वीकार्य है। N रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। यह सभी जीवों के जीआई का हिस्सा है। नाइट्रोजन की कम रासायनिक गतिविधि उसके अणु की संरचना से निर्धारित होती है। अधिकांश गैसों की तरह, अक्रिय गैसों को छोड़कर, अणु एनदो परमाणुओं से मिलकर बनता है। उनके बीच एक बंधन के निर्माण में, प्रत्येक परमाणु के बाहरी आवरण के 3 वैलेंस इलेक्ट्रॉन भाग लेते हैं, बनाते हैं ट्रिपल सहसंयोजक रासायनिक बंधन , जो देता है सबसे स्थिर सभी ज्ञात द्विपरमाणुक अणुओं की। "औपचारिक" संयोजकता -3 से +5 तक, "सत्य" संयोजकता 3. O, H और C के साथ प्रबल सहसंयोजक बंध बनाते हुए, यह जटिल आयनों का हिस्सा है: -, -, +, जो आसानी से घुलनशील लवण देते हैं।
गंधक - ई-टू जेडके,मेंटल (अल्ट्राबेसिक चट्टानों) में यह स्थलमंडल की तुलना में 5 गुना कम है। ZK में क्लार्क - 0,1%. रासायनिक तत्व समूह VI, 3 आवर्त, परमाणु क्रमांक 16, परमाणु द्रव्यमान 32.06। अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक elt, अधात्विक गुण प्रदर्शित करता है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन यौगिकों में, यह विभिन्न आयनों की संरचना में होता है। अरेस्ट एसिड और नमक। कई सल्फर युक्त लवण पानी में विरल रूप से घुलनशील होते हैं। S में संयोजकताएँ हो सकती हैं: (-2), (0), (+4), (+6), जिनमें से पहली और आखिरी सबसे अधिक विशेषता हैं। आयनिक और सहसंयोजक बंधन दोनों विशेषता हैं। के लिए मुख्य मूल्य प्राकृतिक प्रक्रियाएंएक जटिल आयन है - 2 एस - गैर-धातु, रासायनिक रूप से सक्रिय तत्व। केवल Au और Pt S के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। अकार्बनिक यौगिकों में से, सल्फेट्स, सल्फाइड और H2SO4 के अलावा, SO 2 के ऑक्साइड - एक गैस जो वातावरण को अत्यधिक प्रदूषित करती है, और SO 3 (ठोस), साथ ही साथ हाइड्रोजन सल्फाइड, पृथ्वी पर आम हैं। प्राथमिक एस की विशेषता है तीन एलोट्रोपिक किस्में : एस रोम्बिक (सबसे स्थिर), एस मोनोक्लिनिक (चक्रीय अणु - आठ-सदस्यीय रिंग एस 8) और प्लास्टिक एस 6 छह परमाणुओं की रैखिक श्रृंखलाएं हैं। S के 4 स्थिर समस्थानिक प्रकृति में जाने जाते हैं: 32S (95.02%), 34S (4.21%), 33S (0.75%), 36S (0.02%)। कृत्रिम रेडियोधर्मी आइसोटोप 35 एस सी टी 1/2 = 8.72 दिन। एस मानक के रूप में स्वीकार किया जाता है। ट्रिलाइट(FeS) कैन्यन डियाब्लो उल्कापिंड से (32 एस/34 एस= 22.22) ऑक्सीकरण और कमी प्रतिक्रियाओं के कारण समस्थानिक विनिमय हो सकता है, जो एक समस्थानिक बदलाव में व्यक्त किया जाता है। प्रकृति में, यह जीवाणु है, लेकिन थर्मल भी संभव है। प्रकृति में, आज तक, पृथ्वी की पपड़ी के एस का स्पष्ट विभाजन 2 समूहों में हुआ है - बायोजेनिक सल्फाइड और प्रकाश समस्थानिक 32 एस में समृद्ध गैसें, और सल्फेट्स, प्राचीन बाष्पीकरणियों के समुद्री जल के लवणों में शामिल, जिप्सम जिसमें 34 एस होता है। तेल जमा से जुड़ी गैसें समस्थानिक संरचना में भिन्न होती हैं और तेलों से स्पष्ट रूप से भिन्न होती हैं।
पृथ्वी की पपड़ी की रासायनिक संरचना चट्टानों और खनिजों के कई नमूनों के विश्लेषण से निर्धारित की गई थी जो पर्वत-निर्माण प्रक्रियाओं के दौरान पृथ्वी की सतह पर आते हैं, साथ ही साथ खदान के कामकाज और गहरे बोरहोल से लिए गए हैं।
वर्तमान में, पृथ्वी की पपड़ी का अध्ययन 15-20 किमी की गहराई तक किया गया है। इसमें रासायनिक तत्व होते हैं जो चट्टानों का हिस्सा होते हैं।
पृथ्वी की पपड़ी में सबसे व्यापक 46 तत्व हैं, जिनमें से 8 इसके द्रव्यमान का 97.2-98.8%, 2 (ऑक्सीजन और सिलिकॉन) - पृथ्वी के द्रव्यमान का 75% बनाते हैं।
पहले 13 तत्व (टाइटेनियम के अपवाद के साथ), जो अक्सर पृथ्वी की पपड़ी में पाए जाते हैं, पौधों के कार्बनिक पदार्थों का हिस्सा हैं, सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं और मिट्टी की उर्वरता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एक बड़ी संख्या कीपृथ्वी की आंतों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं में शामिल तत्व, विभिन्न प्रकार के यौगिकों के निर्माण की ओर ले जाते हैं। रासायनिक तत्व, जो स्थलमंडल में सबसे अधिक हैं, कई खनिजों का हिस्सा हैं (वे मुख्य रूप से विभिन्न चट्टानों से बने होते हैं)।
भूमंडल में अलग-अलग रासायनिक तत्व इस प्रकार वितरित किए जाते हैं: ऑक्सीजन और हाइड्रोजन जलमंडल को भरते हैं; ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और कार्बन जीवमंडल का आधार बनते हैं; ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, सिलिकॉन और एल्यूमीनियम मिट्टी और रेत या अपक्षय उत्पादों के मुख्य घटक हैं (वे ज्यादातर पृथ्वी की पपड़ी के ऊपरी हिस्से को बनाते हैं)।
प्रकृति में रासायनिक तत्व विभिन्न प्रकार के यौगिकों में पाए जाते हैं जिन्हें खनिज कहते हैं। ये पृथ्वी की पपड़ी के सजातीय रसायन हैं, जो जटिल भौतिक रासायनिक या जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनते हैं, उदाहरण के लिए, सेंधा नमक (NaCl), जिप्सम (CaS04 * 2H20), ऑर्थोक्लेज़ (K2Al2Si6016)।
प्रकृति में, रासायनिक तत्व विभिन्न खनिजों के निर्माण में असमान भाग लेते हैं। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन (सी) 600 से अधिक खनिजों में पाया जाता है और ऑक्साइड के रूप में भी बहुत आम है। सल्फर 600 यौगिकों तक बनता है, कैल्शियम -300, मैग्नीशियम -200, मैंगनीज -150, बोरॉन - 80, पोटेशियम - 75 तक, केवल 10 लिथियम यौगिक ज्ञात हैं, और इससे भी कम आयोडीन।
पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रसिद्ध खनिजों में तीन मुख्य तत्वों - के, ना और सीए के साथ फेल्डस्पार के एक बड़े समूह का प्रभुत्व है। मिट्टी बनाने वाली चट्टानों और उनके अपक्षय उत्पादों में, फेल्डस्पार मुख्य स्थान पर काबिज हैं। फेल्डस्पार धीरे-धीरे मौसम (विघटित) होता है और मिट्टी को K, Na, Ca, Mg, Fe और अन्य राख पदार्थों के साथ-साथ ट्रेस तत्वों से समृद्ध करता है।
क्लार्क नंबर- पृथ्वी की पपड़ी, जलमंडल, पृथ्वी में रासायनिक तत्वों की औसत सामग्री को व्यक्त करने वाली संख्याएँ, अंतरिक्ष पिंड, इस प्रणाली के कुल द्रव्यमान के संबंध में भू-रासायनिक या कॉस्मोकेमिकल सिस्टम, आदि। % या g/kg में व्यक्त किया गया।
क्लार्क के प्रकार
भार (% में, g/t या g/g में) और परमाणु (परमाणुओं की संख्या के% में) क्लार्क हैं। पर डेटा का सामान्यीकरण रासायनिक संरचनापृथ्वी की पपड़ी बनाने वाली विभिन्न चट्टानों का, 16 किमी की गहराई तक उनके वितरण को ध्यान में रखते हुए, पहली बार अमेरिकी वैज्ञानिक एफ.डब्ल्यू. क्लार्क (1889) द्वारा किया गया था। पृथ्वी की पपड़ी की संरचना में रासायनिक तत्वों के प्रतिशत के लिए उनके द्वारा प्राप्त की गई संख्या, बाद में ए.ई. फर्समैन द्वारा कुछ हद तक परिष्कृत, बाद के सुझाव पर क्लार्क नंबर या क्लार्क कहलाते थे।
अणु की संरचना. अणुओं के विद्युत, प्रकाशिक, चुंबकीय और अन्य गुण अणुओं की विभिन्न अवस्थाओं के तरंग कार्यों और ऊर्जाओं से संबंधित होते हैं। आणविक स्पेक्ट्रा द्वारा अणुओं की अवस्थाओं और उनके बीच संक्रमण की संभावना के बारे में जानकारी प्रदान की जाती है।
स्पेक्ट्रा में कंपन आवृत्तियों को परमाणुओं के द्रव्यमान, उनकी व्यवस्था और अंतर-परमाणु बातचीत की गतिशीलता द्वारा निर्धारित किया जाता है। स्पेक्ट्रा में आवृत्तियां अणुओं की जड़ता के क्षणों पर निर्भर करती हैं, जिसका निर्धारण स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा से प्राप्त करना संभव बनाता है सटीक मानएक अणु में अंतर-परमाणु दूरी। किसी अणु के कंपन स्पेक्ट्रम में रेखाओं और बैंडों की कुल संख्या उसकी समरूपता पर निर्भर करती है।
अणुओं में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण उनके इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना और रासायनिक बंधों की स्थिति की विशेषता है। अणुओं के स्पेक्ट्रा जिनमें अधिक संख्या में बांड होते हैं, वे लंबे-तरंग दैर्ध्य अवशोषण बैंड की विशेषता रखते हैं जो दृश्य क्षेत्र में आते हैं। ऐसे अणुओं से बनने वाले पदार्थों को रंग की विशेषता होती है; ऐसे पदार्थों में सभी कार्बनिक रंग शामिल हैं।
आयनइलेक्ट्रॉन संक्रमण के परिणामस्वरूप, आयन बनते हैं - परमाणु या परमाणुओं के समूह जिनमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर नहीं होती है। यदि किसी आयन में धनावेशित कणों की तुलना में अधिक ऋणावेशित कण होते हैं, तो ऐसे आयन को ऋणात्मक कहा जाता है। अन्यथा, आयन को धनात्मक कहा जाता है। पदार्थों में आयन बहुत आम हैं, उदाहरण के लिए, वे बिना किसी अपवाद के सभी धातुओं में हैं। इसका कारण यह है कि धातु के प्रत्येक परमाणु से एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉन अलग हो जाते हैं और धातु के अंदर चले जाते हैं, जिससे तथाकथित इलेक्ट्रॉन गैस बनती है। इलेक्ट्रॉनों के नुकसान के कारण, यानी नकारात्मक कण, धातु के परमाणु सकारात्मक आयन बन जाते हैं। यह किसी भी अवस्था में धातुओं के लिए सही है - ठोस, तरल या गैसीय।
क्रिस्टल जाली एक सजातीय धातु पदार्थ के क्रिस्टल के अंदर सकारात्मक आयनों की व्यवस्था को दर्शाती है।
यह ज्ञात है कि ठोस अवस्था में सभी धातुएँ क्रिस्टल होती हैं। सभी धातुओं के आयनों को एक व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित किया जाता है, जिससे क्रिस्टल लैटिस. पिघली हुई और वाष्पीकृत (गैसीय) धातुओं में आयनों की कोई व्यवस्थित व्यवस्था नहीं होती है, लेकिन इलेक्ट्रॉन गैस अभी भी आयनों के बीच बनी रहती है।
आइसोटोप- एक रासायनिक तत्व के परमाणुओं (और नाभिक) की किस्में जिनमें समान परमाणु (क्रमिक) संख्या होती है, लेकिन विभिन्न द्रव्यमान संख्याएं होती हैं। यह नाम इस तथ्य के कारण है कि एक परमाणु के सभी समस्थानिकों को आवर्त सारणी के एक ही स्थान (एक कोशिका में) में रखा जाता है। एक परमाणु के रासायनिक गुण इलेक्ट्रॉन शेल की संरचना पर निर्भर करते हैं, जो बदले में, मुख्य रूप से नाभिक Z (यानी, इसमें प्रोटॉन की संख्या) के आवेश से निर्धारित होता है, और लगभग इसके द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है संख्या A (अर्थात प्रोटॉन Z और न्यूट्रॉन N की कुल संख्या)। एक ही तत्व के सभी समस्थानिकों का परमाणु आवेश समान होता है, केवल न्यूट्रॉन की संख्या में अंतर होता है। आम तौर पर, एक आइसोटोप को उस रासायनिक तत्व के प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है जिससे वह संबंधित होता है, जिसमें ऊपरी बायां सूचकांक द्रव्यमान संख्या को इंगित करता है। आप हाइफ़नेटेड द्रव्यमान संख्या के साथ तत्व का नाम भी लिख सकते हैं। कुछ समस्थानिकों के पारंपरिक उचित नाम होते हैं (उदाहरण के लिए, ड्यूटेरियम, एक्टिनॉन)।
अब तक, परमाणु सिद्धांत के बारे में बोलते हुए, एक दूसरे से पूरी तरह से अलग पदार्थ एक दूसरे से जुड़े कई प्रकार के परमाणुओं से एक अलग क्रम में कैसे प्राप्त होते हैं, हमने कभी भी "बचकाना" प्रश्न नहीं पूछा - परमाणु स्वयं कहां थे से आते हैं? क्यों कुछ तत्वों के बहुत सारे परमाणु होते हैं, और बहुत कम होते हैं, और वे बहुत असमान रूप से वितरित होते हैं। उदाहरण के लिए, केवल एक तत्व (ऑक्सीजन) पृथ्वी की पपड़ी का आधा भाग बनाता है। तीन तत्वों (ऑक्सीजन, सिलिकॉन और एल्यूमीनियम) में पहले से ही 85% हिस्सा है, और अगर हम उनमें लोहा, पोटेशियम, सोडियम, पोटेशियम, मैग्नीशियम और टाइटेनियम मिलाते हैं, तो हमें पृथ्वी की पपड़ी का 99.5% हिस्सा मिलेगा। कई दर्जन अन्य तत्वों की हिस्सेदारी केवल 0.5% है। पृथ्वी पर सबसे दुर्लभ धातु रेनियम है, और प्लैटिनम के साथ इतना सोना नहीं है, यह कुछ भी नहीं है कि वे इतने महंगे हैं। और यहाँ एक और उदाहरण है: पृथ्वी की पपड़ी में तांबे के परमाणुओं की तुलना में लगभग एक हजार गुना अधिक लोहे के परमाणु हैं, चांदी के परमाणुओं की तुलना में एक हजार गुना अधिक तांबे के परमाणु, और रेनियम परमाणुओं की तुलना में सौ गुना अधिक चांदी के परमाणु हैं।
