DIN CE SUNT COMPUSE STELE
Ce elemente chimice alcătuiesc diferitele corpuri din jurul nostru - aer, apă, pământ, roci, plante și animale? Din ce sunt făcute soarele și stelele?
Aceste întrebări îi interesează de mult pe oameni.
Deja în secolul trecut s-au făcut analize detaliate ale numeroaselor roci care alcătuiesc globul. Rezultatul a fost neașteptat. Cu toată varietatea de roci găsite în scoarța terestră, s-a dovedit că acestea constau în principal din câteva elemente chimice - siliciu și oxigen, fier și aluminiu, calciu și magneziu, sodiu și potasiu și altele. Aceste elemente fac parte din scoarța terestră sub formă de compuși cu oxigen.
Cel mai mult în compoziția scoarței terestre (până la adâncime
16 kilometri) oxigen; reprezintă aproximativ 50 la sută din substanța sa totală. A patra parte a scoarței globului este ocupată de siliciu. Aproximativ șapte până la opt procente din substanța sa în greutate cade pe ponderea aluminiului și aproximativ patru - pe ponderea fierului. Magneziul, calciul, potasiul și sodiul combinate formează puțin peste 10 la sută din masa scoarței terestre; și doar câteva procente din substanța scoarței terestre constă din restul de opt duzini de elemente chimice,
Unele dintre aceste elemente, precum staniul, cuprul, cromul, nichelul și altele, se găsesc în pământ sub formă de acumulări de minereu - zăcăminte de minereu.
Alte elemente sunt împrăștiate în scoarța terestră.
Acestea includ; de exemplu, scandiu, hafniu și altele. Aceste elemente sunt numite „rare”, deși numărul total de astfel de elemente „rare” din pământ nu este atât de mic. Adesea sunt mai multe decât elemente obișnuite, „frecvente”. Deci, elementul „rar” zirconiu din scoarța terestră este de multe ori mai mult decât plumb.
Astfel de elemente sunt numite „rare” deoarece sunt împrăștiate în pământ și le extrag din roci -munca foarte grea.
Studiul distribuției și istoriei elementelor chimice din scoarța terestră este o știință tânără - geochimia. Această știință a fost creată de lucrările remarcabililor oameni de știință sovietici V. I. Vernadsky și A. E. Fersman.
Compoziție chimică foarte „săracă” a substanțelor și origine organică, „vie”. Zeci de mii dintre cele mai diverse corpuri organice ale naturii constau în principal din 6-8 substanțe - carbon, azot, oxigen, hidrogen și altele.
S-a determinat și compoziția aerului. Componentele sale principale sunt azotul și oxigenul (pe lângă aceste elemente, aerul conține gaze argon, neon, heliu, cripton, xenon și dioxid de carbon).
Astfel, substanțele chimice care sunt incluse în tabelul periodic formează o varietate de substanțe de natură animată și neînsuflețită.
Chimiștii știu acum, de exemplu, ce elemente chimice se află în compoziția corpului animalelor. Și aici, se pare, ne întâlnim cu aceleași elemente - cu oxigen și carbon, cu azot și calciu, sulf și fosfor, cu sodiu și potasiu.
În secolele trecute, mulți oameni de știință credeau că corpurile naturii animate și neînsuflețite sunt lucruri incomparabile. Un lucru este, de exemplu, o piatră „moartă” și cu totul altceva - un fel de organism vegetal sau animal. Piatra și orice alt corp de natură neînsuflețită poate fi învățat să creeze artificial. Se presupune că este imposibil să obțineți în mod artificial orice substanță a naturii vie. O „forță vitală” specială este implicată în crearea lor.
Asemenea puncte de vedere au fost susținute cu râvnă în special de către oamenii bisericești. Au văzut în ele confirmarea existenței unui suflet necorporal, misterios și evaziv.
Știința a respins aceste opinii neștiințifice. Cu aproximativ 120 de ani în urmă, ureea, o substanță careînainte de aceasta, a fost creat numai de organismele vii.
Și puțin mai târziu, cunoscutul chimist român N. N. Zinin a dezvoltat producția de bază de colorant, anilina, din benzen. Anterior, anilina era obținută dintr-un colorant natural - indigo.
Astăzi, chimiștii creează artificial nu numai multe sute de substanțe de origine „vie”, dar obțin și astfel de substanțe organice pe care fauna sălbatică nu le creează!
