من أين أتت الذرات؟ الهيدروجين في الطبيعة (0.9% في القشرة الأرضية). مجالات استخدام الهيدروجين

يوجد في مركز كوكب الأرض نواة، وهي مفصولة عن السطح بطبقات من القشرة والصهارة وطبقة رقيقة إلى حد ما من النصف مادة غازية, نصف سائل . تعمل هذه الطبقة كمواد تشحيم وتسمح لقلب الكوكب بالدوران بشكل مستقل تقريبًا عن كتلته الرئيسية.
تتكون الطبقة العليا من النواة من قشرة كثيفة للغاية. وربما تكون هذه المادة قريبة في خصائصها من المعادن، وقوية جدًا وقابلة للسحب، وربما لها خصائص مغناطيسية.
إن سطح قلب الكوكب - قشرته الصلبة - ساخن جدًا لدرجة حرارة كبيرة، وعند ملامسته له، تتحول الصهارة إلى حالة غازية تقريبًا.
تحت القشرة الصلبة تكون المادة الداخلية للنواة في حالة من البلازما المضغوطة، والتي تتكون بشكل رئيسي من ذرات أولية (الهيدروجين) ومنتجات الانشطار النووي - البروتونات والإلكترونات والنيوترونات وغيرها الجسيمات الأوليةوالتي تتشكل نتيجة ردود الفعل الاندماج النوويوالاضمحلال النووي.

مناطق الاندماج النووي وتفاعلات الاضمحلال.
تحدث تفاعلات الاندماج النووي والاضمحلال في قلب كوكب الأرض، مما يؤدي إلى إطلاق مستمر لل كمية كبيرةالحرارة وأنواع الطاقة الأخرى (النبضات الكهرومغناطيسية، والإشعاعات المختلفة)، كما تحافظ على المادة الداخلية للنواة بشكل دائم في حالة البلازما.

المنطقة الأساسية للأرض – تفاعلات الاضمحلال النووي.
تحدث تفاعلات الاضمحلال النووي في مركز قلب الكوكب.
يحدث ذلك على النحو التالي - العناصر الثقيلة وفائقة الثقل (التي تتشكل في منطقة الاندماج النووي)، نظرًا لأن كتلتها أكبر من جميع العناصر الفولاذية، يبدو أنها تغرق في البلازما السائلة، وتغوص تدريجيًا في مركز قلب الكوكب ، حيث تكتسب كتلة حرجة وتدخل في تفاعل الاضمحلال النووي مطلقة كميات كبيرة من الطاقة ومنتجات الاضمحلال النووي. في هذه المنطقة، تعمل العناصر الثقيلة على حالة الذرات الأولية - ذرة الهيدروجين والنيوترونات والبروتونات والإلكترونات والجسيمات الأولية الأخرى.
هذه الذرات والجسيمات الأولية، بسبب إطلاق طاقة عالية بسرعات عالية، تطير بعيدًا عن مركز النواة إلى محيطها، حيث تدخل في تفاعل الاندماج النووي.

منطقة قلب الأرض – تفاعلات الاندماج النووي.
تصل ذرات الهيدروجين الأولية والجسيمات الأولية، التي تتشكل نتيجة تفاعل الاضمحلال النووي في مركز نواة الأرض، إلى القشرة الصلبة الخارجية للنواة، حيث تحدث تفاعلات الاندماج النووي في المنطقة المجاورة لها مباشرة، في طبقة تقع تحت القشرة الصلبة.
البروتونات والإلكترونات والذرات الأولية، التي تسارعت إلى سرعات عالية عن طريق تفاعل الاضمحلال النووي في مركز قلب الكوكب، تلتقي مع الذرات المختلفة الموجودة في المحيط. ومن الجدير بالذكر أن العديد من الجسيمات الأولية تدخل في تفاعلات الاندماج النووي في طريقها إلى سطح النواة.
تدريجيا، في منطقة الاندماج النووي، يتم تشكيل المزيد والمزيد من العناصر الأثقل، تقريبا الجدول الدوري بأكمله، وبعضها لديه أثقل كتلة.
يوجد في هذه المنطقة تقسيم غريب لذرات المواد حسب وزنها بسبب خصائص بلازما الهيدروجين نفسها المضغوطة بضغط هائل، ذي كثافة هائلة، بسبب قوة الطرد المركزي لدوران النواة، وبسبب إلى قوة الجاذبية المركزية.
ونتيجة لإضافة كل هذه القوى، تغوص أثقل المعادن في بلازما النواة وتهبط إلى مركزها لتستمر عملية الانشطار النووي المستمرة في مركز النواة، وتميل العناصر الأخف إما إلى مغادرة النواة. النواة أو تستقر على الجزء الداخلي منها - القشرة الصلبة للنواة.
ونتيجة لذلك، فإن الذرات من الجدول الدوري بأكمله تدخل تدريجيا إلى الصهارة، والتي تدخل بعد ذلك التفاعلات الكيميائيةفوق سطح النواة، مكونة عناصر كيميائية معقدة.

