Cum s-au format elementele în univers? Originea elementelor chimice. Cum apar aurul și alte elemente grele în univers

Din punct de vedere al științei secolele XVIII-XIX. materia era eternă, iar problema originii elemente chimice ar fi doar gresit. Dacă materia este eternă, atunci nu are origine. În secolul XX. situația s-a schimbat rapid. S-a dezvoltat teoria relativității, s-a descoperit expansiunea Universului, s-a dezvoltat teoria structurii și evoluției stelelor, s-a descoperit așa-numita radiație relicvă, strâns legată de expansiunea Universului. Toate acestea au condus la cea mai plauzibilă, deși dificil de încadrat în teoria principală a Big Bang-ului. Se presupune că Universul și-a început existența cu un impuls de neînțeles (încă?) care a dus la extinderea continuă a unui cheag uriaș de materie dintr-un punct.

Când studiem substanțele și transformările lor chimice, este destul de firesc să ne gândim la întrebarea, de unde provin toate acele tipuri de atomi care alcătuiesc substanțele și care ei înșiși nu sunt supuși transformărilor în timpul reacțiilor chimice? Vom încerca să răspundem la această întrebare cât mai pe scurt posibil în prezent.

Potrivit diverselor surse, Big Bang-ul a avut loc acum între 15 și 18 miliarde de ani. Într-un cheag de materie incredibil de fierbinte și dens, care se extinde rapid și se răcește, au apărut continuu anumite „generații” de particule, corespunzătoare condițiilor în schimbare.

După trei minute de expansiune și răcire a plasmei, a apărut un set de particule, care nu s-au schimbat înainte de formarea stelelor. Cele mai importante caracteristici ale acestei compoziții se reduc la faptul că raportul dintre protoni și fotoni a fost creat în Univers, egal cu 1:10 9 . Acesta este un număr uimitor de fotoni (dar în comparație cu atomii) și în prezent umple spațiul sub formă de radiație cosmică de fond cu microunde, care nu are nicio sursă.

În câteva minute de expansiune, Universul s-a răcit atât de mult încât rata reacțiilor nucleare dintre particulele disponibile a scăzut la zero. Neutronii s-au combinat cu protoni pentru a forma deuteriu, iar nucleele de deuteriu s-au combinat rapid în nuclee de heliu (4 He). Condiții inițialeîn Univers s-a dovedit a fi astfel încât neutronii au fost suficienți pentru a forma aproximativ 10% heliu din numărul total de nuclee. Protonii rămași au fost păstrați într-o formă liberă și, împreună cu electronii, au format ulterior elementul chimic hidrogen. Dacă ar exista mai mulți neutroni în Univers, atunci în materie ar putea predomina heliul, ceea ce ar afecta radical procesele ulterioare de formare a stelelor. Heliul din stele ar fi transformat în elemente grele de câteva ori mai repede decât hidrogenul, iar durata de viață a stelelor ar fi mult redusă. Acest lucru ar afecta în mod evident posibilitatea evoluției vieții biologice.

Un alt fel de particule care au o masă în repaus și sunt necesare pentru formarea atomilor - electroni - s-au păstrat într-o cantitate aproximativ egală cu numărul de protoni. Existența acestor particule este remarcabilă în felul său și nu a fost explicată. Toate cele trei particule - protoni, neutroni și electroni - au propriile lor antiparticule: antiprotoni ( R~), antineutroni (I) și antielectroni (pozitroni, e). Când o particulă și o antiparticulă se ciocnesc, ele se anihilează, transformându-se în cele din urmă în fotoni. La temperaturi de miliarde de grade, fotonii generează continuu perechi electron-pozitron ( e~ - e+), care se anihilează din nou, transformându-se în fotoni. Astfel, electronii, pozitronii și fotonii sunt în echilibru. Pe măsură ce temperatura scade pe măsură ce universul se extinde, energia fotonilor devine insuficientă pentru a produce perechi e~ - e + , toate perechile disponibile se anihilează, iar în acest caz se constată un mic exces de electroni, care s-au păstrat pentru perioadele ulterioare. Acest exces este mic în comparație cu numărul de fotoni disponibili, așa cum sa menționat mai sus. Același lucru este valabil și pentru protoni, care s-au dovedit a fi puțin mai mult decât antiprotoni. În consecință, una dintre condițiile prealabile pentru apariția atomilor s-a dovedit a fi un dezechilibru nesemnificativ de particule și antiparticule.

După un milion de ani de expansiune și răcire a Universului, temperatura a scăzut la -4000 K. Aceasta este limita de temperatură sub care electronii sunt capturați prin atracția nucleelor și se formează atomii „compleți”. Heliul neutru apare la o temperatură puțin mai mare decât hidrogenul, deoarece energia sa de ionizare este mai mare.

Până acum, nu s-a spus nimic despre existența altor elemente chimice, cu excepția hidrogenului cu izotopul său deuteriu și heliu. În stadiul de evoluție dinainte de apariția stelelor, ele chiar nu existau. Stelele au început să se formeze ca urmare a condensării gravitaționale a materiei după apariția atomilor neutri. Momentul apariției galaxiilor și a stelelor lor constitutive nu este bine definit. Din punct de vedere al fizicii, s-a dovedit a fi mai ușor de dezvoltat o teorie a proceselor care au avut loc în primele minute după Big Bang decât un „scenariu” de evenimente ulterioare asociate cu fragmentarea materiei în galaxii separate și stele. Se poate lua ca o estimare aproximativă că prima generație de stele a apărut la un miliard de ani după Big Bang.

În timpul comprimării gravitaționale a unui amestec de hidrogen-heliu, energia potențială a fost transformată în energie cinetică și, în consecință, temperatura a crescut. Când au ajuns la 10-15 milioane de grade, în regiunea centrală protostaruri(nucleul) au început reacțiile termonucleare și steaua s-a aprins. Reacțiile termonucleare implică atât hidrogen, cât și heliu. Hidrogenul este mai întâi transformat în heliu printr-un lanț de reacții:

2p += d ++ e ++ v foarte lent; d + + p + = 3 Nu 2+ + y rapid;
2 3 He 2+ = 4 He 2+ + 2 este relativ lent (aici b/ + este un deuteron, e + este un pozitron, v este un neutrin și y este un cuantic gamma).

Se poate întreba: de ce nu s-a transformat hidrogenul în heliu prin aceste reacții succesive în primele minute după Big Bang, dar se transformă în stele? Motivul este foarte simplu. În primele minute, temperatura favorabilă acestui proces a durat câteva momente, pe măsură ce Universul se extindea și se răcea, iar în stele acest proces continuă, parcă, într-un regim mocnit în condiții staționare. Lentoarea primei etape se datorează celor slabi interacțiune nuclearăși este una dintre condițiile existenței îndelungate a unei stele. După arderea hidrogenului, temperatura crește în miez, iar la ~1 10 8 grade începe „arderea” heliului, care este fuziunea secvențială a nucleelor sale în nucleele elementelor ulterioare, însoțită de eliberarea de energie enormă. Când două nuclee 4 Notstabile se ciocnesc, nu se formează nucleul 8 Be. Acest izotop de beriliu nu există deloc. Dar dacă ciocnirea a două nuclee este urmată rapid de o coliziune cu un al treilea nucleu de heliu, atunci se formează un nucleu de carbon 12 C. Acest nucleu reacţionează mai departe cu heliul, transformându-se în oxigen 16 0. Noroc uimitor (în ceea ce priveşte a avea materie pentru existența vieții) este că reacția carbonului cu heliul este destul de lentă. Prin urmare, atunci când se formează oxigen, se păstrează și o cantitate semnificativă de carbon necesară vieții. Aceasta completează etapa de ardere a heliului. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, carbonul și oxigenul ard. În timpul reacțiilor dintre nucleele de carbon sau între nucleele de oxigen, elementele mai grele magneziu, sodiu, sulf, fosfor, siliciu etc. se formează cu emisia simultană de protoni, neutroni și particule a. Acestea din urmă, unind secvenţial nucleele stabile, de exemplu 28 Si, formează elemente chimice până la fier.

O stea poate fi numită un cazan în care materiile prime sunt fierte, transformându-se într-un set de elemente chimice. Dar produsul finit trebuie scos din cazan. Fără aceasta, elementele formate în intestinele stelei nu se manifestă în niciun fel. Aici, capacitatea stelelor de un anumit tip de a exploda este foarte convenabil dezvăluită. În stadiul corespunzător al evoluției unei stele, puterea de eliberare a energiei crește ca o avalanșă într-un strat aflat la o oarecare distanță de centru. Presiunea rezultată mătură întreaga masă exterioară a stelei în spațiu și comprimă simultan partea centrală rămasă. Aceasta este o explozie de putere de neimaginat. Pentru o scurtă perioadă de timp, luminozitatea unei stele crește până la luminozitatea unei galaxii întregi. În acest caz, procesele nucleare duc la formarea tuturor elementelor mai grele decât fierul. Steaua aruncă coaja, care se risipește în spațiul înconjurător.