Astfel, unitatea materială a lumii din jurul nostru a fost acum dovedită de știință.
Toate corpurile numeroase de natură animată și neînsuflețită constau din cele mai mici particule materiale - atomi de diferite elemente chimice. Numărul acestor elemente chimice și unitatea lor sunt determinate de marea lege a naturii - legea periodică a lui D. I. Mendeleev.
Dar mai este o întrebare la care trebuie răspuns. Din ce substanță, din ce elemente constau corpurile cerești, stelele și planetele? Este legea lui Mendeleev valabilă și pentru Univers?
Știința modernă dă un răspuns și „și această întrebare. Da, corect.
Din cele mai vechi timpuri, oamenii au observat căderea la pământ a „pietrelor cerești” - meteoriți. În vremurile trecute, astfel de pietre erau adesea adorate ca „mesageri ai zeilor”. Acum știm că meteoriții sunt fragmente ale altor corpuri cerești din univers.
Desigur, este foarte interesant să aflăm din ce elemente chimice constau „pietrele cerești”.
Numeroase analize ale meteoriților, atât de piatră, cât și de fier, au arătat că fragmentele de materie care ne cad din adâncurile Universului constau din aceleași elemente chimice pe care le unește tabelul periodic.
Nu există un singur element nou necunoscut nouă pe pământ în compoziția meteoriților!
Acum a fost determinată și compoziția corpurilor cerești incandescente, soarele și stelele. Despre acest oma spus razele de lumină care vin pe Pământ de la stele îndepărtate.
La mijlocul secolului trecut, filozoful idealist O. Comte, încercând să demonstreze că cunoștințele noastre despre natură sunt limitate, a dat următorul exemplu: o persoană nu va ști niciodată din ce sunt făcute stelele și soarele, care este temperatura. dintre aceste corpuri cerești etc. La urma urmei, soarele și stelele sunt corpuri cerești fierbinți. Chiar dacă presupunem că în viitorul îndepărtat oamenii vor construi aeronave interplanetare, totuși nu se vor putea apropia de suprafața soarelui și a stelelor, deoarece temperatura acestor corpuri cerești este foarte ridicată.
Știința a respins argumentele false ale acestui filozof.
La doar câțiva ani după această declarație a lui Comte, a fost descoperită o nouă metodă fructuoasă de studiere a corpurilor cerești - analiza spectrală.
Esența acestei metode, pe scurt, este următoarea: lumina albă pe care o observăm în viață, în anumite condiții, se descompune în raze colorate. Acest lucru poate fi verificat printr-un experiment foarte simplu. Așezați o bucată de sticlă în formă de pană, așa-numita prismă triedrică, pe calea fasciculului de lumină (Fig. 9).
Trecând printr-o astfel de prismă, lumina își schimbă direcția rectilinie sau, după cum se spune, este refractată în ea și în același timp se descompune în razele sale colorate constitutive. Se formează așa-numitul spectru de raze colorate. Se obișnuiește să se distingă șapte culori în spectru: roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet, trecând unul în celălalt.
Acest fenomen se explică prin faptul că razele de culori diferite sunt refractate diferit într-o bucată de sticlă triedră - razele roșii deviază mai puțin decât altele într-o prismă, iar razele violete mai mult decât toate celelalte raze.
Studiind spectrele luminii din diverse surse, oamenii de știință au descoperit o caracteristică remarcabilă a acestora. Lumina careemană din corpuri solide și lichide incandescente, dă întotdeauna un spectru continuu, adică razele-benzi colorate urmează una după alta în el și întotdeauna în aceeași ordine.
Se obține un spectru complet diferit dacă lumina este emisă de vaporii incandescenți ai unei substanțe. Acest spectru constă din linii subțiri colorate separate de dungi întunecate. Un astfel de spectru se numește spectru de linie.
Orez. 9. O prismă triedrică descompune lumina într-un spectru.
Și se dovedește că fiecare element chimic are propriul spectru de linii, diferit de alții. De exemplu, vaporii de sodiu fierbinți dau un spectru format dintr-o linie dublă galbenă; în spectrul de vapori al elementului litiu există linii caracteristice - una roșie și una portocalie - linii; vaporii de potasiu înroșiți prezintă două linii caracteristice - roșu și violet etc.