सूर्य पर तत्वों को पूरी तरह से अलग तरीके से वितरित किया जाता है: सबसे अधिक हाइड्रोजन (70%) और हीलियम (28%) है, और अन्य सभी तत्वों का केवल 2% है। यदि हम पूरे दृश्यमान ब्रह्मांड को लेते हैं, तो यहां भी है इसमें अधिक हाइड्रोजन। ऐसा क्यों है? प्राचीन काल में और मध्य युग में, परमाणुओं की उत्पत्ति के बारे में प्रश्न नहीं पूछे जाते थे, क्योंकि उनका मानना था कि वे हमेशा एक अपरिवर्तित रूप और मात्रा में मौजूद थे (और बाइबिल की परंपरा के अनुसार, वे सृष्टि के एक दिन भगवान द्वारा बनाए गए थे। ) और जब परमाणु सिद्धांत की जीत हुई और रसायन विज्ञान तेजी से विकसित होने लगा, और डी। आई। मेंडेलीव ने तत्वों की अपनी प्रसिद्ध प्रणाली बनाई, तो परमाणुओं की उत्पत्ति के प्रश्न को तुच्छ माना जाता रहा। बेशक, कभी-कभी वैज्ञानिकों में से एक ने साहस जुटाया और अपने सिद्धांत का प्रस्ताव रखा। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया। 1815 में, विलियम प्राउट ने सुझाव दिया कि सभी तत्वों की उत्पत्ति सबसे हल्के तत्व हाइड्रोजन के परमाणुओं से हुई है। जैसा कि प्राउट ने लिखा है, हाइड्रोजन प्राचीन यूनानी दार्शनिकों का वही "पहला पदार्थ" है। जिसने "संघनन" करके अन्य सभी तत्व दिए।
20वीं शताब्दी में खगोलविदों और सैद्धांतिक भौतिकविदों के प्रयासों से परमाणुओं की उत्पत्ति का एक वैज्ञानिक सिद्धांत बनाया गया, जिसमें आम तोर पेरासायनिक तत्वों की उत्पत्ति के प्रश्न का उत्तर दिया। बहुत ही सरल तरीके से देखें तो यह थ्योरी कुछ इस तरह दिखती है। सबसे पहले, सभी पदार्थ अविश्वसनीय रूप से उच्च घनत्व (के) * "जी / सेमी") और तापमान (1027 के) के साथ एक बिंदु पर केंद्रित थे। ये संख्या इतनी बड़ी है कि इनका कोई नाम नहीं है। लगभग 10 अरब साल पहले तथाकथित बिग बैंग के परिणामस्वरूप, इस सुपर-घने और सुपर-हॉट स्पॉट का तेजी से विस्तार होना शुरू हुआ। भौतिकविदों को इस बात का काफी अच्छा अंदाजा है कि विस्फोट के 0.01 सेकंड बाद घटनाएँ कैसे विकसित हुईं। पहले जो हुआ उसका सिद्धांत बहुत खराब तरीके से विकसित हुआ था, क्योंकि पदार्थ के तत्कालीन मौजूदा थक्के में, अब ज्ञात भौतिक नियमों को खराब तरीके से देखा गया था (और जितनी जल्दी, उतना ही बुरा)। इसके अलावा, बिग बैंग से पहले क्या हुआ था, इस सवाल पर अनिवार्य रूप से विचार भी नहीं किया गया था, तब से समय ही नहीं था! आखिर अगर कोई भौतिक संसार नहीं है, यानी कोई घटना नहीं है, तो समय कहाँ से आता है? इसे कौन या क्या गिनेगा? तो, मामला तेजी से बिखरने लगा और ठंडा हो गया। कम तापमान, विभिन्न संरचनाओं के निर्माण के लिए अधिक अवसर (उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर, लाखों विभिन्न कार्बनिक यौगिक मौजूद हो सकते हैं, +500 डिग्री सेल्सियस पर - केवल कुछ, और +1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, शायद, नहीं कार्बनिक पदार्थ मौजूद हो सकते हैं, - ये सभी उच्च तापमान पर अपने घटक भागों में टूट जाते हैं। वैज्ञानिकों के अनुसार, विस्फोट के 3 मिनट बाद, जब तापमान एक अरब डिग्री तक गिर गया, तो न्यूक्लियोसिंथेसिस की प्रक्रिया शुरू हुई (यह शब्द लैटिन न्यूक्लियस - "कोर" और ग्रीक "सिंथेसिस" - "कनेक्शन, कॉम्बिनेशन") से आया है, यानी विभिन्न तत्वों के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को जोड़ने की प्रक्रिया। प्रोटॉन के अलावा - हाइड्रोजन नाभिक, हीलियम नाभिक भी दिखाई दिए; ये नाभिक अभी तक इलेक्ट्रॉनों को संलग्न नहीं कर सके और भी के कारण एगोम नहीं बना सके उच्च तापमान. प्राथमिक ब्रह्मांड में हाइड्रोजन (लगभग 75%) और हीलियम शामिल था, अगले सबसे बड़े तत्व, लिथियम (इसके मूल में तीन प्रोटॉन हैं) की थोड़ी मात्रा के साथ। यह रचना लगभग 500 हजार वर्षों से नहीं बदली है। ब्रह्मांड का विस्तार, ठंडा होना और तेजी से दुर्लभ होना जारी रहा। जब तापमान +3000 "C तक गिर गया। इलेक्ट्रॉनों को नाभिक के साथ संयोजन करने का अवसर मिला, जिससे स्थिर हाइड्रोजन और हीलियम परमाणुओं का निर्माण हुआ।
ऐसा प्रतीत होता है कि हाइड्रोजन और हीलियम से युक्त ब्रह्मांड का विस्तार और अनंत तक ठंडा होना जारी रहना चाहिए। लेकिन तब न केवल अन्य तत्व होंगे, बल्कि आकाशगंगाएँ, तारे और हम भी होंगे। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण (गुरुत्वाकर्षण) की शक्तियों ने ब्रह्मांड के अनंत विस्तार का प्रतिकार किया। दुर्लभ ब्रह्मांड के विभिन्न हिस्सों में पदार्थ का गुरुत्वाकर्षण संपीड़न बार-बार मजबूत हीटिंग के साथ था - सितारों के बड़े पैमाने पर गठन का चरण शुरू हुआ, जो लगभग 100 मिलियन वर्षों तक चला। अंतरिक्ष के उन क्षेत्रों में गैस और धूल से युक्त, जहां तापमान पहुंच गया 10 मिलियन डिग्री, हीलियम के थर्मोन्यूक्लियर संलयन की प्रक्रिया हाइड्रोजन नाभिक के संलयन से शुरू हुई। इन परमाणु प्रतिक्रियाओं के साथ बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई हुई थी जो आसपास के अंतरिक्ष में विकीर्ण हुई थी: इस तरह एक नया तारा प्रकाशित हुआ। जैसा जब तक इसमें पर्याप्त हाइड्रोजन था, विकिरण जो "अंदर से दबाया गया" गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में तारे के संपीड़न का प्रतिकार करता है। हमारा सूर्य भी हाइड्रोजन के "जलने" के कारण चमकता है। यह प्रक्रिया बहुत धीमी है, क्योंकि तालमेल कूलम्ब प्रतिकर्षण बल द्वारा दो धनावेशित प्रोटॉनों को रोका जाता है। अतः हमारा प्रकाशमान जीवन के कई और वर्षों के लिए नियत है।