Acum gazul interstelar este îmbogățit cu toate elementele chimice. De asemenea, trebuie subliniat faptul că elementele formate în miezul unei stele reprezintă, în medie, doar 1-2% din cantitatea totală de materie a stelei. Gazul interstelar este încă dominat de hidrogen și heliu. Următoarea generație de stele, planete, sateliții lor și comete sunt formate din materialul stelelor explodate. Astrofizica are în vedere și alte modalități de formare a elementelor grele, în special în nucleele galaxiilor. Dar acest lucru completează doar faptul de bază, care se rezumă la faptul că toate elementele grele sunt formate din elemente primare - hidrogen și heliu.

În tabelul periodic adoptat de noi sunt date denumirile rusești ale elementelor. Pentru marea majoritate a elementelor, ele sunt apropiate fonetic de latină: argon - argon, bariu - bariu, cadmiu - cadmiu etc. Aceste elemente sunt numite similar în majoritatea limbilor vest-europene. Unele elemente chimice au nume în limbi diferite complet diferit.

Toate acestea nu sunt întâmplătoare. Cele mai mari diferențe în numele acelor elemente (sau compușii lor cei mai obișnuiți) cu care o persoană s-a întâlnit în antichitate sau la începutul Evului Mediu. Acestea sunt cele șapte metale antice (aur, argint, cupru, plumb, staniu, fier, mercur, care au fost comparate cu planetele cunoscute atunci, precum și cu sulful și carbonul). Se găsesc în natură în stare liberă și mulți au primit nume care le corespund. proprietăți fizice.

Iată cea mai probabilă origine a acestor nume:

Aur

Din cele mai vechi timpuri, strălucirea aurului a fost comparată cu strălucirea soarelui (sol). De aici „aurul” rusesc. Cuvântul aurului limbi europene asociat cu zeul soare grec Helios. Latinul aurum înseamnă „galben” și este înrudit cu „Aurora” (Aurora) – zori de dimineață.

Argint

În greacă, argintul este „argyros”, de la „argos” – alb, strălucitor, strălucitor (rădăcina indo-europeană „arg” – a străluci, a fi lumină). Prin urmare - argentum. Interesant este că singura țară care poartă numele unui element chimic (și nu invers) este Argentina. Cuvintele argint, Silber și, de asemenea, argint se întorc la vechiul german silubr, a cărui origine este neclară (poate că cuvântul a venit din Asia Mică, de la asirian sarrupum - metal alb, argint).

Fier

Originea acestui cuvânt nu este cunoscută cu certitudine; conform unei versiuni, este legat de cuvântul „lamă”. Fier european, Eisen provin din sanscrita "isira" - puternic, puternic. Latinul ferrum vine de la fars, a fi greu. Denumirea de carbonat natural de fier (siderit) provine de la lat. sidereus - înstelat; într-adevăr, primul fier care a căzut în mâinile oamenilor a fost de origine meteorică. Poate că această coincidență nu este întâmplătoare.

Sulf

Originea sulfului latin este necunoscută. nume rusesc Elementul este de obicei derivat din sanscrita „sira” - galben deschis. Ar fi interesant de văzut dacă sulful are o relație cu serafinul ebraic – un plural de seraf; literal „seraph” înseamnă „ardere”, iar sulful arde bine. În rusă veche și slavonă veche, sulful este în general o substanță combustibilă, inclusiv grăsimea.

Conduce

Originea cuvântului este neclară; oricum, nimic de-a face cu un porc. Cel mai surprinzător lucru aici este că pe majoritatea limbi slave(bulgară, sârbo-croată, cehă, poloneză) plumbul se numește staniu! „Plumbul” nostru se găsește numai în limbile grupului baltic: svinas (lituaniană), svin (letonă).

Denumirea engleză pentru plumb și lood olandez sunt posibil legate de „staniul” nostru, deși din nou nu sunt conservate cu plumb otrăvitor, ci cu staniu. Latinul plumbum (tot de origine obscura) a dat cuvânt englezesc instalator - un instalator (odinioară țevile erau bătute cu plumb moale), iar numele închisorii venețiane cu acoperiș de plumb este Piombe. Potrivit unor relatări, Casanova a reușit să evadeze din această închisoare. Dar înghețata nu are nimic de-a face cu asta: înghețata vine de la numele orașului stațiune francez Plombier.

Staniu

ÎN Roma antică staniul era numit „plumb alb” (plumbum album), spre deosebire de plumbum nigrum - plumb negru sau obișnuit. Cuvântul grecesc pentru alb este alophos. Aparent, „staniul” provine de la acest cuvânt, care indica culoarea metalului. A intrat în limba rusă în secolul al XI-lea și însemna atât staniu, cât și plumb (în antichitate, aceste metale erau puțin distinse). Latinul stannum este legat de cuvântul sanscrit care înseamnă statornic, durabil. Originea staniului englezesc (precum și olandez și danez) este necunoscută.

Mercur

Latinul hydrargirum provine din cuvintele grecești „hudor” – apă și „argiros” – argint. Mercurul este numit și argint „lichid” (sau „viu”, „rapid”) în germană (Quecksilber) și în engleză veche (quicksilver), iar în bulgară mercurul este zhivak: într-adevăr, bilele de mercur strălucesc ca argintul și foarte repede " Fugi" - parcă în viață. Numele moderne în engleză (mercur) și franceză (mercur) pentru mercur provin de la numele zeului latin al comerțului, Mercur. Mercur era, de asemenea, mesagerul zeilor și, de obicei, era înfățișat cu aripi pe sandale sau pe coif. Așa că zeul Mercur a alergat la fel de repede precum mercurul strălucește. Mercur corespundea planetei Mercur, care se mișcă mai repede decât altele pe cer.

Denumirea rusă pentru mercur, conform unei versiuni, este o împrumut din arabă (prin limbile turce); Potrivit unei alte versiuni, „mercurul” este asociat cu ritu-ul lituanian - mă rostogolesc, mă rostogolesc, care a venit de la indo-european ret (x) - a alerga, a rostogoli. Lituania și Rus' erau strâns legate, iar în a doua jumătate a secolului al XIV-lea, limba rusă era limba muncii de birou în Marele Ducat al Lituaniei, precum și limba primelor monumente scrise ale Lituaniei.

Carbon

Denumirea internațională provine din latinescul carbo - cărbune, asociat cu rădăcina antică kar - foc. Aceeași rădăcină în latinescul cremare este a arde și, eventual, în rusă „arde”, „încălzire”, „arde” (în vechiul rus „ugorati” - ars, ars). De aici „cărbunele”. Să ne amintim aici și jocul arzătorului și oala ucraineană.

Cupru

Un cuvânt de aceeași origine ca miedz polonez, ceh med. Aceste cuvinte au două surse – vechea germană smida – metal (de unde fierarii germani, englezi, olandezi, suedezi și danezi – Schmied, smith, smid, smed) și grecescul „metallon” – o mină, o mină. Deci cuprul și metalul sunt rude în două linii simultan. Latinul cuprum (din care provin alte nume europene) este asociat cu insula Cipru, unde deja în secolul al III-lea î.Hr. au existat mine de cupru și a fost topit cuprul. Romanii numeau cuprul cyprium aes, un metal din Cipru. În latină târzie, cyprium a devenit cuprum. Numele multor elemente sunt asociate cu locul de extracție sau cu mineralul.

Cadmiu

A fost descoperit în 1818 de chimistul și farmacistul german Friedrich Stromeyer în carbonat de zinc, din care se obțineau medicamente la o fabrică farmaceutică. cuvânt grecesc Cadmeya a fost numită minereuri de zinc carbonat din cele mai vechi timpuri. Numele se întoarce la miticul Cadmus (Kadmos) - eroul mitologiei grecești, fratele Europei, regele ținutului Cadmeian, fondatorul Tebei, câștigătorul dragonului, din ai cărui dinți au crescut războinicii. A fost ca și cum Cadmus a fost primul care a găsit un mineral de zinc și a dezvăluit oamenilor capacitatea acestuia de a schimba culoarea cuprului în timpul topirii în comun a minereurilor lor (un aliaj de cupru și zinc este alama). Numele Cadmus se întoarce la semiticul „Ka-dem” – Orientul.

Cobalt

În secolul al XV-lea în Saxonia, printre minereurile bogate de argint, s-au găsit cristale albe sau cenușii strălucitoare ca oțelul, din care nu se putea topi metalul; amestecul lor cu minereu de argint sau cupru a interferat cu topirea acestor metale. Minereului „rău” i s-a dat numele de spiritul montan Kobold de către mineri. Cel mai probabil, acestea erau minerale de cobalt care conțin arsen - cobaltită CoAsS, sau sulfuri de cobalt skutterudite, șofrănel sau smaltine. Când sunt arse, se eliberează oxid volatil de arsenic otrăvitor. Probabil, numele spiritului rău se întoarce la grecescul „kobalos” - fum; se formează în timpul prăjirii minereurilor care conţin sulfuri de arsen. Același cuvânt pe care grecii îl numeau oameni înșelători. În 1735, mineralogul suedez Georg Brand a reușit să izoleze din acest mineral un metal necunoscut anterior, pe care l-a numit cobalt. De asemenea, a aflat că compușii acestui element anume devin albastru de sticlă - această proprietate a fost folosită chiar și în Asiria și Babilonul antic.

