ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные закономерности в распространенности элементов и их изотопов из "Образование химических элементов в космических телах" Чем выше атомный вес элемента, тем реже он встречается в природе. Обращает на себя внимание также факт повышенной распространенности элементов с четными порядковыми номерами. Содержание их составляет в целом для Земли 97,21 вес.%, по числу атомов — 97,35%. Содержание нечетных элементов значительно меньше. Преобладание четных элементов над нечетными особенно резко проявляется в группе редкоземельных элементов. Эти элементы имеют чрезвычайно близкие химические свойства, что обусловлено одинаковым строением их наружных электронных оболочек. Все 14 элементов этой группы сопутствуют друг другу при различных геологических и геохимических процессах, и соотношение их содержания практически не изменяется. На рис. 28 показаны кривые распространенности элементов этой группы в земной коре и Метеоритах. Видно последовательное повышение распространенности четных элементов по сравнению с нечетными. [c.83] По мере того как выяснялись все новые и новые закономерности в распространенности химических элементов в земной коре, естественно появлялись и попытки объяснить наблюдаемые закономерности. [c.84] Прежде всего пытались найти зависимость периодических изменений в величинах распространенности элементов от их атомных весов. Такой подход был тесно связан с общим развитием химии в последней четверти XIX века. К этому времени Д. И. Менделеев открыл закон о периодических изменениях разнообразных хи мических и физических свойств химических элементов и их соединений. Однако все попытки найти какую-либо периодическую закономерность в распространенности элементов не увенчались успехом. Оказалось, что распространенность химических элементов в земной коре не связана с их химическими свойствами. [c.84] Распространенность элементов зависит от свойств атомных ядер и их устойчивости. Это обнаружили после открытия стабильных изотопов и точного определения изотопного состава всех природных элементов. Сведения об относительной распространенности изотопов в земной коре получены для всех химических элементов. Соотношения между изотопами одного элемента самые различные. Некоторые элементы, например медь и европий, состоят из двух изотопов с почти равной распространенностью, распространенность двух изотопов лантана отличается между собой почти в 100 раз. Наименьшую относительную распространенность имеет изотоп Не — всего лишь 0,00013% общего числа всех атомов атмосферного гелия. [c.85] Изучение относительной распространенности изотопов показало, что изотопный состав химических элементов на Земле постоянен. Например, у хлора, извлеченного из морской воды и выделенного из минералов — апатита и других, атомный вес оказался одинаковым. То же самое обнаружено для никеля, железа, кремния, ртути, азота, сурьмы и меди. [c.85] Изучение изотопного состава элементов в метеоритах показало, что он аналогичен их изотопному составу на Земле. Ниже приведен изотопный состав железа в земной коре и метеорите (табл. 8). Постоянство изотопного состава многих элементов в земной коре и метеоритах указывает, видимо, на их происхождение из одного и того же космического вещества и на одинаковый характер ядерных реакций, приводяш 1х к синтезу элементов Земли и метеоритов. [c.85] Распространенность изотопов подчиняется определенным закономерностям, главные из них следующие. [c.86] Из данных, которыми мы сейчас располагаем, видно, что самый распространенный элемент в космосе — водород, который составляет основную массу вещества звезд, космических лучей и некоторых планет. Второе место занимает гелий, которого в среднем в десять раз меньше, чем водорода. После гелия на кривой наблюдается резкий спад, соответствующий распространенности изотопов лития, бериллия и бора. Среднее суммарное содержание этих элементов в солнечной системе в 10 раз меньше, чем водорода, и в 300 раз меньше, чем кальция. После этого провала кривая средней распространенности поднимается вверх распространенность изотопов углерода, азота, кислорода и других элементов только в 10 —Ю раз меньше распространенности водорода. Наибольшей распространенностью обладают изотопы С , и О , затем распространенность изотопов медленно уменьшается по мере увеличения их массовых чисел вплоть до скандия, содержание которого очень мало и приближается к содержанию бериллия. После скандия кривая еще раз очень круто поднимается вверх и достигает максимума для железа и соседних с ним элементов. [c.88] После железа (см. рис. 29) распространенность элементов постепенно уменьшается, затем остается почти постоянной с небольшими максимумами, которые соответствуют изотопам, имеющим магические числа нейтронов и протонов, равные 50, 82 и 126. Мы уже обращали внимание на эти изотопы и показали, что они обладают повышенной стабильностью по сравнению с другими изотопами. Следует прежде всего отметить 2г °(М = 50) и 5п 3(2 = 50), которые обладают максимальной распространенностью по сравнению с соседними изотопами. Заметно увеличение содержания изотопов редкоземельных элементов, имеющих 82 нейтрона. Например, для Рг распространенность больше в 8 раз, для Ьа зэ—в 27 раз, — в 5 раз и Се ° — в 12 раз по сравнению со средней распространенностью изотопов редкоземельных элементов в земной коре. Из самых тяжелых элементов максимальной распространенностью обладает изотоп РЬ2° , который является дважды магическим (2 = 82, N = 126). Согласно последним данным, его средняя распространенность значительно выше распространенности многих изотопов-элементов средней части периодической системы. [c.89] Зселенной — самые легкие элементы — водород и ге-пий. Более тяжелые элементы распространены чрезвычайно редко, что указывает на большую трудности эсуш ествления процессов их синтеза в природных условиях. [c.90] Для познания путей этого синтеза большое значение имеет выявление аномалий в распространенности элементов и процессов, приведших к ним. Наиболее четко эти аномалии проявляются в телах Солнечной планетной системы. Число планетных систем в нашей Галактике исчисляется миллионами. Предполагается, что из близких к Солнцу звезд две наверняка окружены планетоподобными спутниками — это звезды 60-я из созвездия Лебедя и 70-я из созвездия Змееносца. Мы видели что все объекты Солнечной системы — холодные тела с относительно малым содержанием водорода. В этом заключается коренное отличие от звезд, туманностей и межзвездного пространства, в которых велико содержание водорода. Сопоставление химического состава этих тел с химическим составом звезд, межзвездной среды и космических лучей поможет нам разобраться в вопросе о происхождении химических элементов и их эволюции. [c.90] Огромных успехов достиг человек в познании тайн мироздания. Он проник в глубь атома, расщепил его на составные части. Получено много новых частиц и античастиц, которые рождаются при различных ядерных процессах. Человек овладел энергией атомного ядра и успешно использует ее в своей практической деятельности. Осуществилась мечта, которая на протяжении более 20 столетий владела умами людей в их стремлении завоевать природу — ученые в. лабораторных условиях стали превращать одни элементы в другие. [c.91] Современные способы осуществления ядерных реакций дали возможность не только получить разнообразные радиоактивные изотопы известных элементов, но и синтезировать новые элементы, полученные только искусственным путем и не обнаруженные на Земле. [c.91] Вернуться к основной статье