जब हाइड्रोजन ईंधन की आपूर्ति समाप्त हो जाती है, तो हीलियम का संश्लेषण धीरे-धीरे बंद हो जाता है, और इसके साथ शक्तिशाली विकिरण फीका पड़ जाता है। गुरुत्वाकर्षण बल फिर से तारे को संकुचित करते हैं, तापमान बढ़ता है और हीलियम नाभिक के लिए कार्बन नाभिक (6 प्रोटॉन) और ऑक्सीजन (नाभिक में 8 प्रोटॉन) बनाने के लिए एक दूसरे के साथ विलय करना संभव हो जाता है। इन परमाणु प्रक्रियाओं के साथ ऊर्जा का विमोचन भी होता है। लेकिन देर-सबेर हीलियम का स्टॉक खत्म हो जाएगा। और फिर गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा तारे के संपीड़न का तीसरा चरण आता है। और फिर सब कुछ इस स्तर पर तारे के द्रव्यमान पर निर्भर करता है। यदि द्रव्यमान बहुत बड़ा नहीं है (हमारे सूर्य की तरह), तो तारे के संकुचन के दौरान तापमान में वृद्धि का प्रभाव कार्बन और ऑक्सीजन के आगे परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने के लिए पर्याप्त नहीं होगा; ऐसा तारा तथाकथित सफेद बौना बन जाता है। सितारों में भारी तत्व "निर्मित" होते हैं जिन्हें खगोलविद लाल दिग्गज कहते हैं - उनका द्रव्यमान सूर्य से कई गुना अधिक होता है। इन तारों में कार्बन और ऑक्सीजन से भारी तत्वों के संश्लेषण की अभिक्रियाएँ होती हैं। जैसा कि खगोलविद लाक्षणिक रूप से खुद को व्यक्त करते हैं, तारे परमाणु आग हैं, जिनकी राख भारी रासायनिक तत्व हैं।
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एक तारे के जीवन के इस चरण में जारी ऊर्जा लाल विशालकाय की बाहरी परतों को "फुलाती" है; अगर हमारा सूरज ऐसा तारा होता। पृथ्वी इस विशाल गेंद के अंदर होगी - पृथ्वी पर हर चीज की संभावना सबसे सुखद नहीं है। तारकीय हवा।
लाल दिग्गजों की सतह से "श्वास" इन सितारों द्वारा संश्लेषित रासायनिक तत्वों को बाहरी अंतरिक्ष में लाता है, जो नेबुला बनाते हैं (उनमें से कई दूरबीन के माध्यम से दिखाई देते हैं)। लाल दिग्गज अपेक्षाकृत कम जीवन जीते हैं - सूर्य से सैकड़ों गुना कम। यदि ऐसे तारे का द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान से 10 गुना अधिक हो जाता है, तो लोहे तक के तत्वों के संश्लेषण के लिए स्थितियां (एक अरब डिग्री के क्रम का तापमान) उत्पन्न होती हैं। यलरो लोहा सभी कोर में सबसे स्थिर है। इसका मतलब यह है कि लोहे की तुलना में हल्के तत्वों के संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं ऊर्जा की रिहाई के साथ आगे बढ़ती हैं, जबकि भारी तत्वों के संश्लेषण के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ऊर्जा के व्यय के साथ, लोहे के हल्के तत्वों में अपघटन की प्रतिक्रियाएं भी होती हैं। इसलिए, विकास के "लौह" चरण तक पहुंचने वाले सितारों में, नाटकीय प्रक्रियाएं होती हैं: ऊर्जा जारी करने के बजाय, इसे अवशोषित किया जाता है, जो तापमान में तेजी से कमी और बहुत कम मात्रा में संपीड़न के साथ होता है; खगोलविद इस प्रक्रिया को गुरुत्वाकर्षण पतन कहते हैं (लैटिन शब्द कोलैप्सस से - "कमजोर, गिर गया"; यह व्यर्थ नहीं है कि डॉक्टर रक्तचाप में अचानक गिरावट कहते हैं, जो मनुष्यों के लिए बहुत खतरनाक है)। गुरुत्वाकर्षण के पतन के दौरान, बड़ी संख्या में न्यूट्रॉन बनते हैं, जो आवेश की अनुपस्थिति के कारण सभी उपलब्ध तत्वों के नाभिक में आसानी से प्रवेश कर जाते हैं। न्यूट्रॉन के साथ अतिसंतृप्त नाभिक एक विशेष परिवर्तन (बीटा क्षय कहा जाता है) से गुजरता है, जिसके दौरान न्यूट्रॉन से एक प्रोटॉन बनता है; नतीजतन, इस तत्व के नाभिक से अगला तत्व प्राप्त होता है, जिसके नाभिक में पहले से ही एक और प्रोटॉन होता है। वैज्ञानिकों ने स्थलीय परिस्थितियों में ऐसी प्रक्रियाओं को पुन: पेश करना सीख लिया है; कुंआ प्रसिद्ध उदाहरण- प्लूटोनियम-239 समस्थानिक का संश्लेषण, जब प्राकृतिक यूरेनियम (92 प्रोटॉन, 146 न्यूट्रॉन) को न्यूट्रॉन से विकिरणित किया जाता है, तो इसका नाभिक एक न्यूट्रॉन को पकड़ लेता है और एक कृत्रिम तत्व नेपच्यूनियम (93 प्रोटॉन, 146 न्यूट्रॉन) बनता है, और इससे - वही घातक प्लूटोनियम (94 प्रोटॉन, 145 न्यूट्रॉन), जिसका उपयोग किया जाता है परमाणु बम. न्यूट्रॉन कैप्चर और बाद में बीटा क्षय के परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण पतन से गुजरने वाले सितारों में, रासायनिक तत्वों के सभी संभावित समस्थानिकों के सैकड़ों विभिन्न नाभिक बनते हैं। एक तारे का पतन एक भव्य विस्फोट के साथ समाप्त होता है, बाहरी अंतरिक्ष में पदार्थ के एक विशाल द्रव्यमान की अस्वीकृति के साथ - एक सुपरनोवा बनता है। बाहर निकाला गया पदार्थ, जिसमें आवर्त सारणी के सभी तत्व शामिल हैं (और हमारे शरीर में वही परमाणु हैं!), 10,000 किमी / सेकंड तक की गति से चारों ओर बिखरता है। और मृत तारे के पदार्थ का एक छोटा सा अवशेष सिकुड़ कर एक सुपरडेंस न्यूट्रॉन स्टार या एक ब्लैक होल भी बनाता है। कभी-कभी, ऐसे तारे हमारे आकाश में चमकते हैं, और यदि प्रकोप बहुत दूर नहीं है, तो सुपरनोवा चमक में अन्य सभी सितारों से आगे निकल जाता है। और कोई आश्चर्य नहीं: एक सुपरनोवा की चमक एक अरब से मिलकर पूरी आकाशगंगा की चमक से अधिक हो सकती है तारे! इन "नए" सितारों में से एक, चीनी कालक्रम के अनुसार, 1054 में भड़क गया। अब इस स्थान पर नक्षत्र वृषभ में प्रसिद्ध क्रैब नेबुला है, और इसके केंद्र में तेजी से घूमता है (प्रति सेकंड 30 चक्कर! ) न्यूट्रॉन तारा। सौभाग्य से (हमारे लिए, और नए तत्वों के संश्लेषण के लिए नहीं), ऐसे तारे अब तक केवल दूर की आकाशगंगाओं में ही भड़के हैं ...