المجال المغناطيسي لقلب الكوكب.
يتشكل المجال المغناطيسي للنواة نتيجة لتفاعل التحلل النووي في وسط النواة بسبب حقيقة أن المنتجات الأولية للتحلل النووي، الخارجة من المنطقة المركزية للنواة، تحمل تدفقات البلازما في النواة، تشكل تدفقات دوامية قوية تلتف حول خطوط القوة الرئيسية حقل مغناطيسي. وبما أن تدفقات البلازما هذه تحتوي على عناصر ذات شحنة معينة، فهي الأقوى كهرباء، مما يخلق المجال الكهرومغناطيسي الخاص به.
يقع التيار الدوامي الرئيسي (تدفق البلازما) في منطقة الاندماج النووي الحراري للنواة؛ وتتحرك جميع المواد الداخلية في هذه المنطقة نحو دوران الكوكب في دائرة (على طول خط استواء قلب الكوكب)، مما يخلق تيارًا كهرومغناطيسيًا قويًا. مجال.

دوران قلب الكوكب.
لا يتزامن دوران قلب الكوكب مع مستوى دوران الكوكب نفسه، ويقع محور دوران القلب بين محور دوران الكوكب والمحور الذي يربط الإيجابيات المغناطيسية.

السرعة الزاوية لدوران قلب الكوكب أكبر من السرعة الزاوية لدوران الكوكب نفسه، وهي تسبقها.

توازن عمليات الاضمحلال النووي والاندماج النووي في قلب الكوكب.
إن عمليات الاندماج النووي والتحلل النووي على الكوكب متوازنة من حيث المبدأ. لكن بحسب ملاحظاتنا فإن هذا التوازن يمكن أن يختل في اتجاه أو آخر.
في منطقة الاندماج النووي في قلب الكوكب، يمكن أن تتراكم فائض من المعادن الثقيلة تدريجيًا، والتي بعد ذلك، عند سقوطها في وسط الكوكب بكميات أكبر من المعتاد، يمكن أن يتسبب في تكثيف تفاعل الاضمحلال النووي، نتيجة والتي يتم إطلاق طاقة أكبر بكثير من المعتاد، مما سيؤثر على النشاط الزلزالي في المناطق المعرضة للزلازل، كذلك النشاط البركانيعلى سطح الأرض.
وفقا لملاحظاتنا، فإنه من وقت لآخر يحدث تمزق دقيق للسنجاب الصلب لنواة الأرض، مما يؤدي إلى دخول البلازما الأساسية إلى صهارة الكوكب، وهذا يؤدي إلى ارتفاع حاد في درجة حرارتها في هذا مكان. وفوق هذه الأماكن، من الممكن حدوث زيادة حادة في النشاط الزلزالي والنشاط البركاني على سطح الكوكب.
ربما فترات الاحتباس الحرارىو التبريد العالميالمرتبطة بتوازن عمليات الاندماج النووي والتحلل النووي داخل الكوكب. ترتبط التغييرات في العصور الجيولوجية أيضًا بهذه العمليات.

في فترتنا التاريخية.
ووفقا لملاحظاتنا، هناك الآن زيادة في نشاط نواة الكوكب، وزيادة في درجة حرارته، ونتيجة لذلك، تسخين الصهارة التي تحيط بنواة الكوكب، فضلا عن زيادة في درجة الحرارة العالمية جوها.
وهذا يؤكد بشكل غير مباشر تسارع الانجراف أقطاب مغناطيسيةمما يدل على أن العمليات داخل النواة قد تغيرت وانتقلت إلى مرحلة مختلفة.
يرتبط الانخفاض في قوة المجال المغناطيسي للأرض بتراكم المواد في صهارة الكوكب التي تحجب المجال المغناطيسي للأرض، والتي، بطبيعة الحال، ستؤثر أيضًا على التغيرات في أنظمة التفاعلات النووية في قلب الكوكب.