Nichel

Originea numelui este similară cu cobaltul. Minerii medievali l-au numit pe Nickel un spirit rău de munte, iar „Kupfernickel” (Kupfernickel, diavol de cupru) - cupru fals. Acest minereu arăta ca cuprul și a fost folosit în fabricarea sticlei pentru colorarea sticlei Culoarea verde. Dar nimeni nu a reușit să obțină cupru din el - nu era acolo. Acest minereu - cristale roșii de cupru de nichelină (pirită roșie de nichel NiAs) a fost investigat de mineralogistul suedez Axel Kronstedt în 1751 și a izolat din el un nou metal, numindu-l nichel.

Niobiu și tantal

În 1801, chimistul englez Charles Hatchet a analizat un mineral negru depozitat la British Museum și găsit în 1635 în ceea ce este acum Massachusetts, SUA. Hatchet a descoperit în mineral un oxid al unui element necunoscut, care a fost numit Columbia - în onoarea țării în care a fost găsit (la acea vreme Statele Unite nu aveau încă un nume bine stabilit și mulți îl numeau Columbia după descoperitorul continentului). Mineralul a fost numit columbit. În 1802, chimistul suedez Anders Ekeberg a izolat un alt oxid din columbit, care cu încăpățânare nu a vrut să se dizolve (cum spuneau atunci, să fie saturat) în niciun acid. „Legiuitorul” în chimia acelor vremuri, chimistul suedez Jene Jakob Berzelius, a propus denumirea metalului conținut în acest oxid de tantal. Tantalus este un erou mituri grecești antice; ca pedeapsă pentru faptele sale ilegale, stătea până la gât în apă, de care se sprijineau ramurile cu fructe, dar nu putea nici să bea, nici să se mulțumească. În mod similar, tantalul nu putea fi „sătuit” cu acid - s-a retras din el, ca apa din tantal. În ceea ce privește proprietățile, acest element a fost atât de asemănător cu columbiul, încât pentru o lungă perioadă de timp au existat dispute dacă columbiul și tantalul sunt elemente identice sau încă diferite. Abia în 1845, chimistul german Heinrich Rose a rezolvat disputa analizând mai multe minerale, inclusiv columbitul din Bavaria. El a stabilit că de fapt există două elemente cu proprietăți similare. Columbiul lui Hatchet s-a dovedit a fi un amestec al acestora, iar formula columbitului (mai precis, manganocolumbit) este (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2O6. Rosé a numit al doilea element niobiu, după fiica lui Tantalus Niobe. Cu toate acestea, până la jumătatea secolului al XX-lea, simbolul Cb a rămas în tabelele americane ale elementelor chimice: acolo a stat în locul niobiului. Iar numele de Hatchet este imortalizat în numele hatchit-ului mineral.

Prometiu

A fost „descoperit” de multe ori în diferite minerale în căutarea elementului de pământ rar lipsă, care trebuia să ocupe un loc între neodim și samariu. Dar toate aceste descoperiri s-au dovedit a fi false. Pentru prima dată, veriga lipsă din lanțul de lantanide a fost descoperită în 1947 de cercetătorii americani J. Marinsky, L. Glendenin și C. Coryell, care au separat cromatografic produsele de fisiune a uraniului într-un reactor nuclear. Soția lui Coriella a sugerat ca elementul descoperit să fie numit promethium, după Prometeu, care a furat focul de la zei și l-a dat oamenilor. Aceasta a subliniat puterea formidabilă conținută în „focul” nuclear. Soția cercetătorului avea dreptate.

Toriu

În 1828 Y.Ya. Berzelius a descoperit într-un mineral rar trimis din Norvegia, un compus dintr-un element nou, pe care l-a numit toriu - în onoarea zeului vechi nordic Thor. Adevărat, Berzelius a venit cu acest nume încă din 1815, când a „descoperit” din greșeală toriu într-un alt mineral din Suedia. Acesta a fost cazul rar când cercetătorul însuși a „închis” elementul pe care se presupune că l-a descoperit (în 1825, când s-a dovedit că Berzelius avea anterior fosfat de ytriu). Noul mineral se numea thorit, era silicatul de toriu ThSiO4. Toriul este radioactiv; timpul său de înjumătățire este de 14 miliarde de ani, produs final dezintegrare - plumb. Cantitatea de plumb dintr-un mineral de toriu poate fi folosită pentru a determina vârsta acestuia. Astfel, vârsta unuia dintre mineralele găsite în Virginia s-a dovedit a fi de 1,08 miliarde de ani.

Titan

Se crede că acest element a fost descoperit de chimistul german Martin Klaproth. În 1795, el a descoperit un oxid dintr-un metal necunoscut în mineralul rutil, pe care l-a numit titan. Titani - în mitologia greacă antică, uriașii cu care au luptat zeii olimpici. Doi ani mai târziu, s-a dovedit că elementul „menakin”, care a fost descoperit în 1791 de chimistul englez William Gregor în mineralul ilmenit (FeTiO3), este identic cu titanul lui Klaproth.

Vanadiu

Descoperit în 1830 de chimistul suedez Nils Sefström în zgura de furnal. Numit după zeița nordică a frumuseții Vanadis, sau Vanadis. În acest caz, s-a dovedit, de asemenea, că vanadiul a fost descoperit înainte și chiar de mai multe ori - de mineralogul mexican Andree Manuel del Rio în 1801 și de chimistul german Friedrich Wöhler, cu puțin timp înainte de descoperirea lui Sefstrom. Dar del Rio însuși și-a abandonat descoperirea, hotărând că are de-a face cu crom, iar Wöhler a fost împiedicat să-și termine munca din cauza unei boli.

uraniu, neptuniu, plutoniu

În 1781, astronomul englez William Herschel a descoperit o nouă planetă, care a fost numită Uranus - după zeul antic al cerului grecesc Uranus, bunicul lui Zeus. În 1789, M. Klaproth a izolat o substanță grea neagră din mineralul rășină blendă, pe care l-a confundat cu metal și, conform tradiției alchimiștilor, i-a „legat” numele recent. planetă deschisă. Și a redenumit amestecul de rășină în smoală de uraniu (cu ea au lucrat Curies). Doar 52 de ani mai târziu, s-a dovedit că Klaproth nu a primit uraniu în sine, ci oxidul său UO2.

În 1846, astronomii au descoperit o nouă planetă prezisă cu puțin timp înainte de astronomul francez Le Verrier. Ea a fost numită Neptun - după zeul antic grec al regatului subacvatic. Când, în 1850, s-a descoperit un nou metal într-un mineral adus în Europa din Statele Unite, s-a sugerat să-i fie numit neptunium, sub impresia descoperirii astronomilor. Cu toate acestea, curând a devenit clar că era niobiu, care fusese deja descoperit mai devreme. Despre „neptuniu” a fost uitat aproape un secol, până când a fost descoperit un nou element în produsele iradierii uraniului cu neutroni. Și așa cum Neptun îl urmează pe Uranus în Sistemul Solar, tot așa în tabelul elementelor, neptuniul (nr. 93) a apărut după uraniu (nr. 92).

În 1930, a fost descoperită a noua planetă a sistemului solar, prezisă de astronomul american Lovell. Ea a fost numită Pluto - după zeul antic grec al lumii interlope. Prin urmare, era logic să se numească următorul element după neptunium plutoniu; a fost obtinut in 1940 ca urmare a bombardamentului de uraniu cu nuclee de deuteriu.

Heliu

De obicei, se scrie că Jansen și Lockyer au descoperit-o prin metoda spectrală, observând o eclipsă totală de soare în 1868. De fapt, totul nu a fost atât de simplu. La câteva minute după încheierea eclipsei de soare, pe care fizicianul francez Pierre Jules Jansen a observat-o la 18 august 1868 în India, a putut vedea pentru prima dată spectrul proeminențelor solare. Observații similare au fost făcute de astronomul englez Joseph Norman Lockyer pe 20 octombrie a aceluiași an la Londra, subliniind că metoda lui face posibilă studierea atmosferei solare în perioadele de neeclipsare. Noi studii ale atmosferei solare au făcut o mare impresie: în cinstea acestui eveniment, Academia de Științe din Paris a emis un decret privind baterea unei medalii de aur cu profilurile oamenilor de știință. În același timp, nu s-a vorbit despre niciun element nou.

Astronomul italian Angelo Secchi a atras atenția pe 13 noiembrie a aceluiași an asupra unei „linii remarcabile” în spectrul solar, în apropierea binecunoscutei linii galbene D a sodiului. El a sugerat că această linie este emisă de hidrogen în condiții extreme. Abia în ianuarie 1871, Lockyer a sugerat că această linie ar putea aparține unui nou element. Pentru prima dată cuvântul „heliu” a fost rostit în discursul său de către președintele Asociației Britanice pentru Avansarea Științelor, William Thomson, în iulie același an. Numele a fost dat de numele vechiului zeu soare grec Helios. În 1895, chimistul englez William Ramsay a colectat un gaz necunoscut izolat din mineralul uraniu cleveita în timpul tratamentului cu acid și, folosind Lockyer, l-a investigat prin metoda spectrală. Drept urmare, pe Pământ a fost descoperit și un element „solar”.

