Поширеність хімічних елементів
З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia
Поширеність хімічних елементів — міра кількості хімічних елементів відносно всіх інших елементів у даному середовищі. Поширеність вимірюється одним із трьох способів: масовою часткою (у комерційному контексті її також називають ваговою часткою), молярною часткою (часткою атомів за чисельним підрахунком) або об'ємною часткою. Об'ємна частка є загальноприйнятою мірою вмісту в змішаних газах, таких як планетарні атмосфери, і для ідеальних газів вона співпадає з молекулярною молярною часткою. Більшість значень вмісту в цій статті дано як масові частки.
Наприклад, вміст кисню в чистій воді можна виміряти двома способами: молярна частка становить 33 %, оскільки в молекулі H2O лише один атом з трьох є киснем, натомість масова частка становить 89 %, тому що з загальної молекулярної маси, рівної приблизно 18, на кисень припадає близько 16 одиниць. Як інший приклад, можна розглянути розповсюдженість водню та гелію як у Всесвіті в цілому, так і в атмосферах Сонця або газових планет: масова частка становить 74 % для водню та 23–25 % для гелію, в той час як атомна молярна частка водню становить 92 %, а гелію 8 %. У зовнішній атмосфері Юпітера, де водень двоатомний, а гелій — ні, молекулярна мольну частку (частку від загальної кількості молекул газу) і рівна їй об'ємна частка водню становить приблизно 86 %, а гелію 13 %[Note 1].
За розповсюдженостю у Всесвіті переважають водень та гелій, які утворилися під час Великого вибуху. Решта елементів, що становлять лише близько 2 % Всесвіту, були в основному створені надновими та деякими червоними гігантами. Літій, берилій і бор, незважаючи на їх низький атомний номер, є рідкісними, тому що, хоча вони й утворюються в результаті ядерного синтезу, вони руйнуються іншими реакціями в зорях[1][2]. Елементи від вуглецю до заліза відносно поширені у Всесвіті через легкість їх утворення в нуклеосинтезі у наднових. Елементи з вищим атомним номером, ніж залізо (елемент 26), стають все рідшими у Всесвіті, оскільки вони потребують все більшої енергії під час свого утворення. Крім того, елементи з парними атомними номерами, як правило, зустрічаються частіше, ніж їхні сусіди в періодичній таблиці, бо їхнє утворення є енергетично вигіднішим.
Для багатьох елементів їхня поширеність на Сонці та у зовнішніх планетах Сонячної системи подібна до поширеності у Всесвіті. Через сонячне нагрівання елементи Землі та внутрішніх кам'яних планет Сонячної системи були збіднені леткими елементами — воднем, гелієм, неоном, азотом та вуглецем (який випаровується у вигляді метану). У корі, мантії та ядрі Землі є ознаки розділення елементів за густиною. Більш легкі силікати алюмінію знаходяться в корі, з силікати магнію — в мантії, а металеві залізо та нікель складають ядро. Поширеність елементів у специфічних середовищах, таких як атмосфера, океани чи людське тіло, є насамперед продуктами хімічних реакцій у відповідних середовищах.