Самый распространенный химический элемент на земле. Рейтинг самых важных химических элементов и соединений

В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фтористый кремний SiF4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex - кремень). Русское название «кремний» введено в 1834 году российский химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе в греческого kremnos - «утес, гора».

По распространённости в земной коре кремний среди всех элементов занимает второе место (после кислорода). Масса земной коры на 27,6-29,5 % состоит из кремния. Кремний входит в состав нескольких сотен различных природных силикатов и алюмосиликатов. Больше всего распространен кремнезём или оксид кремния (IV) SiO2 (речной песок, кварц, кремень и др.), составляющий около 12 % земной коры (по массе). В свободном виде кремний в природе не встречается.

Кристаллическая решетка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр а = 0,54307 нм (при высоких давлениях получены и другие полиморфные модификации кремния), но из-за большей длины связи между атомами Si-Si по сравнению с длиной связи С-С твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен к инфракрасному излучению.

Элементарный кремний - типичный полупроводник. Ширина запрещенной зоны при комнатной температуре 1,09 эВ. Концентрация носителей заряда в кремнии с собственной проводимостью при комнатной температуре 1,5·1016м-3. На электрофизические свойства кристаллического кремния большое влияние оказывают содержащиеся в нем микропримеси. Для получения монокристаллов кремния с дырочной проводимостью в кремний вводят добавки элементов III-й группы - бора, алюминия, галлия и индия, с электронной проводимостью - добавки элементов V-й группы - фосфора, мышьяка или сурьмы. Электрические свойства кремния можно варьировать, изменяя условия обработки монокристаллов, в частности, обрабатывая поверхность кремния различными химическими агентами.

В настоящее время кремний - основной материал для электроники. Монокристаллический кремний - материал для зеркал газовых лазеров. Иногда кремний (технической чистоты) и его сплав с железом (ферросилиций) используется для производства водорода в полевых условиях. Соединения металлов с кремнием - силициды, являются широкоупотребляемыми в промышленности (например электронной и атомной) материалами с широким спектром полезных химических, электрических и ядерных свойств (устойчивость к окислению, нейтронам и др.), а также силициды ряда элементов являются важными термоэлектрическими материалами. Кремний применяется в металлургии при выплавке чугуна, сталей, бронз, силумина и др. (как раскислитель и модификатор, а также как легирующий компонент).

Водород является самым распространенным элементом во Вселенной. Но почему?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, мы должны вернуться к Большому взрыву, сказала Майя Найман, профессор химии в Университете штата Орегон.

Большой взрыв привел к созданию всех элементов, которые мы можем найти в периодической таблице. Они являются строительными блоками, помогающими создать Вселенную. Каждый элемент имеет уникальный номер элементарных частиц - протонов (положительно заряженных), нейтронов (нейтральных) и электронов (отрицательно заряженных).

Самый простой и распространенный элемент

Водород имеет только один протон и один электрон (это единственный элемент без нейтрона). Он является самым простым элементом во Вселенной, что объясняет, почему он также самый распространенный, - сказала Найман. Тем не менее изотоп водорода, называемый дейтерием, содержит один протон и один нейтрон, а другой, известный как тритий, имеет один протон и два нейтрона.

В звездах атомы водорода сливаются, чтобы создать гелий – второй наиболее распространенный элемент во Вселенной. Гелий имеет два протона, два нейтрона и два электрона. Вместе гелий и водород составляют 99,9 процента всей известной материи во Вселенной.

Тем не менее во Вселенной примерно в 10 раз больше водорода, чем гелия, как говорит Найман. "Кислорода, который является третьим самым распространенным элементом, примерно в 1000 раз меньше, чем водорода", - добавила она.

Если говорить в общем, то чем выше атомный номер элемента, тем меньшее его количество можно найти во Вселенной.

Водород в составе Земли

Состав Земли, однако, отличается от того, который имеет Вселенная. Например, кислород является наиболее распространенным элементом по весу в земной коре. За ним следуют кремний, алюминий и железо. В человеческом организме наиболее распространенным элементом по весу является кислород, а затем - углерод и водород.