Zinc

Cuvântul „zinc” a fost introdus în limba rusă de către M.V. Lomonosov - din germanul Zink. Probabil provine din vechiul germanic tinka - alb, într-adevăr, cel mai comun preparat de zinc - oxidul ZnO („lana filozofică” a alchimiștilor) are o culoare albă.

Fosfor

Când în 1669 alchimistul din Hamburg Henning Brand a descoperit modificarea albă a fosforului, a fost uimit de strălucirea acestuia în întuneric (de fapt, nu fosforul strălucește, ci vaporii săi când sunt oxidați de oxigenul atmosferic). Noua substanță a fost numită, care în greacă înseamnă „purtător de lumină”. Deci „semafor” este lingvistic același cu „Lucifer”. Apropo, grecii l-au numit pe Phosphoros Venus de dimineață, care prefigura răsăritul soarelui.

Arsenic

Numele rusesc este cel mai probabil asociat cu otrava care a otrăvit șoarecii, printre altele, arsenicul gri seamănă cu un șoarece la culoare. Latinul arsenicum se întoarce la grecescul „arsenikos” – masculin, probabil datorită acțiunii puternice a compușilor acestui element. Și de ce au fost folosite, datorită ficțiunii, toată lumea știe.

Antimoniu

În chimie, acest element are trei nume. cuvânt rusesc„antimoniu” provine din turcul „surme” - frecarea sau înnegrirea sprâncenelor în vremuri străvechi, sulfura de antimoniu neagră măcinată subțire Sb2S3 a servit în acest scop („Tu postești, nu sprâncenele de antimoniu.” - M. Tsvetaeva). Denumirea latină a elementului (stibium) provine din grecescul „stibi” – un produs cosmetic pentru creionul de ochi și tratamentul bolilor oculare. Sărurile acidului de antimoniu sunt numite antimoniți, numele este posibil asociat cu „antemonul” grecesc - o floare de intercreșteri de cristale asemănătoare cu ace de luciu de antimoniu Sb2S2 care arată ca niște flori.

Bismut

Aceasta este probabil o „weisse Masse” germană distorsionată - o masă albă din cele mai vechi timpuri au fost cunoscute pepite albe de bismut cu o tentă roșiatică. Apropo, în limbile vest-europene (cu excepția germană), numele elementului începe cu „b” (bismut). Înlocuirea latinului „b” cu „v” rusesc este un fenomen comun Abel - Abel, Busuioc - Busuioc, basilisc - bazilisc, Barbara - Barbara, barbarie - barbarie, Benjamin - Benjamin, Bartolomeu - Bartolomeu, Babilon - Babilon, Bizanț - Bizanț , Liban - Liban, Libia - Libia, Baal - Baal, alfabet - alfabet ... Poate că traducătorii au crezut că grecescul „beta” este rusul „în”.

Originea elementelor chimice în Univers

Crearea elementelor chimice pe Pământ

Toata lumea stie tabelul periodic al elementelor chimice - masa Mendeleev . Există o mulțime de elemente acolo și fizicienii lucrează continuu pentru a crea din ce în ce mai mult transuraniu greu elemente . Există multe lucruri interesante în fizica nucleară legate de stabilitatea acestor nuclee. Există tot felul de insule de stabilitate și oamenii care lucrează la acceleratoarele corespunzătoare încearcă să creeze chimic elemente cu numere atomice foarte mari. Dar toate acestea elemente trăiește foarte puțin timp. Adică, puteți crea mai multe nuclee ale acestuia element , ai timp să explorezi ceva, să demonstrezi că l-ai sintetizat cu adevărat și ai descoperit asta element . Obține dreptul de a-i da un nume, poate obține Premiul Nobel. Dar în natura acestora elemente chimice se pare că nu, dar de fapt pot apărea în unele procese. Dar complet în cantități neglijabile și în scurt timp se dezintegrează. Prin urmare, în Univers , practic vedem elemente incepand cu uraniu si bricheta.

Evoluția Universului

Dar Univers al nostru evoluează. Și, în general, de îndată ce vii la ideea unui fel de schimbare globală, ajungi inevitabil la ideea că tot ce vezi în jurul tău, într-un sens sau altul, devine muritor. Și dacă, în sensul de oameni, animale și lucruri, ne-am resemnat cumva cu asta, atunci uneori ni se pare ciudat să facem pasul următor. De exemplu, apa este întotdeauna apă sau fierul este întotdeauna fier?! Răspunsul este nu, pentru că evoluează Univers în general și cândva, desigur, nu exista pământ, de exemplu, și toate părțile sale constitutive erau împrăștiate pe un fel de nebuloasă din care s-a format sistemul solar. Este necesar să mergem din ce în ce mai înapoi și se va dovedi că odată nu a existat doar Mendeleev și tabelul său periodic, dar nu au fost incluse elemente în el. Din moment ce noastre Univers s-a născut după ce a trecut printr-o stare foarte fierbinte, foarte densă. Și când este cald și dens, toate structurile complexe sunt distruse. Și așa, într-o istorie foarte timpurie Univers nu existau substanțe stabile cunoscute nouă, sau chiar particule elementare.

Originea elementelor chimice ușoare în Univers

Formarea unui element chimic - hidrogen

La fel de Universul se extindea , s-a răcit și a devenit mai puțin dens, au apărut câteva particule. Aproximativ vorbind, cu fiecare masă a unei particule, putem compara energia conform formulei E=mc 2 . Putem atribui o temperatură fiecărei energie, iar atunci când temperatura scade sub această energie critică, particula poate deveni stabilă și poate exista.
Respectiv Universul se extinde , se răcește și apare în mod natural primul din tabelul periodic hidrogen . Pentru că este doar un proton. Adică au apărut protonii și putem spune asta hidrogen . In acest sens Univers pe 100% este format din hidrogen, plus materie întunecată, plus energie întunecată, plus multă radiație. Dar de materie obișnuită există doar hidrogen . Apărea protoni , începe să apară neutroni . Neutroni putin mai greu protoni iar asta duce la neutroni apare puțin mai puțin. Pentru a avea niște factori temporari în cap, vorbim despre primele fracțiuni de secundă de viață Univers .

„Primele trei minute”
A apărut protoni Și neutroni pare să fie fierbinte și strâns. Si cu proton Și neutroni poti incepe reactii termonucleare, ca in intestinele stelelor. Dar, de fapt, este încă prea cald și dens. Prin urmare, trebuie să așteptați puțin și undeva din primele secunde de viață Univers si pana in primele minute. Există o carte a lui Weinberg cunoscută, numită „Primele trei minute”și este dedicat acestei etape din viață Univers .

Originea elementului chimic - heliu

În primele minute încep să aibă loc reacții termonucleare, pentru că toate Univers similar cu intestinele unei stele și pot avea loc reacții termonucleare. începe să se formeze izotopi ai hidrogenului – deuteriu și în mod corespunzător tritiu . Cele mai grele încep să se formeze. elemente chimice – heliu . Dar este dificil să mergi mai departe, deoarece nucleele stabile cu numărul de particule 5 Și 8 Nu. Și se dovedește o priză atât de complicată.
Imaginați-vă că aveți o cameră plină cu piese Lego și că trebuie să alergați și să colectați structuri. Dar detaliile se împrăștie sau camera se extinde, adică cumva totul se mișcă. Îți este greu să asamblați piesele și, în plus, de exemplu, ați pliat două, apoi ați pliat încă două. Dar să lipiți al cincilea nu funcționează. Și așa în aceste prime minute de viață Univers , practic, are timp doar să se formeze heliu , puțin litiu , puțin deuteriu ramane. Pur și simplu se arde în aceste reacții, se transformă în același heliu .
Deci asta e practic Univers pare a fi compus din hidrogen Și heliu , după primele minute din viață. Plus deloc un numar mare de elemente ceva mai grele. Și, parcă, în acest stadiu inițial al formării tabelului periodic s-a încheiat. Și e o pauză până când apar primele stele. În stele se dovedește din nou fierbinte și dens. Se creează condiții pentru a continua fuziunea termonucleara . Și vedetele în cea mai mare parte a vieții lor sunt angajate în fuziune heliu din hidrogen . Adică este încă un joc cu primele două elemente. Prin urmare, datorită existenței stelelor, hidrogen devine mai mic heliu devine mai mare. Dar este important să înțelegem că, în cea mai mare parte, substanța din Univers nu este în stele. În mare parte materie obișnuită împrăștiată peste tot Univers în nori de gaz fierbinte, în clustere de galaxii, în filamente între clustere. Și acest gaz nu se poate transforma niciodată în stele, adică în acest sens, Univers va rămâne în continuare, constând în principal din hidrogen Și heliu . Dacă vorbim de materie obișnuită, dar pe acest fond, la nivel procentual, cantitatea de elemente chimice ușoare scade, iar cantitatea de elemente grele crește.