तारों के "जलने" और सुपरनोवा के विस्फोट के परिणामस्वरूप, सभी ज्ञात रासायनिक तत्व बाहरी अंतरिक्ष में निकल गए। विस्तारित नीहारिकाओं के रूप में सुपरनोवा के अवशेष, रेडियोधर्मी परिवर्तनों द्वारा "गर्म" होते हैं, एक दूसरे से टकराते हैं, घने संरचनाओं में संघनित होते हैं, जिससे गुरुत्वाकर्षण बलों के प्रभाव में, नई पीढ़ी के तारे उत्पन्न होते हैं। ये तारे (हमारे सूर्य सहित) अपने अस्तित्व की शुरुआत से ही अपनी रचना में भारी तत्वों का मिश्रण रखते हैं; इन तारों के चारों ओर गैस और धूल के बादलों में वही तत्व समाहित हैं, जिनसे ग्रहों का निर्माण होता है। तो हमारे शरीर सहित हमारे आस-पास की सभी चीजों को बनाने वाले तत्वों का जन्म भव्य ब्रह्मांडीय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप हुआ था ...
कुछ तत्व बहुत अधिक क्यों बनते हैं, और अन्य - थोड़े से? यह पता चला है कि न्यूक्लियोसिंथेसिस की प्रक्रिया में, उच्चतम संभावना के साथ, नाभिक बनते हैं, जिसमें कम संख्या में स्कूटन और न्यूट्रॉन होते हैं। भारी नाभिक, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के साथ "अतिप्रवाह", कम स्थिर होते हैं और ब्रह्मांड में उनमें से कम होते हैं। अस्तित्व सामान्य नियम: नाभिक का आवेश जितना अधिक होगा, वह उतना ही भारी होगा, ब्रह्मांड में ऐसे नाभिक उतने ही कम होंगे। हालांकि, इस नियम का हमेशा पालन नहीं किया जाता है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी की पपड़ी में लिथियम (3 प्रोटॉन, 3 न्यूट्रॉन), बोरॉन (5 प्रोटॉन और 5 या 6 न्यूट्रॉन) के कुछ हल्के नाभिक होते हैं। यह माना जाता है कि कई कारणों से ये नाभिक तारों के अंदरूनी हिस्सों में नहीं बन सकते हैं, लेकिन कॉस्मिक किरणों की क्रिया के तहत वे इंटरस्टेलर स्पेस में जमा भारी नाभिक से "टूट जाते हैं"। इस प्रकार, पृथ्वी पर विभिन्न तत्वों का अनुपात ब्रह्मांड के विकास के बाद के चरणों में, अरबों साल पहले अंतरिक्ष में अशांत प्रक्रियाओं की एक प्रतिध्वनि है।
सवालों के जवाब,
अनुशासन में परीक्षा के लिए प्रस्तुत किया गया "शारीरिक और रासायनिक प्रक्रियाएं" वातावरण» "उद्योग में पर्यावरण प्रबंधन और लेखा परीक्षा" विशेषता के तीसरे वर्ष के छात्रों के लिए
पर्यावरण में परमाणुओं की प्रचुरता। क्लार्क तत्व।
एलिमेंट क्लार्क - पृथ्वी की पपड़ी, जलमंडल, वायुमंडल, संपूर्ण पृथ्वी, विभिन्न प्रकार की चट्टानों, अंतरिक्ष वस्तुओं आदि में किसी तत्व की औसत सामग्री का एक संख्यात्मक अनुमान। किसी तत्व के क्लार्क को द्रव्यमान की इकाइयों में व्यक्त किया जा सकता है (% , जी / टी), या परमाणु% में। फर्समैन द्वारा प्रस्तुत, एक अमेरिकी भू-रसायनज्ञ, फ्रैंक अनग्लिसॉर्ट के नाम पर।
पृथ्वी की पपड़ी में रासायनिक तत्वों का मात्रात्मक वितरण सबसे पहले क्लार्क द्वारा स्थापित किया गया था। उन्होंने पृथ्वी की पपड़ी में जलमंडल और वायुमंडल को भी शामिल किया। हालांकि, जलमंडल का द्रव्यमान कुछ% है, और वातावरण ठोस पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का सौवां% है, इसलिए क्लार्क संख्याएं मुख्य रूप से ठोस पृथ्वी की पपड़ी की संरचना को दर्शाती हैं। तो, 1889 में 10 तत्वों के लिए क्लार्क की गणना की गई, 1924 में - 50 तत्वों के लिए।
आधुनिक रेडियोमेट्रिक, न्यूट्रॉन सक्रियण, परमाणु अवशोषण और विश्लेषण के अन्य तरीकों से चट्टानों और खनिजों में रासायनिक तत्वों की सामग्री को बड़ी सटीकता और संवेदनशीलता के साथ निर्धारित करना संभव हो जाता है। क्लार्क्स के बारे में विचार बदल गए हैं। N-r: 1898 में Ge, फॉक्स ने क्लार्क को n * 10 -10% के बराबर माना। जीई का खराब अध्ययन किया गया था और इसका कोई व्यावहारिक मूल्य नहीं था। 1924 में, क्लार्क की गणना उनके लिए n * 10 -9% (क्लार्क और जी। वाशिंगटन) के रूप में की गई थी। बाद में, कोयले में जीई पाया गया, और इसका क्लार्क बढ़कर 0.n% हो गया। जीई का उपयोग रेडियो इंजीनियरिंग में किया जाता है, जर्मेनियम कच्चे माल की खोज, जीई के भू-रसायन विज्ञान के एक विस्तृत अध्ययन से पता चला है कि जीई पृथ्वी की पपड़ी में इतना दुर्लभ नहीं है, लिथोस्फीयर में इसका क्लार्क 1.4 * 10 -4% है, लगभग समान जैसा कि एसएन, अस, यह पृथ्वी की पपड़ी में Au, Pt, Ag की तुलना में बहुत अधिक है।
में परमाणुओं की प्रचुरता
वर्नाडस्की ने रासायनिक तत्वों की बिखरी हुई अवस्था की अवधारणा पेश की, और इसकी पुष्टि हुई। सभी तत्व हर जगह हैं, हम केवल विश्लेषण की संवेदनशीलता की कमी के बारे में बात कर सकते हैं, जो अध्ययन के तहत पर्यावरण में एक या दूसरे तत्व की सामग्री को निर्धारित करने की अनुमति नहीं देता है।रासायनिक तत्वों के सामान्य फैलाव पर इस प्रावधान को क्लार्क-वर्नाडस्की कानून कहा जाता है।
ठोस पृथ्वी की पपड़ी (विनोग्रादोवा के बारे में) में तत्वों के क्लार्क के आधार पर, ठोस पृथ्वी की पपड़ी के लगभग ½ भाग में O होता है, अर्थात पृथ्वी की पपड़ी एक "ऑक्सीजन क्षेत्र", एक ऑक्सीजन पदार्थ है।
अधिकांश तत्वों के क्लार्क 0.01-0.0001% से अधिक नहीं होते - ये दुर्लभ तत्व हैं। यदि इन तत्वों में ध्यान केंद्रित करने की कमजोर क्षमता होती है, तो उन्हें तेज बिखरा हुआ (Br, In, Ra, I, Hf) कहा जाता है।