Роль в человеческом теле

Водород имеет ряд ключевых ролей в человеческом теле. Водородные связи помогают ДНК оставаться скрученным. Кроме того, водород способствует поддержанию правильного рН в желудке и других органах. Если ваш желудок приобретает слишком щелочную среду, выпускается водород, поскольку он связан с регулированием этого процесса. Если же среда в желудке слишком кислая, водород будет связываться с другими элементами.

Водород в составе воды

Кроме того, именно водород позволяет льду плавать на поверхности воды, так как водородные связи увеличивают расстояние между ее замороженными молекулами, что делает их менее плотными.

Как правило, вещество является более плотным, когда оно находится в твердом состоянии, а не жидком, сказала Найман. Вода является единственным веществом, которое становится менее плотным в твердом виде.

В чем опасность водорода

Тем не менее водород также может быть опасным. Его реакция с кислородом привела к катастрофе дирижабля "Гинденбург", который убил 36 человек в 1937 году. Кроме того, водородные бомбы могут быть невероятно разрушительными, хотя их никогда не использовали в качестве оружия. Тем не менее их потенциал продемонстрировали в 1950-х годах такие страны, как США, СССР, Великобритания, Франция и Китай.

Водородные бомбы, как и атомные, используют сочетание ядерного синтеза и реакций деления, что приводит к разрушениям. При взрыве они создают не только механические ударные волны, но и радиацию.

По мнению большинства ученых, возникновение химических элементов во вселенной произошло после Большого Взрыва. При этом, каких-то веществ образовалось больше, каких-то меньше. В нашем топе представлен список самых распространенных химических элементов на Земле и во вселенной.

Лидером рейтинга становится водород. В таблице Менделеева он обозначен символом H и атомным номером 1. Открыт в 1766 году Г. Кавендишем. А еще через 15 лет этот же ученый выяснил, что водород участвует в образовании большинства веществ на планете.

Водород не только наиболее распространенный, но и самый взрывной и легкий химический элемент во вселенной в природе. В земной коре его объем равен 1%, но количество атомов – 16%. Данный элемент входит во множество природных соединений, например, в нефть, природный газ, уголь.

В свободном состоянии водород практически не встречается. На поверхности Земли присутствует в некоторых вулканических газах. В воздухе он есть, но в очень малых дозах. Водородом занято почти половина строения звезд, большая часть межзвездной сферы и газов туманностей.

Второе место среди наиболее распространенных элементов во вселенной занимает гелий. Он же считается вторым по легкости. Кроме того, у гелия самая низкая температура кипения среди всех известных веществ.

Открыт в 1868 году французским астрономом П. Жансеном, обнаружившим яркую желтую линию в околосолнечной атмосфере. А в 1895 году английский химик У. Рамзай доказал существование этого элемента на Земле.

За исключением экстремальных условий, гелий представлен только в виде газа. В космосе он был образован в первые мгновения после Большого взрыва. Сегодня гелий появляется при термоядерном синтезе с водородом в звездных глубинах. На Земле образуется после распада тяжелых элементов.

Самым распространенным элементом в земной коре (49,4%) является кислород. Обозначается символом O и номером 8. Незаменим для существования человека.

Кислород – химически неактивный неметалл. При стандартных условиях находится в бесцветном газообразном состоянии, без вкуса и запаха. Молекула включает два атома. В жидком виде отличается светло-голубым оттенком, в твердом выглядит как как кристаллы с синеватым отливом.

Кислород необходим всем живым существам на Земле. Он участвует в круговороте веществ свыше 3 млрд лет. Играет значимую роль в хозяйстве и природе:

• Участвует в фотосинтезе растений;
• Поглощается живыми организмами при дыхании;
• Выступает в роли окислителя в процессах брожения, гниения, ржавления;
• Содержится в органических молекулах;
• Необходим для получения ценных веществ органического синтеза.

В сжиженном состоянии кислород применяют для резки и сварки металлов, подземных и подводных работ, действий на большой высоте в безвоздушном пространстве. Кислородные подушки незаменимы при выполнении лечебных манипуляций.