Nucleosinteza stelară

Și așa după epoca originalului nucleosinteză , era stelare nucleosinteză care continuă până în zilele noastre. Într-o stea, la început hidrogen se transformă în heliu . Dacă condițiile permit, iar condițiile sunt temperatura și densitatea, atunci vor avea loc următoarele reacții. Cu cât ne deplasăm mai departe de-a lungul tabelului periodic, cu atât este mai dificil să începem aceste reacții, cu atât mai mult condiții extreme Necesar. Condițiile sunt create singure într-o stea. Steaua se apasă pe ea însăși, energia sa gravitațională este echilibrată cu ea energie interna legate de presiunea gazului și de studiu. În consecință, cu cât steaua este mai grea, cu atât se strânge mai mult și obține o temperatură și densitate mai ridicate în centru. Și pot apărea următoarele reactii atomice .

Evoluția chimică a stelelor și galaxiilor

În Soare după fuziune heliu , următoarea reacție va începe, se va forma carbon Și oxigen . Reacțiile ulterioare nu vor avea loc și Soarele se va transforma în oxigen-carbon pitic alb . Dar, în același timp, straturile exterioare ale Soarelui, deja îmbogățite în reacția de fuziune, vor fi aruncate. Soarele se va transforma într-o nebuloasă planetară, straturile exterioare se vor despărți. Și, în cea mai mare parte, așa pot intra în următoarea generație de stele materialele aruncate, după ce se amestecă cu materia mediului interstelar. Deci stelele au o astfel de evoluție. Există o evoluție chimică galaxii , fiecare stea succesivă formată, în medie, conține tot mai multe elemente grele. Prin urmare, primele stele care s-au format din pur hidrogen Și heliu , ei, de exemplu, nu puteau avea planete de piatră. Pentru că nu era nimic de făcut din ei. Era necesar ca ciclul de evoluție al primelor stele să treacă și aici este important ca stelele masive să evolueze cel mai repede.

Originea elementelor chimice grele în Univers

Originea elementului chimic - fier

soarele si al lui cu normă întreagă aproape viata 12 miliarde ani. Și stele masive trăiesc câteva milion ani. Ele aduc reacții la glandă , și explodează la sfârșitul vieții lor. În timpul exploziei, cu excepția miezului cel mai interior, toată materia este aruncată și, prin urmare, o cantitate mare este aruncată, în mod natural, și hidrogen , care a rămas nereciclată în straturile exterioare. Dar este important ca o cantitate mare să fie aruncată oxigen , siliciu , magneziu , este suficient elemente chimice grele , chiar înainte de a ajunge glandă si cele legate de el nichel Și cobalt . Elemente foarte evidentiate. Poate că următoarea poză este memorabilă din timpul școlii: numărul element chimic și eliberarea de energie în timpul reacțiilor de fuziune sau dezintegrare și acolo se obține un astfel de maxim. ȘI fier, nichel, cobalt sunt chiar în vârf. Aceasta înseamnă că prăbușirea elemente chimice grele profitabil până la glandă , sinteza din plămâni este, de asemenea, benefică fierului. Mai multă energie trebuie cheltuită. În consecință, ne mișcăm din partea hidrogenului, din partea elementelor ușoare, iar reacția de fuziune termonucleară în stele poate ajunge la fier. Ele trebuie să meargă cu eliberarea de energie.
Când o stea masivă explodează, fier în general nu se aruncă. Rămâne în nucleul central și se transformă în stea neutronică sau gaură neagră . Dar sunt aruncate elemente chimice mai grele decât fierul . Fierul este aruncat în alte explozii. Piticile albe pot exploda, ceea ce rămâne, de exemplu, de la Soare. În sine, o pitică albă este un obiect foarte stabil. Dar are o masă limitativă atunci când își pierde această stabilitate. Începe reacția de fuziune carbon .

explozie de supernova
Și dacă este o stea obișnuită, este un obiect foarte stabil. L-ați încălzit ușor în centru, va reacționa la asta, se va extinde. Temperatura din centru va scădea și totul se va regla de la sine. Indiferent cum este încălzit sau răcit. Si aici pitic alb nu pot face asta. Ai declanșat o reacție, el vrea să se extindă, dar nu poate. Prin urmare, reacția termonucleară acoperă rapid întreaga pitică albă și explodează în întregime. Se dovedește explozie de supernova de tip 1A și este o supernovă foarte bună, foarte importantă. L-au lăsat să se deschidă. Dar cel mai important este că în timpul acestei explozii, piticul este complet distrus și o mulțime de glandă . Toate glandele în jur, toate cuiele, nucile, topoarele și tot fierul din interiorul nostru, poți să-ți înțepe degetul și să-l privești sau să gusti. Deci asta este tot fier luate de la piticele albe.

Originea elementelor chimice grele

Dar există elemente și mai grele. Unde sunt sintetizate? Multă vreme s-a crezut că locul principal al sintezei este mai mult elemente grele , Acest explozii de supernove asociat cu stele masive. În timpul exploziei, adică atunci când este multă energie în plus, când tot felul de plus neutroni , este posibil să se efectueze reacții nefavorabile din punct de vedere energetic. Doar că condițiile s-au dezvoltat în acest fel, iar în această substanță în expansiune pot avea loc reacții care sintetizează suficient elemente chimice grele . Și chiar merg. Mulți elemente chimice , mai grele decât fierul, se formează în acest fel.
În plus, chiar și stele care nu explodează, la un anumit stadiu al evoluției lor, când s-au transformat în giganți roșii poate sintetiza elemente grele . În ele au loc reacții termonucleare, în urma cărora se formează un pic de neutroni liberi. Neutroni , in acest sens, o particula foarte buna, deoarece nu are sarcina, poate patrunde cu usurinta in nucleul atomic. Și după ce a pătruns în nucleu, atunci neutronul se poate transforma în proton . Și, în consecință, elementul va sări la următoarea celulă în tabelul periodic . Acest proces este destul de lent. Se numeste s-proces , din cuvântul încet - încet. Dar este destul de eficient și multe elemente chimice sunt sintetizate în giganții roșii în acest fel. Și în supernove merge proces r , adică rapid. Cât de mult, totul se întâmplă într-adevăr într-un timp foarte scurt.
Recent s-a dovedit că mai există altul un loc bun pentru procesul r, fără legătură cu explozie de supernova . Există un alt fenomen foarte interesant - fuziunea a două stele neutronice. Stelelor le place foarte mult să se nască în perechi, iar stelele masive se nasc, în cea mai mare parte, în perechi. 80-90% stele masive se nasc în sisteme duble. Ca urmare a evoluției, dublurile pot fi distruse, dar unele ajung la final. Și dacă am avea în sistem 2 stele masive, putem obține un sistem de două stele neutronice. După aceea, ele vor converge datorită emisiei undelor gravitaționale și, în cele din urmă, vor fuziona.
Imaginează-ți că iei un obiect de mărime 20 km cu o masă de o masă și jumătate a Soarelui și aproape cu viteza luminii , aruncați-l pe alt obiect similar. Chiar și cu o formulă simplă, energia cinetică este (mv 2)/2 . Dacă ca m tu inlocuieste zici 2 masa soarelui, ca v pune un al treilea viteza luminii , puteți calcula și obține absolut energie fantastică . De asemenea, va fi eliberat sub formă de unde gravitaționale, cel mai probabil în instalație LIGO vedem deja astfel de evenimente, dar încă nu știm despre el. Dar, în același timp, din moment ce obiectele reale se ciocnesc, există într-adevăr o explozie. Se eliberează multă energie în gama gamma , V raze X gamă. În general, toate intervalele și o parte din această energie merge la sinteza elementelor chimice .

Originea elementului chimic - aurul

Originea elementului chimic aur
Iar calculele moderne, ele sunt în cele din urmă confirmate de observații, arată că, de exemplu, aur se naște în astfel de reacții. Un astfel de proces exotic precum fuziunea a două stele neutronice este într-adevăr exotic. Chiar si in asa ceva sistem mare ca ale noastre Galaxie , apare cândva în 20-30 o mie de ani. Pare destul de rar, totuși, suficient pentru a sintetiza ceva. Ei bine, sau invers, putem spune că se întâmplă atât de rar, și prin urmare aur atât de rar și de scump. În general, este clar că mulți elemente chimice sunt destul de rare, deși sunt adesea mai importante pentru noi. Există tot felul de metale pământuri rare care sunt folosite în smartphone-urile dvs. și omul modern ar prefera să se descurce fără aur decât fără un smartphone. Toate aceste elemente sunt puține, deoarece se nasc în unele procese astrofizice rare. Și în cea mai mare parte, toate aceste procese, într-un fel sau altul, sunt asociate cu stelele, cu evoluția lor mai mult sau mai puțin calmă, dar cu stadii târzii, explozii de stele masive, cu explozii. pitice albe sau state stele neutronice .

Procesul de formare a elementelor chimice în Univers este indisolubil legat de evoluția Universului. Ne-am familiarizat deja cu procesele care au loc în apropierea „Big Bang-ului”, cunoaștem câteva detalii despre procesele care au avut loc în „supa primordială” de particule elementare. Primii atomi de elemente chimice, care se află la începutul tabelului lui D. I. Mendeleev (hidrogen, deuteriu, heliu), au început să se formeze în Univers chiar înainte de apariția primei generații de stele. A fost în stele, adâncurile lor, s-au încălzit din nou (după Big Bang, temperatura Universului a început să scadă rapid) la miliarde de grade și s-au produs nucleele elementelor chimice care urmează heliului. Având în vedere importanța stelelor ca surse, generatoare de elemente chimice, vom avea în vedere câteva etape evolutie stelar. Fără înțelegerea mecanismelor de formare a stelelor și a evoluției stelelor, este imposibil să ne imaginăm procesul de formare a elementelor grele, fără de care, în cele din urmă, viața nu ar fi apărut. Fără stele din Univers, o plasmă de hidrogen-heliu ar fi existat pentru totdeauna, în care organizarea vieții este evident imposibilă (la nivelul actual de înțelegere a acestui fenomen).