H-r: U और Br के लिए, क्लार्क मान क्रमशः 2.5*10 -4, 2.1*10-4 हैं, लेकिन U केवल एक दुर्लभ तत्व है, क्योंकि इसकी जमा राशि ज्ञात है, और Br एक दुर्लभ बिखरा हुआ है, क्योंकि। यह पृथ्वी की पपड़ी में केंद्रित नहीं है। ट्रेस तत्व - इस प्रणाली में निहित तत्व कम मात्रा में (≈ 0.01% या उससे कम)। इस प्रकार, अल जीवों में एक ट्रेस तत्व है और सिलिकेट चट्टानों में एक मैक्रोलेमेंट है।
वर्नाडस्की के अनुसार तत्वों का वर्गीकरण।
पृथ्वी की पपड़ी में, आवधिक प्रणाली से संबंधित तत्व अलग तरह से व्यवहार करते हैं - वे अलग-अलग तरीकों से पृथ्वी की पपड़ी में चले जाते हैं। वर्नाडस्की ने पृथ्वी की पपड़ी में तत्वों के इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण क्षणों को ध्यान में रखा। इस तरह की घटनाओं और प्रक्रियाओं को मुख्य महत्व रेडियोधर्मिता, उत्क्रमण और प्रवास की अपरिवर्तनीयता के रूप में दिया गया था। खनिज प्रदान करने की क्षमता। वर्नाडस्की ने तत्वों के 6 समूहों की पहचान की:
महान गैसें (हे, ने, अर, क्र, एक्स) - 5 तत्व;
महान धातु (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au) - 7 तत्व;
चक्रीय तत्व (जटिल चक्रों में भाग लेना) - 44 तत्व;
बिखरे हुए तत्व - 11 तत्व;
अत्यधिक रेडियोधर्मी तत्व (Po, Ra, Rn, Ac, Th, Pa, U) - 7 तत्व;
दुर्लभ पृथ्वी के तत्व - 15 तत्व।
द्रव्यमान के आधार पर तीसरे समूह के तत्व पृथ्वी की पपड़ी में प्रबल होते हैं; वे मुख्य रूप से चट्टानों, पानी और जीवों से मिलकर बने होते हैं।
रोज़मर्रा के अनुभव के प्रतिनिधित्व वास्तविक डेटा से मेल नहीं खाते। तो, Zn, Cu रोजमर्रा की जिंदगी और प्रौद्योगिकी में व्यापक हैं, और Zr (ज़िरकोनियम) और Ti हमारे लिए दुर्लभ तत्व हैं। यद्यपि पृथ्वी की पपड़ी में Zr Cu से 4 गुना अधिक है, और Ti - 95 गुना है। इन तत्वों की "दुर्लभता" को अयस्कों से निकालने की कठिनाई से समझाया गया है।
रासायनिक तत्व एक दूसरे के साथ अपने द्रव्यमान के अनुपात में नहीं, बल्कि परमाणुओं की संख्या के अनुसार परस्पर क्रिया करते हैं। इसलिए, क्लार्क की गणना न केवल द्रव्यमान% में की जा सकती है, बल्कि परमाणुओं की संख्या के% में भी की जा सकती है, अर्थात। परमाणु द्रव्यमान (चिरविंस्की, फर्समैन) को ध्यान में रखते हुए। उसी समय, भारी तत्वों के क्लार्क कम हो जाते हैं, जबकि हल्के तत्वों के क्लार्क बढ़ जाते हैं।
उदाहरण के लिए:परमाणुओं की संख्या की गणना रासायनिक तत्वों की प्रचुरता की अधिक विपरीत तस्वीर देती है - ऑक्सीजन की और भी अधिक प्रबलता और भारी तत्वों की दुर्लभता।
जब पृथ्वी की पपड़ी की औसत संरचना स्थापित की गई, तो तत्वों के असमान वितरण के कारण पर सवाल उठा। ये झुंड परमाणुओं की संरचनात्मक विशेषताओं से जुड़े होते हैं।
क्लार्क के मान और तत्वों के रासायनिक गुणों के बीच संबंध पर विचार करें।
तो क्षार धातु Li, Na, K, Rb, Cs, Fr रासायनिक रूप से एक-दूसरे के करीब हैं - एक वैलेंस इलेक्ट्रॉन, लेकिन क्लार्क मान भिन्न होते हैं - Na और K - 2.5; आरबी - 1.5 * 10 -2; ली - 3.2 * 10 -3; सीएस - 3.7 * 10 -4; Fr - एक कृत्रिम तत्व। F और Cl, Br और I, Si (29.5) और Ge (1.4*10 -4), Ba (6.5*10 -2) और Ra (2*10 -10) के लिए क्लार्क के मान तेजी से भिन्न होते हैं।
दूसरी ओर, रासायनिक रूप से अलग-अलग तत्वों में समान क्लार्क्स होते हैं - Mn (0.1) और P (0.093), Rb (1.5 * 10 -2) और Cl (1.7 * 10 -2)।
फर्समैन ने आवर्त सारणी के सम और विषम तत्वों के लिए परमाणु क्लार्क के मूल्यों की निर्भरता को तत्व की क्रमिक संख्या पर प्लॉट किया। यह पता चला कि परमाणु नाभिक (भारी) की संरचना की जटिलता के साथ, तत्वों के क्लार्क कम हो जाते हैं। हालाँकि, ये निर्भरताएँ (वक्र) टूटी हुई निकलीं।
फर्समैन ने एक काल्पनिक मध्य रेखा खींची, जो तत्व की परमाणु संख्या बढ़ने के साथ-साथ धीरे-धीरे कम होती गई। मध्य रेखा के ऊपर स्थित तत्व, चोटियों का निर्माण, वैज्ञानिक ने अतिरिक्त (O, Si, Fe, आदि) कहा, और जो रेखा के नीचे स्थित हैं - कमी (अक्रिय गैसें, आदि)। यह प्राप्त निर्भरता से निम्नानुसार है कि प्रकाश परमाणु पृथ्वी की पपड़ी में प्रबल होते हैं, जो आवधिक प्रणाली की प्रारंभिक कोशिकाओं पर कब्जा कर लेते हैं, जिनमें से नाभिक में थोड़ी मात्रा में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं। दरअसल, Fe (नंबर 26) के बाद एक भी सामान्य तत्व नहीं है।
इसके अलावा 1925-28 में ओडो (इतालवी वैज्ञानिक) और हरकिंस (अमेरिकी वैज्ञानिक)। तत्वों की प्रचुरता की एक और विशेषता स्थापित की गई थी। पृथ्वी की पपड़ी में सम संख्या और परमाणु द्रव्यमान वाले तत्वों का प्रभुत्व है। पड़ोसी तत्वों में, सम तत्वों के क्लार्क लगभग हमेशा विषम तत्वों की तुलना में अधिक होते हैं। 9 सबसे सामान्य तत्वों (8 O, 14 Si, 13 Al, 26 Fe, 20 Ca, 11 Na, 19 K, 12 Mg, 22 Ti) के लिए सम तत्वों का द्रव्यमान क्लार्क 86.43% और विषम - 13.05%. जिन तत्वों के परमाणु द्रव्यमान 4 से विभाज्य है, उनके क्लार्क विशेष रूप से बड़े हैं, ये हैं O, Mg, Si, Ca.