بالنظر إلى كوكبنا وجميع العمليات التي تجري عليه، فإننا عادة ما نعمل في أبحاثنا وتوقعاتنا إما بمفاهيم فيزيائية أو حيوية، ولكن في بعض الحالات، فإن إنشاء اتصال بين الجانب الآخر سيعطي فهمًا أفضل للموضوعات الموصوفة.
على وجه الخصوص، في سياق العمليات التطورية المستقبلية الموصوفة على الأرض، وكذلك فترة الكوارث الخطيرة في جميع أنحاء الكوكب، وجوهره، والعمليات فيه وفي طبقة الصهارة، وكذلك العلاقة مع السطح والمحيط الحيوي وتم أخذ الجو في الاعتبار. تم النظر في هذه العمليات على مستوى الفيزياء وعلى مستوى علاقات الطاقة.
تبين أن بنية قلب الأرض بسيطة ومنطقية للغاية من وجهة نظر الفيزياء، فهي بشكل عام نظام مغلق به عمليتان نوويتان حراريتان سائدتان في أجزائه المختلفة، والتي تكمل بعضها البعض بشكل متناغم.
بادئ ذي بدء، لا بد من القول أن النواة في حركة مستمرة وسريعة جدًا، وهذا الدوران يدعم أيضًا العمليات الموجودة فيه.
إن مركز قلب كوكبنا عبارة عن بنية معقدة ثقيلة للغاية ومضغوطة من الجزيئات، والتي، بسبب قوة الطرد المركزي، تنقسم اصطدام هذه الجزيئات والضغط المستمر، في لحظة معينة إلى عناصر فردية أخف وأكثر أولية. هذه هي عملية التحلل النووي الحراري - في منتصف قلب الكوكب.
يتم نقل الجسيمات المنطلقة إلى المحيط، حيث تستمر الحركة السريعة العامة داخل القلب. في هذا الجزء، تتخلف الجسيمات عن بعضها البعض في الفضاء، وتتصادم بسرعات عالية، وتعيد تشكيل جسيمات أثقل وأكثر تعقيدًا، والتي يتم سحبها مرة أخرى إلى منتصف النواة بواسطة قوة الطرد المركزي. هذه هي عملية الاندماج النووي الحراري - على محيط قلب الأرض.
إن السرعات الهائلة لحركة الجزيئات وحدوث العمليات الموصوفة تؤدي إلى درجات حرارة ثابتة وهائلة.
وهنا يجدر توضيح بعض النقاط - أولا، حركة الجزيئات تحدث حول محور دوران الأرض وعلى طول حركتها - في نفس الاتجاه، وهذا دوران تكميلي - للكوكب نفسه بكتلته الكاملة وجزيئاته في جوهرها. ثانيا، تجدر الإشارة إلى أن سرعة حركة الجزيئات في القلب هي ببساطة هائلة، وهي أعلى بعدة مرات من سرعة دوران الكوكب نفسه حول محوره.
وللحفاظ على هذا النظام بشكل دائم للمدة المرغوبة، لا تحتاج إلى الكثير؛ فيكفي أن تصطدم أي أجسام كونية بالأرض من وقت لآخر، مما يؤدي باستمرار إلى زيادة كتلة كوكبنا بشكل عام ونواة الأرض. على وجه الخصوص، بينما يغادر جزء من كتلته طاقة حرارية وغازات عبر أجزاء رقيقة من الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي.
بشكل عام، النظام مستقر تماما، والسؤال الذي يطرح نفسه - ما هي العمليات التي يمكن أن تؤدي إلى كوارث جيولوجية وتكتونية وزلزالية ومناخية وغيرها من الكوارث الخطيرة على السطح؟