Am observat anterior trei fapte observaționale sau teste ale cosmologiei moderne, extinzându-se pe sute de parsecs, acum subliniem a patra - abundența elementelor chimice ușoare în spațiu. Trebuie subliniat faptul că formarea elementelor ușoare în primele trei minute și abundența lor în Universul modern a fost calculată pentru prima dată în 1946 de o trinitate internațională de oameni de știință remarcabili: americanul Alpher, germanul Hans Bethe și rusul Georgy Gamow. De atunci, fizicienii implicați în atomic și fizica nucleara, au calculat în mod repetat formarea elementelor luminoase în Universul timpuriu și abundența lor astăzi. Se poate argumenta că model standard nucleosinteza este bine susținută de observații.

Evoluția stelelor. Mecanismul de formare și evoluție a principalelor obiecte ale Universului - stelele, a fost studiat cel mai mult xoponio. Aici, oamenii de știință au fost ajutați de posibilitatea de a observa un număr imens de stele în diferite stadii de dezvoltare – de la naștere până la moarte – inclusiv multe așa-numite „asocieri stelare” – grupuri de stele născute aproape simultan. A ajutat, de asemenea, „simplitatea” comparativă a structurii stelei, care se poate adapta cu succes la descrierea teoretică și la simularea pe computer.

Stelele se formează din nori de gaz, care, în anumite circumstanțe, se despart în „grămădițe” separate, care sunt comprimate în continuare sub influența propriei gravitații. Comprimarea gazului sub influența propriei gravitații este împiedicată de creșterea presiunii. În cazul compresiei adiabatice, temperatura trebuie să crească și ea - energia de legare gravitațională este eliberată sub formă de căldură. Atâta timp cât norul este rarefiat, toată căldura scapă cu ușurință prin radiație, dar în miezul dens al condensului, îndepărtarea căldurii este dificilă și se încălzește rapid. Creșterea corespunzătoare a presiunii încetinește compresia miezului și continuă să apară numai datorită gazului care continuă să cadă pe steaua născută. Pe măsură ce masa crește, presiunea și temperatura din centru cresc, până când în cele din urmă aceasta din urmă atinge o valoare de 10 milioane Kelvin. În acel moment, în centrul stelei încep reacțiile nucleare, transformând hidrogenul în heliu, care mențin starea staționară a stelei nou formate timp de milioane, miliarde sau zeci de miliarde de ani, în funcție de masa stelei.

Steaua se transformă într-un reactor termonuclear imens, în care, în general, aceeași reacție pe care o persoană a învățat să o efectueze numai într-o versiune necontrolată - într-o bombă cu hidrogen, se desfășoară în mod constant și stabil. Căldura degajată în timpul reacției stabilizează steaua, menținând presiunea internă și împiedicând contracția ei ulterioară. O mică creștere aleatorie a reacției „umflă” ușor steaua, iar scăderea corespunzătoare a densității duce din nou la o slăbire a reacției și la stabilizarea procesului. Steaua „arde” cu luminozitate aproape constantă.

Temperatura și puterea de radiație a unei stele depind de masa sa și depind neliniar. Aproximativ vorbind, cu o creștere a masei unei stele de 10 ori, puterea radiației sale crește de 100 de ori. Prin urmare, stelele mai masive și mai fierbinți își consumă rezervele de combustibil mult mai repede decât cele mai puțin masive și trăiesc o viață relativ scurtă. Limita inferioară a masei unei stele, la care este încă posibil să se atingă temperaturi suficiente pentru declanșarea reacțiilor termonucleare în centru, este de aproximativ 0,06 solar. Limita superioară este de aproximativ 70 de mase solare. În consecință, cele mai slabe stele strălucesc de câteva sute de ori mai slab decât Soarele și pot străluci astfel timp de o sută de miliarde de ani, mult mai mult decât perioada de existență a Universului nostru. Stele fierbinți masive pot străluci de un milion de ori mai puternic decât Soarele și pot trăi doar câteva milioane de ani. Timpul existenței stabile a Soarelui este de aproximativ 10 miliarde de ani, iar din această perioadă a trăit jumătate până acum.

Stabilitatea unei stele este ruptă atunci când o parte semnificativă a hidrogenului din interiorul ei se arde. Se formează un miez de heliu lipsit de hidrogen, iar arderea hidrogenului continuă într-un strat subțire pe suprafața sa. În același timp, miezul se contractă, în centrul presiunii sale și crește temperatura, în același timp, straturile superioare ale stelei, situate deasupra stratului de ardere a hidrogenului, dimpotrivă, se extind. Diametrul stelei crește, iar densitatea medie scade. Datorită creșterii suprafeței radiante, luminozitatea sa totală crește încet, deși temperatura de suprafață a stelei scade. Steaua se transformă într-o gigantă roșie. La un moment dat, temperatura și presiunea din interiorul miezului de heliu sunt suficiente pentru a începe următoarele reacții de sinteză a elementelor mai grele - carbon și oxigen din heliu, iar în etapa următoare chiar și mai grele. În adâncurile unei stele se pot forma multe elemente din hidrogen și heliu. Sistem periodic, dar numai până la elementele grupului de fier, care are cea mai mare energie de legare per particulă. Elementele mai grele se formează în alte procese mai rare, și anume în exploziile supernovelor și a stelelor parțial noi și, prin urmare, sunt puține în natură.

Observăm o împrejurare interesantă, paradoxală, la prima vedere. Atâta timp cât hidrogenul arde în apropierea centrului stelei, temperatura acolo nu se poate ridica până la pragul reacției cu heliu. Pentru a face acest lucru, este necesar ca arderea să se oprească, iar miezul stelei să înceapă să se răcească! Miezul de răcire al stelei se contractă, în timp ce puterea câmpului gravitațional crește și se eliberează energie gravitațională, care încălzește substanța. Cu puterea câmpului crescută, este necesară o temperatură mai mare, astfel încât presiunea să poată rezista la compresie, iar energia gravitațională este suficientă pentru a asigura această temperatură. Avem un paradox similar atunci când reducem nava spatiala: pentru a-l transfera pe o orbită inferioară, trebuie încetinit, dar în același timp se dovedește a fi mai aproape de Pământ, unde gravitația este mai puternică, iar viteza sa va crește. Răcirea crește temperatura, iar frânarea crește viteza! Natura este plină de astfel de paradoxuri și este departe de a fi întotdeauna posibil să ai încredere în „bunul simț”.

După începerea arderii heliului, consumul de energie este foarte mare rapid, deoarece randamentul energetic al tuturor reacțiilor cu elemente grele este mult mai mic decât în reacția de ardere a hidrogenului și, în plus, luminozitatea totală a stelei în aceste etape crește semnificativ. Dacă hidrogenul arde de miliarde de ani, atunci heliul pentru milioane și toate celelalte elemente nu mai mult de mii de ani. Când toate reacțiile nucleare din interiorul unei stele se sting, nimic nu poate împiedica contracția gravitațională a acesteia și se întâmplă catastrofal de repede (se prăbușește, după cum se spune). Straturile superioare cad spre centru cu accelerație de cădere liberă (valoarea acesteia depășește accelerația de cădere a pământului cu multe ordine de mărime din cauza diferenței de masă incomensurabile), eliberând o energie gravitațională uriașă. Substanța este comprimată. O parte din ea, trecând într-o nouă stare de densitate mare, formează o stea rămășiță, iar o parte (de obicei mare) este aruncată în spațiu sub forma unei unde de șoc reflectate cu mare viteză. Are loc o explozie de supernovă. (Pe lângă energia gravitațională, energia cinetică a undei de șoc contribuie și la arderea termonucleară a unei părți din hidrogenul rămas în straturile exterioare ale stelei, atunci când gazul care căde este comprimat în apropierea miezului stelar - o explozie de un apare o „bombă cu hidrogen” grandioasă).

În ce stadiu al evoluției unei stele se va opri compresia și care va fi rămășița unei supernove, toate aceste opțiuni depind de masa acesteia. Dacă această masă este mai mică de 1,4 mase solare, va fi o pitică albă, o stea cu o densitate de 10 9 kg/m 3 , care se răcește încet, fără surse interne de energie. Este ținut de la o comprimare ulterioară de presiunea gazului de electroni degenerat. Cu o masă mai mare (până la aproximativ 2,5 solare), se formează o stea neutronică (existența lor a fost prezisă de marele fizician sovietic, laureatul Nobel Lev Landau) cu o densitate aproximativ egală cu densitatea. nucleul atomic. stele neutronice au fost descoperiți ca așa-numiții pulsari. Cu o masă inițială și mai mare a stelei, se formează o gaură neagră - un obiect care se contractă necontrolat pe care niciun obiect, chiar și lumina, nu îl poate părăsi. În timpul exploziilor de supernove are loc formarea de elemente mai grele decât fierul, pentru care sunt necesare fluxuri extrem de dense de particule de înaltă energie pentru ca ciocnirile cu mai multe particule să fie suficient de probabile. Tot materialul din această lume este descendenții supernovelor, inclusiv oamenii, deoarece atomii din care suntem compuși, au apărut cândva în timpul exploziilor supernovelor.