Descoperirea acestei caracteristici remarcabile - capacitatea substanțelor de a-și da propriul spectru de radiații, diferit de altele, atunci când sunt în stare de gaze fierbinți, a stat la baza unei analize spectrale neobișnuit de sensibile [7]). Cu ajutorul acestei metode de cercetare, chiar în primii ani de aplicare, au fost descoperite câteva elemente chimice noi, necunoscute anterior (inclusiv galiul menționat anterior). Conținutul acestor elemente din pământ este foarte împrăștiat, așa că anterior au ocolit atenția cercetătorului. Metoda de studiu spectral al corpurilor naturii a făcut posibilă detectarea milionimii și miliardimilor dintr-un gram de substanță.
Fiecare nou corp simplu s-a făcut simțit printr-o nouă combinație de linii colorate în spectru, un nou spectru de linii.
Un studiu spectral al razelor de lumină care provin din corpurile cerești și a făcut posibilă determinarea din ce elemente sunt făcute stelele.
Chiar înainte de descoperirea spectrelor de linii, s-a observat că spectrul solarrazele, care multă vreme a fost considerată continuă, de fapt nu este continuă, ci este intersectată de multe linii subțiri întunecate.
. Cheia acestor linii a fost găsită după descoperirea analizei spectrale. Se pare că în spectru se formează linii întunecate, deoarece lumina pe drum trece prin perechi neluminoase ale unor elemente. Deci, de exemplu, dacă lumina trece prin vapori de potasiu răciți, atunci în spectrul continuu, în locurile în care sunt situate liniile colorate ale acestui element - roșu și violet - vor apărea, respectiv, două linii întunecate.
Astfel de spectre, constând din linii întunecate pe un fundal de benzi colorate, sunt numite spectre de absorbție.
Spectrele de absorbție au ajutat și la aflarea compoziției corpurilor cerești.
Studiul spectrului de absorbție al luminii solare a arătat că lumina soarelui trece prin vaporii mai reci ai multor elemente chimice - fier, hidrogen, heliu, sodiu, calciu, siliciu și altele.
A apărut întrebarea: unde sunt aceste cupluri? Nu a fost greu să răspund. Se știe că în atmosfera Pământului nu există vapori ai tuturor acelor elemente despre care vorbește lumina soarelui. Aceste elemente nu pot fi nici în spațiul interstelar și din acest motiv. Spectrele de absorbție ale luminii provenite de la diferite stele sunt diferite. Aceasta înseamnă că lumina diferitelor stele întâlnește diferite elemente chimice în drumul său către Pământ (sub formă de vapori răcoriți, neluminoși). Din aceasta rezultă clar că toate acele elemente chimice, despre care vorbesc lumina soarelui și lumina stelelor, sunt sub formă de vapori lângă Soare însuși, lângă stea însăși în straturile lor exterioare, mai reci. Elementele descoperite de studiu trebuie, așadar, să facă parte din aceste corpuri cerești.
Studiul spectrelor luminii solare a arătat că atmosfera Soarelui constă în principal dinvapori de elemente chimice precum sodiu, fier, calciu, siliciu și altele. Partea mai densă a atmosferei Soarelui, cromosfera, conține în principal hidrogen și heliu.
Studiul spectrelor corpurilor cerești a dovedit cu o persuasivitate de necontestat unitatea materială a Universului. Numeroase spectre ale Soarelui, stele, nebuloase au arătat că niciunul dintre corpurile cerești nu conține elemente care ne-ar fi necunoscute nouă, locuitorii Pământului, nu există elemente care să nu fie incluse în tabelul periodic al elementelor lui D. I. Mendeleev. Deci, în prezent, peste 60 de elemente chimice au fost deja găsite pe Soare și toate ne sunt cunoscute din tabelul periodic.
Întreaga lume stelară, întregul Univers, infinit divers, este format din aceleași substanțe de bază ale universului. Lumea, în toată diversitatea ei, este una în natură!
". se naște întrebarea: numărul de elemente este finit sau infinit?”, - D. I. Mendeleev a scris în 1871 în articolul său „Legea periodică pentru elementele chimice” și i-a dat un răspuns: „Judecând după limitat și, ca să spunem așa, sistem închis al sistemelor cunoscute până în prezent elemente, judecând după faptul că aceleași elemente există în pietrele de meteori, în soare și stele, pe care le cunoaștem, judecând după faptul că sunt netezite la greutate atomică mare. proprietățile elementului. s-ar putea crede că numărul de elemente disponibile pentru noi este foarte limitat, iar dacă există puține elemente grele noi în masa pământului, atunci numărul și cantitatea acestora este foarte limitată.