بالنظر إلى المكون الفيزيائي لهذه العمليات، تظهر الصورة التالية: من وقت لآخر، من الجزء المحيطي من النواة إلى الصهارة، "تنطلق" بعض تيارات الجسيمات المتسارعة المشاركة في الاندماج النووي الحراري بسرعة هائلة؛ الطبقة الضخمة من الصهارة التي تسقط فيها، كما لو كانت تطفئ هذه "الطلقات" بنفسها، وكثافتها، ولزوجتها، ودرجة حرارتها المنخفضة - فهي لا ترتفع إلى سطح الكوكب، ولكن مناطق الصهارة التي تحدث فيها مثل هذه الانبعاثات تسخن بشكل حاد، وتبدأ في التحرك، تتوسع، وتزيد الضغط على القشرة الأرضية، مما يؤدي إلى تحركات حادة للصفائح الجيولوجية، وتصدعات القشرة الأرضية، وتقلبات درجات الحرارة، ناهيك عن الزلازل والانفجارات البركانية. ويمكن أن يؤدي ذلك أيضًا إلى غرق الصفائح القارية في المحيطات وصعود قارات وجزر جديدة إلى السطح.
قد تكون أسباب هذه الانبعاثات البسيطة من القلب إلى الصهارة هي درجات الحرارة والضغوط المفرطة النظام المشتركقلب الكوكب، ولكن عندما نتحدث عن الأحداث الكارثية المحددة تطوريًا في كل مكان على الكوكب، وعن تنظيف الأرض الواعية الحية من العدوان البشري والقمامة، فإننا نتحدث عن فعل مقصود واعٍ لكائن حي واعي.
من وجهة نظر الطاقة والباطنية، يعطي الكوكب نبضات مقصودة من مركز الوعي المركزي إلى الطبقة السفلية من الجسم والصهارة من الأوصياء، أي العمالقة بشكل مشروط، لتنفيذ إجراءات لتنظيف الأراضي إلى السطح. هنا تجدر الإشارة إلى طبقة معينة بين اللب والوشاح، فقط على مستوى الفيزياء هي طبقة من مادة التبريد، من ناحية تتوافق مع خصائص اللب، من ناحية أخرى - الصهارة، والتي تسمح تتدفق معلومات الطاقة في كلا الاتجاهين. من وجهة نظر الطاقة، هذا يشبه "المجال الموصل العصبي" الأساسي، فهو يشبه تاج الشمس أثناء الكسوف الكلي، وهو اتصال وعي الكوكب بالطبقة الأولى والأعمق والأكبر من طبقات الأرض. حراس الأرض، الذين ينقلون الدافع إلى أبعد من ذلك - إلى حراس المناطق الأصغر والمتنقلين الذين ينفذون هذه العمليات على السطح. صحيح، خلال فترة الكوارث الشديدة، ظهور قارات جديدة وإعادة رسم القارات الحالية، يُفترض المشاركة الجزئية للعمالقة أنفسهم.
شيء مهم آخر جدير بالملاحظة هنا هو ظاهرة فيزيائيةالمرتبطة ببنية قلب كوكبنا والعمليات التي تحدث فيه. هذا هو تشكيل المجال المغناطيسي للأرض.
يتشكل المجال المغناطيسي نتيجة السرعة العالية لحركة الجزيئات في المدار داخل نواة الأرض، ويمكننا القول أن المجال المغناطيسي الخارجي للأرض هو نوع من الهولوغرام الذي يظهر بوضوح العمليات النووية الحرارية التي تحدث داخل نواة الكوكب.
كلما امتد المجال المغناطيسي من مركز الكوكب، كلما كان أكثر تندرًا؛ داخل الكوكب، بالقرب من القلب، يكون أقوى بأضعاف مضاعفة، ولكن داخل القلب نفسه يكون مجالًا مغناطيسيًا متجانسًا.