फर्समैन के शोध के अनुसार, 4q-प्रकार के नाभिक (q एक पूर्णांक है) पृथ्वी की पपड़ी का 86.3% हिस्सा बनाते हैं। कम आम हैं 4q+3 नाभिक (12.7%) और बहुत कम 4q+1 और 4q+2 नाभिक (1%)।
सम तत्वों में, वह से शुरू होकर, प्रत्येक छठे में सबसे बड़ा क्लार्क है: ओ (संख्या 8), सी (संख्या 14), सीए (संख्या 20), फे (संख्या 26)। विषम तत्वों के लिए - एक समान नियम (एच से शुरू) - एन (संख्या 7), अल (संख्या 13), के (संख्या 19), एमजी (संख्या 25)।
तो, पृथ्वी की पपड़ी में, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की एक छोटी और सम संख्या वाले नाभिक प्रबल होते हैं।
समय के साथ क्लार्क्स बदल गए हैं। तो, रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप, यू और थ कम था, लेकिन अधिक पीबी था। गैसों के अपव्यय, उल्कापिंडों के गिरने जैसी प्रक्रियाओं ने भी तत्वों के क्लार्क के मूल्यों को बदलने में भूमिका निभाई।
पृथ्वी की पपड़ी में रासायनिक परिवर्तनों की मुख्य प्रवृत्तियाँ। पृथ्वी की पपड़ी में पदार्थ का बड़ा संचलन।
पदार्थों का संचलन। पृथ्वी की पपड़ी का पदार्थ निरंतर गति में है, जो भौतिक से जुड़े विभिन्न कारणों से होता है। पदार्थ, ग्रह, भूवैज्ञानिक, भौगोलिक और जैव के गुण। पृथ्वी की स्थिति। यह आंदोलन भूगर्भीय समय के दौरान अनिवार्य रूप से और लगातार होता है, डेढ़ से कम नहीं और जाहिर तौर पर तीन अरब वर्षों से अधिक नहीं। पर पिछले सालभूवैज्ञानिक चक्र का एक नया विज्ञान विकसित हुआ है - भू-रसायन, जिसमें रसायन का अध्ययन करने का कार्य है। तत्व जो हमारे ग्रह का निर्माण करते हैं। इसके अध्ययन का मुख्य विषय रसायन की गति है। पृथ्वी के पदार्थ के तत्व, चाहे जो भी कारण हों, इन आंदोलनों का कारण हो सकता है। तत्वों के इन आंदोलनों को रासायनिक प्रवास कहा जाता है। तत्व प्रवासों में वे हैं जिनके दौरान रसायन। तत्व लंबी या छोटी अवधि के बाद अनिवार्य रूप से अपनी प्रारंभिक अवस्था में लौट आता है; ऐसे रसायन का इतिहास। पृथ्वी की पपड़ी में तत्वों को कम किया जा सकता है। एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया के लिए और एक परिपत्र प्रक्रिया, परिसंचरण के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। इस प्रकार का प्रवासन सभी तत्वों के लिए विशिष्ट नहीं है, लेकिन उनमें से एक महत्वपूर्ण संख्या के लिए, जिसमें अधिकांश रासायनिक तत्व शामिल हैं। तत्व जो पौधे या पशु जीवों और हमारे आसपास के वातावरण का निर्माण करते हैं - महासागर और जल, चट्टानें और वायु। ऐसे तत्वों के लिए, उनके सभी या उनके अधिकांश परमाणु पदार्थों के संचलन में होते हैं, दूसरों के लिए उनमें से केवल एक मामूली हिस्सा ही चक्रों से ढका होता है। निस्संदेह, पृथ्वी की पपड़ी का अधिकांश भाग 20-25 किमी की गहराई तक गीयर द्वारा कवर किया गया है। निम्नलिखित रसायन के लिए। परिपत्र प्रक्रियाओं के तत्व उनके प्रवास के बीच विशेषता और प्रमुख हैं (आंकड़ा क्रमिक संख्या को इंगित करता है)। H, Be4, B5, C', N7, 08, P9, Nan, Mg12, Aha, Sii4, Pi5, Sie, Cli7, K19, Ca2o, Ti22, V23, Cr24, Mn25, Fe2e, Co27, Ni28, Cu29, Zn30 , Ge32, As33, Se34, Sr38, Mo42, Ag47, Cd48, Sn50, Sb51, Te62, Ba56) W74, Au79, Hg80, T]81, Pb82, Bi83। इन तत्वों को अन्य तत्वों से इस आधार पर चक्रीय या ऑर्गेनोजेनिक तत्वों के रूप में अलग किया जा सकता है। उस। चक्र तत्वों की मेंडेलीव प्रणाली में शामिल 92 में से 42 तत्वों की विशेषता है, और इस संख्या में सबसे आम प्रमुख स्थलीय तत्व शामिल हैं।
आइए हम पहले प्रकार के K पर ध्यान दें, जिसमें बायोजेनिक माइग्रेशन शामिल हैं। ये जलवायु जीवमंडल (यानी, वायुमंडल, जलमंडल और अपक्षय क्रस्ट) पर कब्जा कर लेती है। जलमंडल के तहत, वे समुद्र तल के पास एक बेसाल्ट खोल पर कब्जा कर लेते हैं। भूमि के नीचे, अवसादों के एक क्रम में, वे तलछटी चट्टानों (समताप मंडल), कायापलट और ग्रेनाइट के गोले की मोटाई को गले लगाते हैं और बेसाल्ट खोल में प्रवेश करते हैं। बेसाल्ट खोल के पीछे पड़ी पृथ्वी की गहराई से, पृथ्वी का पदार्थ प्रेक्षित K में नहीं गिरता है। समताप मंडल के ऊपरी भागों की सीमाओं के कारण यह ऊपर से उनमें नहीं गिरता है। उस। रासायनिक चक्र। तत्व सतह की घटनाएं हैं जो वातावरण में 15-20 किमी (अधिक नहीं) की ऊंचाई तक होती हैं, और स्थलमंडल में, 15-20 किमी से अधिक गहरी नहीं होती हैं। कोई भी K., इसे लगातार नवीनीकृत करने के लिए, बाहरी ऊर्जा की आमद की आवश्यकता होती है। दो मुख्य हैं और इसमें कोई संदेह नहीं है। ऐसी ऊर्जा का स्रोत: 1) सूर्य की ब्रह्मांडीय ऊर्जा-विकिरण (बायोजेनिक प्रवास लगभग पूरी तरह से इस पर निर्भर करता है) और 2) परमाणु ऊर्जा "यूरेनियम, थोरियम, पोटेशियम, रूबिडियम की श्रृंखला के 78" तत्वों के रेडियोधर्मी क्षय से जुड़ी है। एक के साथ सटीकता की कम डिग्री, यांत्रिक ऊर्जा को अलग किया जा सकता है, जो पृथ्वी के द्रव्यमान की गति (गुरुत्वाकर्षण के कारण) से जुड़ा हुआ है, और संभवतः ऊपर से प्रवेश करने वाली ब्रह्मांडीय ऊर्जा (हेस किरणें)।
चक्र, जो कई सांसारिक गोले को पकड़ते हैं, धीरे-धीरे चलते हैं, रुकते हैं और केवल भूवैज्ञानिक समय में ही देखे जा सकते हैं। अक्सर वे कई भूवैज्ञानिक अवधियों को कवर करते हैं। वे भूवैज्ञानिकों, भूमि और महासागरों के विस्थापन के कारण होते हैं। K. के हिस्से जल्दी जा सकते हैं (जैसे बायोजेनिक माइग्रेशन)।