На 4 месте азот – двухатомный бесцветный и безвкусный газ. Существует не только на нашей, но и на нескольких других планетах. Из него состоит почти 80% земной атмосферы. Даже человеческое тело содержит до 3% данного элемента.

Помимо газообразного, существует жидкий азот. Он широко используется в строительстве, промышленности, лечебном деле. Его применяют при охлаждении техники, заморозке органики, избавления от бородавок. В жидком виде азот не взрывоопасен и не токсичен.

Элемент блокирует окисление и гниение. Широко применяется в шахтах для формирование взрывобезопасной среды. В химическом производстве с его помощью создают аммиак, удобрения, красители, в кулинарии используют как хладагент.

Неон – это инертный и бесцветный атомный газ без запаха. Открыт в 1989 году англичанами У. Рамзаем и М. Траверсом. Выведен из разжиженного воздуха путем исключения других элементов.

Название газа переводится как «новый». Во Вселенной распределен крайне неравномерно. Максимальная концентрация выявлена на горячих звездах, в воздухе внешних планет нашей системы и в газовых туманностях.

На Земле неон в основном содержится в атмосфере, в других частях его ничтожно мало. Объясняя неоновую скудность нашей планеты, ученые выдвинули гипотезу, что когда-то земной шар лишился своей первичной атмосферы, а вместе с ней и основного объема инертных газов.

На 6 месте в списке самых распространенных химических элементов на Земле находится углерод. В таблице Менделеева обозначен буквой C. Обладает необычайными свойствами. Является ведущим биогенным элементом планеты.

Известен с давних времен. Входит в структуру каменного угля, графита, алмазов. Содержание в земной тверди – 0,15%. Не слишком большая концентрация объясняется тем, что в природе углерод подвергается постоянной циркуляции.

Существует несколько минералов, содержащих данный элемент:

• Антрацит;
• Нефть;
• Доломит;
• Известняк;
• Горючий сланец;
• Торф;
• Бурый и каменный уголь;
• Природный газ;
• Битум.

Хранилищем углеродных групп являются живые существа, растения и воздух.

Кремний – неметалл, часто встречающийся в земной коре. В свободном виде выведен в 1811 году Ж. Тенаром и Ж. Гей-Люссаком. Содержание в планетной оболочке – 27,6-29,5% по массе, в океанической воде – 3 мг/л.

О множестве соединений кремния было известно еще в древние времена. Но чистый элемент долго оставался за гранью человеческих познаний. Самыми популярными соединениями были поделочные и драгоценные камни на базе оксида кремния:

• Горный хрусталь;
• Оникс;
• Опал;
• Халцедон;
• Хризопраз и т.д.

В природе элемент содержится в:

• Горных массивных породах и залежах;
• Растениях и морских жителях;
• Глубоко в почве;
• В организмах живых существ;
• В низу водоемов.

Кремний играет огромную роль в формировании человеческого организма. Ежедневно внутрь должно попадать минимум 1 грамм элемента, иначе начнут появляться неприятные недуги. Тоже самое можно сказать про растения и животных.

Магний – ковкий, легкий металл серебристого оттенка. В таблице Менделеева отмечен символом Mg. Получен в 1808 году англичанином Г. Дэви. Занимает 8 место по объему в земной коре. Природными источниками являются минеральные отложения, рассолы и морская вода.

В стандартном состоянии покрыт слоем оксида магния, который распадается при температуре +600-650 0 C. При сгорании выделяет ярко-белое пламя с формированием нитрида и оксида.

Металлический магний используется во многих сферах:

• При регенерации титана;
• В получении легких литейных сплавов;
• В создании зажигательных и осветительных ракет.

Магниевые сплавы – важнейший конструкционный материал в транспортной и авиационной промышленности.

Магний не зря называют «металлом жизни». Без него невозможно большинство физиологических процессов. Он играет ведущую роль в функционировании нервной и мышечной ткани, участвует в липидном, белковом и углеводном обмене.

Железо – это ковкий серебристо-белый металл с высоким уровнем химической реакции. Обозначается буквами Fe. Быстро ржавеет при повышенных температурах/влажности. Воспламеняется в очищенном кислороде. Способен самовозгораться в мелкодисперном воздухе.

