Откуда взялись химические элементы?
Ты, конечно, знаешь, что все вещи состоят из крошечных частиц – атомов. А как ты думаешь, все атомы одинаковые, или есть разные их типы?
Верно, - есть много разных типов атомов. На сегодняшний день известно 118. Из них в природе встречаются 94, а остальные 24 синтезированы в лабораториях (несколько из них – в подмосковном наукограде Дубна), но ненадолго – они распадаются на части за доли секунды. Разные типы атомов называются элементами, например, кислород, железо, углерод, ртуть – всего 118 названий. Элементы делятся на два главных вида – металлы и неметаллы. Все вместе их удобно рассматривать в периодической таблице Менделеева.
Но откуда они взялись?
Считается, что Вселенная появилась около 13,8 миллиардов лет назад. В первые мгновения после Большого взрыва было только море энергии и мельчайшие частицы. Через несколько минут Вселенная остыла настолько, что из этих частиц смогли образоваться первые атомы — главным образом водород и немного гелия. Чуть позже добавилось совсем крошечное количество лития. Во Вселенной и сейчас на долю водорода приходится около 88% всех атомов. Еще 11% составляют атомы другого газа – гелия. А доля всех остальных элементов, вместе взятых — меньше 1%.
И все-таки таблица Менделеева гораздо богаче. Откуда всё остальное? Оказалось, что многие элементы рождаются в недрах звёзд. Звезда — это огромный шар газа, в котором идут реакции ядерного синтеза. Когда в её центре сталкиваются атомы водорода, они сливаются и превращаются в гелий, выделяя колоссальное количество энергии. Это и есть то тепло и свет, которые мы видим.
Со временем в ядре звезды накапливается гелий, и начинают идти более сложные реакции: появляются углерод, кислород, азот. В массивных звёздах процесс продолжается — формируются неон, кремний, магний, а затем и железо.
Однако даже самые горячие звёзды не могут синтезировать элементы тяжелее железа. Для их появления нужны экстремальные условия — например, взрыв сверхновой. Когда массивная звезда исчерпывает своё топливо, она взрывается с огромной силой. В этот момент рождаются золото, уран, свинец и многие другие тяжёлые элементы.
Есть и другой путь рождения тяжелых элементов: столкновения нейтронных звёзд. Это крайне редкие, но очень мощные события. В результате их слияния в космос выбрасываются тонны вещества, богатого тяжёлыми элементами.
Химические элементы, из которых состоит Земля и мы сами, когда-то родились в глубинах звёзд или во время их гибели. Железо в нашей крови, кальций в костях, кислород, которым мы дышим… — Представляешь, многие атомы твоего тела создавались внутри звезд, а атомы водорода, которых в нас тоже полным-полно, существуют почти с самого рождения Вселенной! Но, возможно, самое удивительное – как весь наш сложный мир возник, если в начале у нас были лишь простенькие атомы водорода.