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हाइड्रोजन (H) एक बहुत ही हल्का रासायनिक तत्व है, जिसमें पृथ्वी की पपड़ी में द्रव्यमान द्वारा 0.9% और पानी में 11.19% की मात्रा होती है।
हाइड्रोजन की विशेषता
लपट की दृष्टि से यह गैसों में प्रथम है। सामान्य परिस्थितियों में, यह बेस्वाद, रंगहीन और बिल्कुल गंधहीन होता है। जब यह थर्मोस्फीयर में प्रवेश करता है, तो अपने कम वजन के कारण अंतरिक्ष में उड़ जाता है।
पूरे ब्रह्मांड में, यह सबसे अधिक रासायनिक तत्व है (पदार्थों के कुल द्रव्यमान का 75%)। इतना अधिक कि बाह्य अंतरिक्ष में कई तारे पूरी तरह से इससे बने हैं। उदाहरण के लिए, सूर्य। इसका मुख्य घटक हाइड्रोजन है। और गर्मी और प्रकाश सामग्री के नाभिक के संलयन के दौरान ऊर्जा की रिहाई का परिणाम है। साथ ही अंतरिक्ष में इसके विभिन्न आकार, घनत्व और तापमान के अणुओं के पूरे बादल हैं।
भौतिक गुण
उच्च तापमान और दबाव इसके गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदलते हैं, लेकिन सामान्य परिस्थितियों में यह:
अन्य गैसों की तुलना में इसकी उच्च तापीय चालकता है,
गैर विषैले और पानी में खराब घुलनशील
0 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम पर 0.0899 ग्राम / एल के घनत्व के साथ।
-252.8°C . पर द्रव में बदल जाता है
-259.1°C पर ठोस हो जाता है।
दहन की विशिष्ट ऊष्मा 120.9.106 J/kg है।
तरल या ठोस अवस्था में बदलने के लिए, अधिक दबावऔर बहुत कम तामपान. जब द्रवित किया जाता है, तो यह द्रव और हल्का होता है।
रासायनिक गुण
दबाव और शीतलन (-252.87 जीआर। सी) के तहत, हाइड्रोजन एक तरल अवस्था प्राप्त करता है, जो किसी भी एनालॉग की तुलना में वजन में हल्का होता है। इसमें वह कब्जा करता है कम जगहगैसीय रूप की तुलना में।
वह एक विशिष्ट अधातु है। प्रयोगशालाओं में, यह तनु अम्लों के साथ धातुओं (जैसे जस्ता या लोहा) की प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जाता है। सामान्य परिस्थितियों में, यह निष्क्रिय है और केवल सक्रिय अधातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है। हाइड्रोजन आक्साइड से ऑक्सीजन को अलग कर सकता है, और यौगिकों से धातुओं को कम कर सकता है। यह और इसके मिश्रण कुछ तत्वों के साथ हाइड्रोजन बांड बनाते हैं।
गैस इथेनॉल में और कई धातुओं, विशेष रूप से पैलेडियम में अत्यधिक घुलनशील है। चांदी इसे भंग नहीं करती है। ऑक्सीजन या हवा में दहन के दौरान और हैलोजन के साथ बातचीत करते समय हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण किया जा सकता है।
ऑक्सीजन के साथ मिलाने पर पानी बनता है। यदि तापमान सामान्य है, तो प्रतिक्रिया धीमी है, यदि 550 डिग्री सेल्सियस से ऊपर - एक विस्फोट के साथ (विस्फोटक गैस में बदल जाता है)।
प्रकृति में हाइड्रोजन ढूँढना
वैसे तो हमारे ग्रह पर हाइड्रोजन की मात्रा बहुत है, लेकिन में शुद्ध फ़ॉर्मउसे खोजना आसान नहीं है। ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान, तेल निकालने के दौरान और कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के स्थान पर बहुत कम पाया जा सकता है।
कुल राशि का आधे से अधिक पानी के साथ संरचना में है। यह तेल, विभिन्न मिट्टी, दहनशील गैसों, जानवरों और पौधों की संरचना में भी शामिल है (प्रत्येक जीवित कोशिका में उपस्थिति परमाणुओं की संख्या से 50% है)।
प्रकृति में हाइड्रोजन चक्र
हर साल, पौधों की एक बड़ी मात्रा (अरबों टन) जल निकायों और मिट्टी में सड़ जाती है, और यह अपघटन वातावरण में हाइड्रोजन का एक विशाल द्रव्यमान छिड़कता है। यह बैक्टीरिया, दहन और ऑक्सीजन के साथ जल चक्र में भाग लेने के कारण किसी भी किण्वन के दौरान भी जारी किया जाता है।
हाइड्रोजन के लिए आवेदन
तत्व सक्रिय रूप से मानवता द्वारा अपनी गतिविधियों में उपयोग किया जाता है, इसलिए हमने सीखा है कि इसे औद्योगिक पैमाने पर कैसे प्राप्त किया जाए:
मौसम विज्ञान, रासायनिक उत्पादन;
मार्जरीन का उत्पादन;
रॉकेट (तरल हाइड्रोजन) के लिए ईंधन के रूप में;
विद्युत जनरेटर को ठंडा करने के लिए विद्युत उद्योग;
धातुओं की वेल्डिंग और कटिंग।
हाइड्रोजन के द्रव्यमान का उपयोग सिंथेटिक गैसोलीन (निम्न-श्रेणी के ईंधन की गुणवत्ता में सुधार के लिए), अमोनिया, हाइड्रोजन क्लोराइड, अल्कोहल और अन्य सामग्रियों के उत्पादन में किया जाता है। परमाणु शक्ति सक्रिय रूप से अपने समस्थानिकों का उपयोग करती है।
तैयारी "हाइड्रोजन पेरोक्साइड" का व्यापक रूप से धातु विज्ञान, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग, लुगदी और कागज उत्पादन में, लिनन और सूती कपड़ों के विरंजन में, हेयर डाई और सौंदर्य प्रसाधन, पॉलिमर के निर्माण में और घावों के उपचार के लिए दवा में उपयोग किया जाता है।
इस गैस की "विस्फोटक" प्रकृति एक घातक हथियार बन सकती है - एक हाइड्रोजन बम। इसका विस्फोट भारी मात्रा में रेडियोधर्मी पदार्थों की रिहाई के साथ होता है और सभी जीवित चीजों के लिए हानिकारक होता है।
तरल हाइड्रोजन और त्वचा के संपर्क से गंभीर और दर्दनाक शीतदंश का खतरा होता है।