В обиходе железом именуют его сплавы с минимальным объемом добавок, сохраняющие податливость чистого металла:

• Сталь;
• Чугун;
• Легированную сталь.

Есть мнение, что железо составляет основной процент земного ядра. Имеет несколько уровней окисления, что является важнейшей геохимической чертой.

Десятое место в списке самых распространенных химических элементов на Земле занимает сера. Обозначается буквой S. Проявляет неметаллические характеристики. В самородном состоянии выглядит как светло-желтый порошок с характерным ароматом либо блестящие кристаллы стеклянно-желтого цвета. В регионах древнего и новейшего вулканизма встречаются рассыпчатые залежи серы.

Без серы невозможно проведения многих промышленных операций:

• Выпуск препаратов для сельскохозяйственных нужд;
• Придание особых характеристик некоторым сортам стали;
• Образование серной кислоты;
• Выработка резины;
• Производство сульфатов и другое.

Медицинская сера содержится в кожных мазях, ею лечат ревматизм и подагру, включают в состав косметических препаратов по уходу за кожей. Она применяется в изготовлении гипса, слабительных лекарств и средств от гипертонии.

Видео

Есть наиболее распространённый химический элемент и наиболее распространённое вещество на нашей удивительной планете, а есть самый распространённый химический элемент на просторах Вселенной.

Самый распространенный химический элемент на Земле

На нашей планете лидером по распространенности является кислород. Он взаимодействует почти со всеми элементами. Его атомы есть практически во всех горных породах и минералах, которые образуют земную кору. Современный период развития химии начался именно с открытия этого важного и первостепенного химического элемента. Заслугу этого открытия делят между собой Шееле, Пристли и Лавуазье. Споры о том, кто из них является первооткрывателем идут сотни лет, и до сих пор не прекратились. А вот само слово «кислород» ввел в употребление Ломоносов.

На его долю приходится немного более чем сорок семь процентов всей твердой массы земной коры. Связанный кислород составляет почти восемьдесят девять процентов массы пресной и морской воды. Свободный кислород находится в атмосфере, составляя около двадцати трех процентов массы и почти двадцать один процент объема. Не менее полутора тысяч соединений земной коры содержат кислород. На свете не существует живых клеток, в которых не было бы этого распространенного элемента. Шестьдесят пять процентов массы каждой живой клетки – это кислород.

Сегодня данное вещество получают промышленным путем из воздуха и поставляют его под давлением 15 МПа в стальных баллонах. Существуют и другие способы его получения. Сферы применения – пищевая промышленность, медицина, металлургия и др.

Где встречается самый распространенный элемент?

Найти в природе уголок, где не было бы кислорода, практически невозможно. Он везде – и в недрах, и высоко над Землей, и под водой, и в самой воде. Встречается он не только в соединениях, но и свободном состоянии. Скорее всего, именно из-за этого для ученых данный элемент всегда представлял интерес.

Геологи и химики занимаются изучением наличия кислорода в соединении со всеми элементами. Ботаникам интересно исследовать процессы питания и дыхания растений. Физиологи до конца не выяснили роль кислорода в жизни животных и человека. Физики стремятся найти новый способ его использования для создания высоких температур.

Известно, что не зависимо от того, жаркий ли это южный воздух либо холодный воздух северных районов, содержание в нем кислорода всегда одинаково и составляет двадцать один процент.

Как используют самое распространенное вещество?

Как самое распространенное из известных веществ планеты, вода используется повсеместно. Этим веществом все охвачено и пронизано, однако оно так и остается мало изученным. Углубленным его изучением современная наука занялась сравнительно недавно. Учеными было обнаружено множество не поддающихся пока объяснению ее свойств.