حتى الآن، عند الحديث عن النظرية الذرية، حول كيفية الحصول على مواد مختلفة تمامًا من عدة أنواع من الذرات المرتبطة ببعضها البعض بترتيبات مختلفة، لم نطرح أبدًا السؤال "الطفولي" - من أين أتت الذرات نفسها؟ لماذا يوجد الكثير من ذرات بعض العناصر وعدد قليل جدًا من ذرات العناصر الأخرى ويتم توزيعها بشكل غير متساوٍ جدًا؟ على سبيل المثال، يشكل عنصر واحد فقط (الأكسجين) نصف القشرة الأرضية. تشكل ثلاثة عناصر (الأكسجين والسيليكون والألمنيوم) في المجموع 85٪ بالفعل، وإذا أضفنا إليها الحديد والبوتاسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والتيتانيوم، فسنحصل بالفعل على 99.5٪ من القشرة الأرضية. حصة عدة عشرات من العناصر الأخرى تمثل 0.5٪ فقط. أندر معدن على وجه الأرض هو الرينيوم، ولا يوجد الكثير من الذهب والبلاتين، ولهذا السبب فإنهما باهظ الثمن. وإليك مثال آخر: يوجد في القشرة الأرضية ذرات حديد أكثر بحوالي ألف مرة من ذرات النحاس، وذرات نحاس أكثر بألف مرة من ذرات الفضة، ومائة مرة أكثر من الفضة من الرينيوم.
يختلف توزيع العناصر على الشمس تماما: هناك معظم الهيدروجين (70٪) والهيليوم (28٪)، وجميع العناصر الأخرى - 2٪ فقط. إذا أخذت الكون المرئي بأكمله، فهناك المزيد من الهيدروجين فيه. لماذا هذا؟ في العصور القديمة والعصور الوسطى، لم يتم طرح أسئلة حول أصل الذرات، لأنهم كانوا يعتقدون أنها موجودة دائمًا بشكل وكمية غير متغيرة (ووفقًا للتقاليد الكتابية، خلقها الله في يوم واحد من الخلق). . وحتى عندما انتصرت النظرية الذرية وبدأت الكيمياء في التطور بسرعة، وأنشأ D. I. Mendeleev نظامه الشهير للعناصر، استمرت مسألة أصل الذرات في اعتبارها تافهة. وبطبيعة الحال، في بعض الأحيان كان أحد العلماء يتحلى بالشجاعة ويقترح نظريته. كما قيل بالفعل. في عام 1815، اقترح ويليام بروت أن جميع العناصر نشأت من ذرات العنصر الأخف وهو الهيدروجين. وكما كتب بروت، فإن الهيدروجين هو "المادة الأساسية" عند الفلاسفة اليونانيين القدماء. والتي من خلال "التكثيف" أعطت جميع العناصر الأخرى.
وفي القرن العشرين، وبجهود علماء الفلك والفيزياء النظرية، تم إنشاؤه نظرية علميةأصل الذرات، والذي أجاب بشكل عام على سؤال أصل العناصر الكيميائية. وبطريقة مبسطة للغاية، تبدو هذه النظرية هكذا. في البداية، كانت كل المادة مركزة في نقطة واحدة بكثافة عالية بشكل لا يصدق (K)*"جم/سم") ودرجة حرارة (1027 كلفن). هذه الأرقام كبيرة جدًا بحيث لا توجد أسماء لها. منذ حوالي 10 مليارات سنة، ونتيجة لما يسمى بالانفجار الكبير، بدأت هذه البقعة فائقة الكثافة والساخنة في التوسع بسرعة. لدى الفيزيائيين فكرة جيدة عن كيفية تطور الأحداث بعد 0.01 ثانية من الانفجار. تم تطوير نظرية ما حدث من قبل بشكل أقل جودة، لأنه في جلطة المادة التي كانت موجودة في ذلك الوقت، تم تنفيذ القوانين الفيزيائية المعروفة الآن بشكل سيء (وكلما كان ذلك مبكرًا، كان الأسوأ). علاوة على ذلك، فإن مسألة ما حدث قبل الانفجار الكبير لم يتم النظر فيها أبدًا، لأن الوقت نفسه لم يكن موجودًا في ذلك الوقت! ففي نهاية المطاف، إذا لم يكن هناك عالم مادي، أي لا توجد أحداث، فمن أين يأتي الزمن؟ من أو ماذا سوف يحسب ذلك؟ لذلك، بدأ الأمر يتطاير بسرعة ويبرد. كلما انخفضت درجة الحرارة، زادت فرصة تكوين هياكل مختلفة (على سبيل المثال، في درجة حرارة الغرفة يمكن أن يكون هناك ملايين من الكائنات المختلفة). مركبات العضوية، عند +500 درجة مئوية - عدد قليل فقط، وأكثر من +1000 درجة مئوية، ربما لا شيء المواد العضويةلا يمكن أن توجد - فهي جميعها تنقسم إلى الأجزاء المكونة لها عند درجات حرارة عالية). وفقا للعلماء، بعد 3 دقائق من الانفجار، عندما انخفضت درجة الحرارة إلى مليار درجة، بدأت عملية التخليق النووي (هذه الكلمة تأتي من النواة اللاتينية - "الأساسية" و "التوليف" اليوناني - "مركب، مزيج")، أي عملية ربط البروتونات والنيوترونات في نوى العناصر المختلفة. بالإضافة إلى البروتونات - نواة الهيدروجين، ظهرت نواة الهيليوم أيضا؛ لم تتمكن هذه النوى بعد من ربط الإلكترونات وتكوين الأجومات لأن درجة الحرارة كانت مرتفعة للغاية. كان الكون البدائي يتكون من الهيدروجين (حوالي 75%) والهيليوم، مع كمية صغيرة من العنصر التالي الأكثر وفرة، الليثيوم (يحتوي على ثلاثة بروتونات في نواته). لم يتغير هذا التكوين منذ حوالي 500 ألف سنة. استمر الكون في التوسع، والبرودة، وأصبح متخلخلًا بشكل متزايد. عندما انخفضت درجة الحرارة إلى +3000 درجة مئوية، تمكنت الإلكترونات من الاتحاد مع النوى، مما أدى إلى تكوين ذرات الهيدروجين والهيليوم المستقرة.