Astfel, stelele nu sunt doar o sursă puternică de energie de înaltă calitate, a cărei împrăștiere contribuie la apariția structurilor complexe, inclusiv a vieții, ci și a reactoarelor în care este produs întregul tabel periodic - materialul necesar pentru aceste structuri. Explozia unei stele care își încheie viața aruncă în spațiu o cantitate uriașă de diferite elemente mai grele decât hidrogenul și heliul, care se amestecă cu gazul galactic. În timpul vieții Universului, multe stele și-au pus capăt vieții. Toate stelele, cum ar fi Soarele și mai masive, care au apărut din gazul primar, și-au trecut deja calea vieții. Așa că acum Soarele și stelele similare sunt stele din a doua generație (și poate a treia), îmbogățite semnificativ în elemente grele. Fără o astfel de îmbogățire, este puțin probabil să se fi putut forma planete în jurul lor. tip pământ si viata.

Iată informații despre prevalența unor elemente chimice în Univers:

După cum puteți vedea din acest tabel, hidrogenul și heliul sunt elementele chimice predominante în prezent (aproape 75% și 25% fiecare). Cu toate acestea, conținutul relativ scăzut de elemente grele s-a dovedit a fi suficient pentru formarea vieții (cel puțin pe una dintre insulele Universului lângă o stea „obișnuită”, Soarele - o pitică galbenă). Pe lângă ceea ce am menționat deja mai devreme, trebuie să ne amintim că în spațiul deschis există raze cosmice, care de fapt sunt fluxuri de particule elementare, în primul rând electroni și protoni de diferite energii. În unele zone ale spațiului interstelar există zone locale de concentrare crescută a materiei interstelare, numite nori interstelari. Spre deosebire de compoziția plasmei a unei stele, materia norilor interstelari conține deja (acest lucru este dovedit de numeroase observații astronomice) molecule și ioni moleculari. De exemplu, au fost descoperiți nori interstelari de hidrogen molecular H 2, iar compuși precum ionul hidroxil OH, moleculele de CO, moleculele de apă etc. sunt prezenți foarte des în spectrele de absorbție. Acum numărul de compuși chimici găsiți în norii interstelari este peste o sută. Sub influența radiațiilor externe și fără ea, diverse reacții chimice, adesea astfel încât este imposibil de implementat pe Pământ din cauza condițiilor speciale din mediul interstelar. Probabil cu aproximativ 5 miliarde de ani în urmă, când noastre sistem solar, materialul primar în formarea planetelor au fost aceleași molecule simple pe care le observăm acum în alți nori interstelari. Cu alte cuvinte, procesul de evoluție chimică, care a început în norul interstelar, a continuat apoi pe planete. Deși unii nori interstelari s-au găsit acum destul de complexi molecule organice, probabil, evoluția chimică a dus la apariția materiei „vii” (adică, celule cu mecanisme de auto-organizare și ereditate) doar pe planete. Este foarte greu de imaginat organizarea vieții în volumul norilor interstelari.

Evoluția chimică planetară.

Luați în considerare procesul de evoluție chimică de pe Pământ. Atmosfera primară a Pământului conținea în principal cei mai simpli compuși de hidrogen H 2 , H 2 O, NH 3 , CH 4 . În plus, atmosfera era bogată în gaze inerte, în primul rând heliu și neon. În prezent, abundența gazelor nobile de pe Pământ este neglijabilă, ceea ce înseamnă că acestea au disonat odată în spațiul interplanetar. Atmosfera noastră modernă este de origine secundară. Prima data compoziție chimică atmosfera diferă puțin de cea primară. După formarea hidrosferei, amoniacul NH 3 practic a dispărut din atmosferă, dizolvat în apă, hidrogenul atomic și molecular a scăpat în spațiul interplanetar, atmosfera a fost saturată în principal cu azot N. Saturația atmosferei cu oxigen s-a produs treptat, mai întâi datorită la disocierea moleculelor de apă prin radiația ultravioletă a Soarelui, apoi, și principal prin fotosinteza plantelor.

Este posibil ca unii materie organică a fost adus pe Pământ în timpul căderii meteoriților și, eventual, chiar a cometelor. De exemplu, cometele conțin compuși precum N, NH 3 , CH 4 etc. Se știe că vârsta Scoarta terestra aproximativ egal cu 4,5 miliarde de ani. Există, de asemenea, date geologice și geochimice care indică faptul că deja cu 3,5 miliarde de ani în urmă atmosfera pământului era bogată în oxigen. Astfel, atmosfera primară a Pământului a existat nu mai mult de 1 miliard de ani, iar viața a apărut, probabil chiar mai devreme.

Acum s-a acumulat material experimental semnificativ, ilustrând cum acest lucru substanțe simple, deoarece apa, metanul, amoniacul, monoxidul de carbon, amoniul și compușii de fosfat sunt transformați în structuri foarte organizate care sunt blocurile de construcție ale celulei. Oamenii de știință americani Kelvin, Miller și Urey au efectuat o serie de experimente, în urma cărora s-a arătat cum ar putea apărea aminoacizii în atmosfera primară. Oamenii de știință au creat un amestec de gaze - metan CH 4 , hidrogen molecular H 2 , amoniac NH 3 și vapori de apă H 2 O, simulând compoziția atmosferei primare a Pământului. Prin acest amestec au fost trecute descărcări electrice, ca urmare, în amestecul inițial de gaze s-au găsit glicină, alanină și alți aminoacizi. Probabil, Soarele a exercitat o influență semnificativă asupra reacțiilor chimice din atmosfera primară a Pământului cu radiația sa ultravioletă, care nu a fost reținută în atmosferă din cauza absenței ozonului.

Nu numai descărcări electrice și radiații ultraviolete de la Soare, ci și căldură vulcanică, unde de șoc, descompunerea radioactivă a potasiului K (ponderea energiei de descompunere a potasiului cu aproximativ 3 miliarde de ani în urmă pe Pământ a fost a doua, după energia radiației ultraviolete a Soarelui) a avut un rol important în evoluţia chimică. De exemplu, gazele eliberate de vulcanii primari (O 2, CO, N 2, H 2 O, H 2, S, H 2 S, CH 4, SO 2), atunci când sunt expuse la diferite tipuri de energie, reacţionează cu formarea de diverse mici compusi organici, tip: acid cianhidric HCN, acid formic HCO 2 H, acid acetic H 3 CO 2 H, glicină H 2 NCH 2 CO 2 H etc. Mai târziu, din nou, atunci când sunt expuși la diferite tipuri de energie, compușii organici mici reacționează pentru a forma compuși organici mai complecși: aminoacizi

Astfel, pe Pământ existau condiții pentru formarea compușilor organici complecși necesari pentru crearea unei celule.

În prezent, nu există încă o singură imagine consistentă din punct de vedere logic, ca de la „superpicătura de materie” primară numită Univers după big bang viata a aparut. Dar deja multe elemente din această imagine oamenii de știință își imaginează și cred că așa s-a întâmplat cu adevărat totul. Unul dintre elementele acestei imagini unificate a evoluției este evoluția chimică. Poate că evoluția chimică este unul dintre elementele argumentate ale unei imagini unificate a evoluției, fie și doar pentru că permite modelarea experimentală a proceselor chimice (ceea ce, de exemplu, nu se poate face în condiții similare cu cele din apropierea „big bang-ului”). . Evoluția chimică poate fi urmărită până la blocurile elementare ale materiei vii: aminoacizi, acizi nucleici.

Procesul de formare a elementelor chimice în Univers este indisolubil legat de evoluția Universului. Ne-am familiarizat deja cu procesele care au loc în apropierea „Big Bang-ului”, cunoaștem câteva detalii despre procesele care au avut loc în „supa primordială” de particule elementare. Primii atomi de elemente chimice, care se află la începutul tabelului lui D. I. Mendeleev (hidrogen, deuteriu, heliu), au început să se formeze în Univers chiar înainte de apariția primei generații de stele. A fost în stele, adâncurile lor, s-au încălzit din nou (după Big Bang, temperatura Universului a început să scadă rapid) la miliarde de grade și s-au produs nucleele elementelor chimice care urmează heliului. Având în vedere importanța stelelor ca surse, generatoare de elemente chimice, să luăm în considerare câteva etape ale evoluției stelare. Fără înțelegerea mecanismelor de formare a stelelor și a evoluției stelelor, este imposibil să ne imaginăm procesul de formare a elementelor grele, fără de care, în cele din urmă, viața nu ar fi apărut. Fără stele din Univers, o plasmă de hidrogen-heliu ar fi existat pentru totdeauna, în care organizarea vieții este evident imposibilă (la nivelul actual de înțelegere a acestui fenomen).