Без этого самого распространенного вещества не обходится ни единая хозяйственная деятельность человека. Сложно представить себе сельское хозяйство или промышленность без воды, так же без этого вещества не будут работать ядерные реакторы, турбины, энергетические установки, где вода используется для охлаждения. Для бытовых нужд люди используют из года в год все больший объем данного вещества. Так человеку каменного века в день было вполне достаточно десяти литров воды. Сегодня же на долю каждого жителя Земли ежедневно в совокупности используется не менее двухсот двадцати литров. Люди состоят из воды на восемьдесят процентов, ежедневно день каждый потребляет не менее полутора литров жидкости.

Самый распространенный химический элемент во Вселенной

Три четвертых всей Вселенной – это водород, иными словами – это и есть самый распространенный элемент Вселенной. Вода, будучи наиболее распространенным веществом нашей планеты, более чем на одиннадцать процентов состоит из водорода.

В земной коре водорода по массе один процент, однако, по числу атомов – целых шестнадцать процентов. Не обходятся без присутствия водорода такие соединения, как природные газы, нефть и уголь.

Надо отметить, что в свободном состоянии этот распространенный элемент встречается крайне редко. На поверхности нашей планеты он в малых количествах присутствует в некоторых природных газах, в том числе и в вулканических. Есть свободный водород в атмосфере, но его присутствие там чрезвычайно мало. Именно водород тот элемент, который создает радиационный внутренний земной пояс, как поток протонов.
А вот самая большая звезда во вселенной имеет диаметр 1 391 000. .
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Все мы знаем, что водород наполняет нашу Вселенную на 75%. Но знаете ли вы, какие еще есть химические элементы, не менее важные для нашего существования и играющие значительную роль для жизни людей, животных, растений и всей нашей Земли? Элементы из этого рейтинга формируют всю нашу Вселенную!

Сера (распространенность относительно кремния – 0.38)
Этот химический элемент в таблице Менделеева значится под символом S и характеризуется атомным номером 16. Сера очень распространена в природе.

Железо (распространенность относительно кремния – 0.6)
Обозначается символом Fe, атомный номер – 26. Железо очень часто встречается в природе, особенно важную роль оно играет в формировании внутренней и внешней оболочки ядра Земли.

Магний (распространенность относительно кремния – 0.91)
В таблице Менделеева магний можно найти под символом Mg, и его атомный номер – 12. Что самое удивительное в этом химическом элементе, так это то, что он чаще всего выделяется при взрыве звезд в процессе их преобразования в сверхновые тела.

Кремний (распространенность относительно кремния – 1)
Обозначается как Si. Атомный номер кремния – 14. Этот серо-голубой металлоид очень редко встречается в земной коре в чистом виде, но довольно распространен в составе других веществ. Например, его можно обнаружить даже в растениях.

Углерод (распространенность относительно кремния – 3.5)
Углерод в таблице химических элементов Менделеева значится под символом С, его атомный номер – 6. Самой знаменитой аллотропной модификацией углерода являются одни из самых желанных драгоценных камней в мире – алмазы. Углерод активно применяют и в других в промышленных целях более будничного назначения.

Азот (распространенность относительно кремния – 6.6)
Символ N, атомный номер 7. Впервые открытый шотландским врачом Дэниелом Рутерфордом (Daniel Rutherford), азот чаще всего встречается в форме азотной кислоты и нитратов.

Неон (распространенность относительно кремния – 8.6)
Обозначается символом Ne, атомный номер - 10. Не секрет, что именно этот химический элемент ассоциируется с красивым свечением.

Кислород (распространенность относительно кремния – 22)
Химический элемент под символом О и с атомным номером 8, кислород незаменим для нашего существования! Но это не значит, что он присутствует только на Земле и служит только для человеческих легких. Вселенная полна сюрпризов.

Гелий (распространенность относительно кремния – 3.100)
Символ гелия – He, атомный номер – 2. Он бесцветен, не имеет запаха и вкуса, не ядовит, и его точка кипения – самая низкая среди всех химических элементов. А еще благодаря ему шарики взмывают ввысь!

Водород (распространенность относительно кремния – 40.000)
Истинный номер один в нашем списке, водород находится в таблице Менделеева под символом Н и обладает атомным номером 1. Это самый легкий химический элемент периодической таблицы и самый распространенный элемент во всей изученной человеком Вселенной.