«Сырьё» для образования элементов

Звезды — водородно-гелиевая смесь. Не эта ли смесь — основное «сырье» для образования остальных химических элементов?

Все химические элементы образовались из ядер водорода Н, который вместе с гелием Не является главной частью космического вещества. Остальные химические элементы могут рассматриваться как малая примесь. Большинство всех звезд, в том числе и наше Солнце, представляют собой водородно-гелиевую смесь. Только в звездах, называемых «белыми карликами», водород в результате ядерных реакций весь «выгорел» и вместо него появились более тяжелые элементы.

«Выгорание» водорода с превращением его в гелий происходит в основном у центра звезды, где температура выше. При этом ядро звезды сжимается, а оболочка расширяется. Температура поверхности звезды падает, и она становится «красным гигантом». В «выгоревшем» и сильно сжавшемся ядре и начинаются ядерные реакции, приводящие к образованию новых химических элементов. Прежде всего с участием ядер бериллия Be образуются атомы углерода С:

⁸₄Ве + ⁴₂Не → ¹²₆C.

Новые ядра легких элементов служат исходным материалом для последующего образования всех тяжелых ядер в процессах нейтронного захвата. Например, образование ядер азота N про­исходит ври захвате нейтронов n° ядрами углерода с выбросом электронов е^-: ¹²₆C + ¹₀n = ¹³₆C = ¹³₇N + e^-.

Непрерывно действующими источниками нейтронов служат ядерные реакции типа:

¹³₆C + ⁴₂Не = ¹³₈O +  ¹₀n.

Некоторые химические элементы, видимо, образовались при помощи ядерных частиц, ускоренных переменными электромагнитными полями в атмосферах звезд.

 

Элементы во вселенной

На Земле по убывающей распространенности химические элементы составляют ряд: О, Si, А1, Fe, Ca, ..., Н (9-е место), ..., С (13-е место), ..., Не (78-е место). Распространенность же элементов во Вселенной убывает в ряду: H>He>O>C>Ne>N>Si>S>...

В космосе было обнаружено присутствие аммиака NH₃, воды Н₂О, циановодорода HCN, метанола СН₃ОН, муравьиной кислоты НСООН и даже аминокислот. Среди метеоритов, падающих на Землю, встречаются так называемые углеродистые хондриты, в состав которых входит от 0,5 до 7,0% органических соединений. В частности, в метеорите «Мэрчисон» (Австралия, 1969 г.) было обнаружено 18 различных аминокислот. Поэтому считают, что Образование органических и неорганических соединений — расп­ространенный космический процесс.

Триады Дёберейнера

Иоганн-Вольфганг Дёберейнер (1780—1849), немецкий химик-тех­нолог, свое химическое образование получил, работая помощником аптекаря в ряде городов Германии. Затем он стал владельцем небольшой фабрики медикаментов, но быстро разорился. Скопив капитал, Дёберейнер снова приобрел фабрику по отбеливанию тканей хлором, но в 1808 г. предприятие обанкротилось. Его спас от нищеты друг и покровитель, поэт и философ И.-В. Гёте, воз­главлявший в то время правительство одного из герцогств мании. Гёте предложил Дёберейнеру занять должность профессора химии и фармации в Йенском университете. В 1817 г. Дёберейнер обнаружил, что некоторые элементы, обладавшие общностью химических свойств, можно расположить по возрастанию их атомных масс так, что атомная масса среднего из трех элементов окажется равной примерно среднему арифметическому из суммы атомных масс соседних элементов (правило триад). Он назвал такие семейства элементов триадами. Дёберейнер составил из известных в то время элементов четыре триады: литий Li — натрий Na — калий K; кальций Са — стронций Sr — барий Ва; сера S — селен Se — теллур Те; хлор Сl — бром Вr — иод I.

Работы Дёберейнера послужили началом в создании будущей Периодической системы, хотя взаимная связь триад так и осталась до Менделеева нераскрытой. Правило триад было использовано Менделеевым для классификации химических элементов.