يبدو أن الكون، الذي يتكون من الهيدروجين والهيليوم، سيستمر في التوسع والتبريد إلى ما لا نهاية. ولكن بعد ذلك لن يكون هناك عناصر أخرى فحسب، بل أيضًا المجرات والنجوم وأيضًا أنت وأنا. تم التصدي للتوسع اللانهائي للكون بواسطة قوى الجاذبية العالمية (الجاذبية). كان ضغط الجاذبية للمادة في أجزاء مختلفة من الكون المخلخل مصحوبًا بتسخين قوي متكرر - بدأت مرحلة تكوين النجوم الجماعية، والتي استمرت حوالي 100 مليون سنة، وفي تلك المناطق من الفضاء التي تتكون من الغاز والغبار حيث وصلت درجة الحرارة إلى 10 ملايين بدرجات متفاوتة، بدأت عملية الاندماج النووي الحراري للهيليوم عن طريق اندماج نواة الهيدروجين، وكانت هذه التفاعلات النووية مصحوبة بإطلاق كمية هائلة من الطاقة، التي انبعثت إلى الفضاء المحيط: هكذا يضيء نجم جديد. ونظرًا لوجود ما يكفي من الهيدروجين فيه، فإن ضغط النجم تحت تأثير الجاذبية يقاومه الإشعاع الذي "يضغط من الداخل". تشرق شمسنا أيضًا بسبب "احتراق" الهيدروجين. وتسير هذه العملية ببطء شديد، حيث أن الشمس تشرق أيضًا بسبب "احتراق" الهيدروجين. يتم منع اقتراب بروتونين موجبي الشحنة بواسطة قوة تنافر كولي، لذلك سيظل نجمنا يتمتع بسنوات عديدة من الحياة.
عندما ينتهي إمداد وقود الهيدروجين، يتوقف تصنيع الهيليوم تدريجيًا، ومعه يتلاشى الإشعاع القوي. تضغط قوى الجاذبية النجم مرة أخرى، وترتفع درجة الحرارة ويصبح من الممكن أن تندمج نوى الهيليوم مع بعضها البعض لتشكل نوى الكربون (6 بروتونات) والأكسجين (8 بروتونات في النواة). ويصاحب هذه العمليات النووية أيضًا إطلاق الطاقة. ولكن عاجلاً أم آجلاً، سوف تنفد إمدادات الهيليوم. وبعد ذلك تبدأ المرحلة الثالثة من ضغط النجم بفعل قوى الجاذبية. ومن ثم فإن كل شيء يعتمد على كتلة النجم في هذه المرحلة. إذا لم تكن الكتلة كبيرة جدًا (مثل شمسنا)، فإن تأثير زيادة درجة الحرارة مع انقباض النجم لن يكون كافيًا للسماح للكربون والأكسجين بالدخول في المزيد من تفاعلات الاندماج النووي؛ يصبح مثل هذا النجم ما يسمى بالقزم الأبيض. يتم "تصنيع" العناصر الأثقل في النجوم التي يطلق عليها علماء الفلك العمالقة الحمر، حيث تبلغ كتلتها عدة أضعاف كتلة الشمس. وفي هذه النجوم تحدث تفاعلات تصنيع العناصر الأثقل من الكربون والأكسجين. وكما يقول علماء الفلك مجازيًا، فإن النجوم هي نيران نووية، ورمادها عبارة عن عناصر كيميائية ثقيلة.
33
2- 1822
إن الطاقة المنبعثة في هذه المرحلة من حياة النجم تعمل على "تضخيم" الطبقات الخارجية للعملاق الأحمر بشكل كبير؛ إذا أصبحت شمسنا مثل هذا النجم. ستجد الأرض نفسها داخل هذه الكرة العملاقة - وهذا ليس احتمالًا ممتعًا لكل شيء على وجه الأرض. الرياح النجمية.
"التنفس" من سطح العمالقة الحمراء يحمل إلى الفضاء الخارجي العناصر الكيميائية التي تصنعها هذه العمالقة، والتي تشكل السدم (العديد منها مرئية من خلال التلسكوب). يعيش العمالقة الحمر حياة قصيرة نسبيًا - أقل بمئات المرات من عمر الشمس. إذا تجاوزت كتلة هذا النجم كتلة الشمس بمقدار 10 مرات، فستنشأ الظروف (درجة حرارة تصل إلى مليار درجة) لتخليق العناصر حتى الحديد. حديد اليالرو هو الأكثر استقرارًا بين جميع النوى. وهذا يعني أن تفاعلات تصنيع العناصر الأخف من الحديد تطلق طاقة، بينما يتطلب تصنيع العناصر الأثقل طاقة. ومع استهلاك الطاقة، تحدث أيضًا تفاعلات تحلل الحديد إلى عناصر أخف. لذلك، في النجوم التي وصلت إلى المرحلة "الحديدية" من التطور، تحدث عمليات دراماتيكية: بدلاً من إطلاق الطاقة، يتم امتصاصها، والذي يصاحبه انخفاض سريع في درجة الحرارة والضغط إلى حجم صغير جدًا؛ يطلق علماء الفلك على هذه العملية اسم انهيار الجاذبية (من الكلمة اللاتينية Collapsus - "الضعف والسقوط"؛ وليس من قبيل الصدفة أن يطلق الأطباء على هذا الانخفاض المفاجئ في ضغط الدم، وهو أمر خطير جدًا على البشر). أثناء انهيار الجاذبية، يتم تشكيل عدد كبير من النيوترونات، والتي، بسبب عدم وجود تهمة، تخترق بسهولة نوى جميع العناصر الموجودة. تخضع النوى المفرطة بالنيوترونات لتحول خاص (يسمى اضمحلال بيتا)، يتم خلاله تشكيل بروتون من نيوترون؛ ونتيجة لذلك، يتم الحصول على العنصر التالي من نواة عنصر معين، حيث يوجد بالفعل بروتون آخر في النواة. لقد تعلم العلماء إعادة إنتاج مثل هذه العمليات في الظروف الأرضية؛ ومن الأمثلة المعروفة على ذلك تخليق نظير البلوتونيوم 239، فعندما يتم تشعيع اليورانيوم الطبيعي (92 بروتونًا، 146 نيوترونًا) بالنيوترونات، تلتقط نواته نيوترونًا واحدًا ويتكون عنصر النبتونيوم الاصطناعي (93 بروتونًا، 146 نيوترونًا). ) ومنه البلوتونيوم القاتل جدًا (94 بروتونًا، 145 نيوترونًا)، والذي يستخدم في قنابل ذرية. في النجوم التي تخضع لانهيار الجاذبية، نتيجة لالتقاط النيوترونات واضمحلال بيتا اللاحق، تتشكل مئات النوى المختلفة لجميع النظائر المحتملة للعناصر الكيميائية. ينتهي انهيار النجم بانفجار هائل مصحوبًا بطرد كتلة ضخمة من المادة إلى الفضاء الخارجي - ويتشكل مستعر أعظم. المادة المقذوفة، التي تحتوي على جميع عناصر الجدول الدوري (وجسمنا يحتوي على نفس الذرات!)، تتناثر بسرعة تصل إلى 10000 كم/ثانية. ويتم ضغط (تنهار) بقايا صغيرة من مادة النجم الميت لتشكل نجمًا نيوترونيًا فائق الكثافة أو حتى ثقبًا أسود. في بعض الأحيان، تشتعل مثل هذه النجوم في سمائنا، وإذا حدث التوهج في مكان غير بعيد، فإن المستعر الأعظم يتفوق على جميع النجوم الأخرى في السطوع. وليس من المستغرب: أن سطوع المستعر الأعظم يمكن أن يتجاوز سطوع مجرة ​​بأكملها تتكون من مجرة ​​بأكملها. مليار نجم! أحد هذه النجوم "الجديدة"، وفقًا للسجلات الصينية، اندلع عام 1054. الآن يوجد في هذا المكان سديم السرطان الشهير في كوكبة برج الثور، وفي وسطه يوجد دوران سريع (30 دورة في الثانية) !) نجم نيوتروني، ولحسن الحظ (بالنسبة لنا، وليس لتخليق عناصر جديدة)، فإن مثل هذه النجوم لم تشتعل حتى الآن إلا في المجرات البعيدة...
ونتيجة "لاحتراق" النجوم وانفجار المستعرات الأعظم، تم العثور على العديد من العناصر الكيميائية المعروفة في الفضاء الخارجي. تتصادم بقايا المستعرات الأعظم على شكل سدم متوسعة، "ساخنة" بسبب التحولات الإشعاعية، مع بعضها البعض، وتتكثف في تكوينات كثيفة، تنشأ منها نجوم الجيل الجديد تحت تأثير قوى الجاذبية. تحتوي هذه النجوم (بما في ذلك شمسنا) على مزيج من العناصر الثقيلة منذ بداية وجودها؛ وتوجد نفس العناصر في سحب الغاز والغبار المحيطة بهذه النجوم، والتي تتكون منها الكواكب. إذن فإن العناصر التي تشكل كل الأشياء من حولنا، بما في ذلك أجسادنا، ولدت نتيجة لعمليات كونية عظيمة...
لماذا تكونت بعض العناصر كثيرة وقليلة أخرى؟ اتضح أنه في عملية التخليق النووي، من المرجح أن تتشكل نوى تتكون من عدد زوجي صغير من النيوترونات والنيوترونات. النوى الثقيلة، "الممتلئة" بالبروتونات والنيوترونات، أقل استقرارًا ويوجد عدد أقل منها في الكون. هناك قاعدة عامة: كلما زادت شحنة النواة، كلما كانت أثقل، قل عدد هذه النوى في الكون. ومع ذلك، لا يتم اتباع هذه القاعدة دائما. على سبيل المثال، يوجد في القشرة الأرضية عدد قليل من نوى الليثيوم الخفيفة (3 بروتونات، 3 نيوترونات)، البورون (5 بروتونات و5 أو ب نيوترونات). ومن المفترض أن هذه النوى، لعدد من الأسباب، لا يمكن أن تتشكل في أعماق النجوم، وتحت تأثير الأشعة الكونية فإنها "تنفصل" عن النوى الأثقل المتراكمة في الفضاء بين النجوم. وبالتالي، فإن نسبة العناصر المختلفة الموجودة على الأرض هي صدى للعمليات المضطربة في الفضاء التي حدثت منذ مليارات السنين، في مراحل لاحقة من تطور الكون.

الهيدروجين (H) خفيف جداً عنصر كيميائيبنسبة 0.9% وزناً في القشرة الأرضية، و11.19% ماء.

خصائص الهيدروجين

وهو الأول بين الغازات في الخفة. في ظل الظروف العادية، فإنه لا طعم له، عديم اللون، وعديم الرائحة تماما. عندما يدخل الغلاف الحراري، يطير إلى الفضاء بسبب وزنه الخفيف.

وهو العنصر الكيميائي الأكثر عددًا في الكون بأكمله (75% من إجمالي كتلة المواد). لدرجة أن العديد من النجوم في الفضاء الخارجي تتكون بالكامل منه. على سبيل المثال، الشمس. مكونها الرئيسي هو الهيدروجين. والحرارة والضوء هما نتيجة إطلاق الطاقة عند اندماج نوى المادة. يوجد أيضًا في الفضاء سحب كاملة من جزيئاتها بأحجام وكثافات ودرجات حرارة مختلفة.

الخصائص الفيزيائية

إن ارتفاع درجة الحرارة والضغط يغير صفاته بشكل كبير، ولكنه في الظروف العادية:

يتميز بموصلية حرارية عالية بالمقارنة مع الغازات الأخرى،

غير سامة وقليلة الذوبان في الماء،

بكثافة 0.0899 جم/لتر عند 0 درجة مئوية و1 ضغط جوي.

يتحول إلى سائل عند درجة حرارة -252.8 درجة مئوية

يصبح قاسياً عند -259.1 درجة مئوية.

الحرارة النوعية للاحتراق 120.9.106 جول/كجم.

ويتطلب ضغطًا عاليًا ودرجات حرارة منخفضة جدًا ليتحول إلى سائل أو صلب. وفي الحالة السائلة يكون سائلاً وخفيفاً.

الخواص الكيميائية

تحت الضغط والتبريد (-252.87 درجة مئوية)، يكتسب الهيدروجين الحالة السائلة، وهو أخف وزنًا من أي نظير. ويشغل مساحة أقل فيه مما هو عليه في الحالة الغازية.

إنه غير معدني نموذجي. ويتم إنتاجه في المختبرات عن طريق تفاعل المعادن (مثل الزنك أو الحديد) مع الأحماض المخففة. في الظروف العادية يكون غير نشط ويتفاعل فقط مع العناصر غير المعدنية النشطة. يمكن للهيدروجين فصل الأكسجين عن الأكاسيد، واختزال المعادن من المركبات. ويشكل هو ومخاليطه روابط هيدروجينية مع عناصر معينة.

وهذا الغاز شديد الذوبان في الإيثانول وفي العديد من المعادن، وخاصة البلاديوم. الفضة لا تذوبه. يمكن أن يتأكسد الهيدروجين أثناء الاحتراق في الأكسجين أو الهواء، وعند التفاعل مع الهالوجينات.

وعندما يتحد مع الأكسجين يتكون الماء. إذا كانت درجة الحرارة طبيعية فإن التفاعل يسير ببطء، وإذا كانت أعلى من 550 درجة مئوية ينفجر (يتحول إلى غاز متفجر).

العثور على الهيدروجين في الطبيعة

على الرغم من وجود الكثير من الهيدروجين على كوكبنا، إلا أنه ليس من السهل العثور عليه في شكله النقي. يمكن العثور على القليل منه أثناء الانفجارات البركانية وأثناء إنتاج النفط وحيث تتحلل المواد العضوية.

أكثر من نصف الكمية الإجمالية موجودة في التركيبة مع الماء. كما يدخل في تركيب النفط والطين المختلفة والغازات القابلة للاشتعال والحيوانات والنباتات (يبلغ وجوده في كل خلية حية 50% بعدد الذرات).

دورة الهيدروجين في الطبيعة

في كل عام، تتحلل كمية هائلة (مليارات الأطنان) من بقايا النباتات في المسطحات المائية والتربة، ويطلق هذا التحلل كتلة ضخمة من الهيدروجين في الغلاف الجوي. يتم إطلاقه أيضًا أثناء أي تخمير تسببه البكتيريا والاحتراق ويشارك مع الأكسجين في دورة الماء.

تطبيقات الهيدروجين

تستخدم البشرية العنصر بنشاط في أنشطتها، لذلك تعلمنا الحصول عليه على نطاق صناعي من أجل:

الأرصاد الجوية والإنتاج الكيميائي.

إنتاج السمن.

كوقود الصواريخ (الهيدروجين السائل)؛

صناعة الطاقة الكهربائية لتبريد المولدات الكهربائية.

لحام وقطع المعادن.

يتم استخدام الكثير من الهيدروجين في إنتاج البنزين الاصطناعي (لتحسين جودة الوقود منخفض الجودة) والأمونيا وكلوريد الهيدروجين والكحوليات وغيرها من المواد. تستخدم الطاقة النووية نظائرها بنشاط.

يستخدم عقار "بيروكسيد الهيدروجين" على نطاق واسع في صناعة المعادن، وصناعة الإلكترونيات، وإنتاج اللب والورق، لتبييض الأقمشة الكتانية والقطنية، لإنتاج أصباغ الشعر ومستحضرات التجميل، والبوليمرات وفي الطب لعلاج الجروح.

الطبيعة "المتفجرة" لهذا الغاز يمكن أن تصبح سلاحاً فتاكاً - قنبلة هيدروجينية. ويصاحب انفجارها إطلاق كمية هائلة من المواد المشعة وهي مدمرة لجميع الكائنات الحية.

يمكن أن يسبب ملامسة الهيدروجين السائل والجلد قضمة صقيع شديدة ومؤلمة.