Mai devreme am remarcat trei fapte observaționale sau teste ale cosmologiei moderne, extinzându-se pe sute de parsecs, acum subliniem a patra - prevalența elementelor chimice ușoare în spațiu. Trebuie subliniat faptul că formarea elementelor ușoare în primele trei minute și abundența lor în Universul modern a fost calculată pentru prima dată în 1946 de o trinitate internațională de oameni de știință remarcabili: americanul Alpher, germanul Hans Bethe și rusul Georgy Gamow. De atunci, fizicienii atomici și nucleari au calculat în mod repetat formarea elementelor ușoare în universul timpuriu și abundența lor astăzi. Se poate argumenta că modelul standard de nucleosinteză este bine susținut de observații.

O stea se transformă într-un reactor termonuclear imens, în care, în general, aceeași reacție pe care o persoană a învățat să o efectueze numai într-o versiune necontrolată - într-o bombă cu hidrogen, se desfășoară în mod constant și stabil. Căldura degajată în timpul reacției stabilizează steaua, menținând presiunea internă și împiedicând contracția ei ulterioară. O mică creștere aleatorie a reacției „umflă” ușor steaua, iar scăderea corespunzătoare a densității duce din nou la o slăbire a reacției și la stabilizarea procesului. Steaua „arde” cu luminozitate aproape constantă.

Stabilitatea unei stele este ruptă atunci când o parte semnificativă a hidrogenului din interiorul ei se arde. Se formează un miez de heliu lipsit de hidrogen, iar arderea hidrogenului continuă într-un strat subțire pe suprafața sa. În același timp, miezul se contractă, în centrul presiunii sale și crește temperatura, în același timp, straturile superioare ale stelei, situate deasupra stratului de ardere a hidrogenului, dimpotrivă, se extind. Diametrul stelei crește, iar densitatea medie scade. Datorită creșterii suprafeței radiante, luminozitatea sa totală crește încet, deși temperatura de suprafață a stelei scade. Steaua se transformă într-o gigantă roșie. La un moment dat, temperatura și presiunea din interiorul miezului de heliu sunt suficiente pentru a începe următoarele reacții pentru sinteza elementelor mai grele - carbon și oxigen din heliu și chiar și mai grele în etapa următoare. În interiorul unei stele, multe elemente ale Tabelului Periodic pot fi formate din hidrogen și heliu, dar numai până la elementele grupului de fier, care are cea mai mare energie de legare per particulă. Elementele mai grele se formează în alte procese mai rare, și anume în exploziile supernovelor și a stelelor parțial noi și, prin urmare, sunt puține în natură.

Observăm o împrejurare interesantă, paradoxală, la prima vedere. Atâta timp cât hidrogenul arde în apropierea centrului stelei, temperatura acolo nu se poate ridica până la pragul reacției cu heliu. Pentru a face acest lucru, este necesar ca arderea să se oprească, iar miezul stelei să înceapă să se răcească! Miezul de răcire al stelei se contractă, în timp ce puterea câmpului gravitațional crește și se eliberează energie gravitațională, care încălzește substanța. Cu puterea câmpului crescută, este necesară o temperatură mai mare, astfel încât presiunea să poată rezista la compresie, iar energia gravitațională este suficientă pentru a asigura această temperatură. Avem un paradox similar atunci când o navă spațială coboară: pentru a o transfera pe o orbită inferioară, trebuie încetinită, dar în același timp se dovedește a fi mai aproape de Pământ, unde gravitația este mai puternică, iar viteza sa va crește. Răcirea crește temperatura, iar frânarea crește viteza! Natura este plină de astfel de paradoxuri și este departe de a fi întotdeauna posibil să ai încredere în „bunul simț”.

După începerea arderii heliului, consumul de energie decurge foarte rapid, deoarece randamentul energetic al tuturor reacțiilor cu elemente grele este mult mai mic decât în reacția de ardere a hidrogenului și, în plus, luminozitatea totală a stelei în aceste etape crește semnificativ. Dacă hidrogenul arde de miliarde de ani, atunci heliul arde pentru milioane și toate celelalte elemente - nu mai mult de mii de ani. Când toate reacțiile nucleare din interiorul unei stele se sting, nimic nu poate împiedica contracția gravitațională a acesteia și se întâmplă catastrofal de repede (se prăbușește, după cum se spune). Straturile superioare cad spre centru cu accelerație de cădere liberă (valoarea acesteia depășește accelerația de cădere a pământului cu multe ordine de mărime din cauza diferenței de masă incomensurabile), eliberând o energie gravitațională uriașă. Substanța este comprimată. O parte din ea, trecând într-o nouă stare de densitate mare, formează o stea rămășiță, iar o parte (de obicei mare) este aruncată în spațiu sub forma unei unde de șoc reflectate cu mare viteză. Are loc o explozie de supernovă. (Pe lângă energia gravitațională, energia cinetică a undei de șoc contribuie și la arderea termonucleară a unei părți din hidrogenul rămas în straturile exterioare ale stelei, atunci când gazul care căde este comprimat în apropierea miezului stelar - o explozie de un apare o „bombă cu hidrogen” grandioasă).

În ce stadiu al evoluției unei stele se va opri compresia și care va fi rămășița unei supernove, toate aceste opțiuni depind de masa acesteia. Dacă această masă este mai mică de 1,4 mase solare, va fi o pitică albă, o stea cu o densitate de 10 9 kg/m 3 , care se răcește încet, fără surse interne de energie. Este ținut de la o comprimare ulterioară de presiunea gazului de electroni degenerat. Cu o masă mai mare (până la aproximativ 2,5 solare), se formează o stea neutronică (existența lor a fost prezisă de marele fizician sovietic, laureatul Nobel Lev Landau) cu o densitate aproximativ egală cu densitatea nucleului atomic. Stelele neutronice au fost descoperite ca așa-numiți pulsari. Cu o masă inițială și mai mare a stelei, se formează o gaură neagră - un obiect care se contractă necontrolat pe care niciun obiect, chiar și lumina, nu îl poate părăsi. În timpul exploziilor de supernove are loc formarea de elemente mai grele decât fierul, pentru care sunt necesare fluxuri extrem de dense de particule de înaltă energie pentru ca ciocnirile cu mai multe particule să fie suficient de probabile. Tot materialul din această lume este descendenții supernovelor, inclusiv oamenii, deoarece atomii din care suntem compuși, au apărut cândva în timpul exploziilor supernovelor.

Astfel, stelele nu sunt doar o sursă puternică de energie de înaltă calitate, a cărei împrăștiere contribuie la apariția structurilor complexe, inclusiv a vieții, ci și a reactoarelor în care este produs întregul tabel periodic - materialul necesar pentru aceste structuri. Explozia unei stele care își încheie viața aruncă în spațiu o cantitate uriașă de diferite elemente mai grele decât hidrogenul și heliul, care se amestecă cu gazul galactic. În timpul vieții Universului, multe stele și-au pus capăt vieții. Toate stelele, cum ar fi Soarele și mai masive, care au apărut din gazul primar, și-au trecut deja calea vieții. Așa că acum Soarele și stelele similare sunt stele din a doua generație (și poate a treia), îmbogățite semnificativ în elemente grele. Fără o astfel de îmbogățire, planetele de tip terestru și viața cu greu ar fi putut apărea în apropierea lor.

Iată informații despre prevalența unor elemente chimice în Univers:

După cum puteți vedea din acest tabel, hidrogenul și heliul sunt elementele chimice predominante în prezent (aproape 75% și 25% fiecare). Cu toate acestea, conținutul relativ scăzut de elemente grele s-a dovedit a fi suficient pentru formarea vieții (cel puțin pe una dintre insulele Universului lângă o stea „obișnuită”, Soarele - o pitică galbenă). Pe lângă ceea ce am menționat deja mai devreme, trebuie să ne amintim că în spațiul deschis există raze cosmice, care de fapt sunt fluxuri de particule elementare, în primul rând electroni și protoni de diferite energii. În unele zone ale spațiului interstelar există zone locale de concentrare crescută a materiei interstelare, numite nori interstelari. Spre deosebire de compoziția plasmei a unei stele, materia norilor interstelari conține deja (acest lucru este dovedit de numeroase observații astronomice) molecule și ioni moleculari. De exemplu, au fost descoperiți nori interstelari de hidrogen molecular H 2, iar compuși precum ionul hidroxil OH, moleculele de CO, moleculele de apă etc. sunt prezenți foarte des în spectrele de absorbție. Acum numărul de compuși chimici găsiți în norii interstelari este peste o sută. Sub influența iradierii externe și fără aceasta, în nori au loc diverse reacții chimice, adesea cele care nu pot fi efectuate pe Pământ din cauza condițiilor speciale din mediul interstelar. Probabil, cu aproximativ 5 miliarde de ani în urmă, când s-a format sistemul nostru solar, materialul primar în formarea planetelor erau aceleași molecule simple pe care le observăm acum în alți nori interstelari. Cu alte cuvinte, procesul de evoluție chimică, care a început în norul interstelar, a continuat apoi pe planete. Deși acum s-au găsit molecule organice destul de complexe în unii nori interstelari, este probabil ca evoluția chimică să fi dus la apariția materiei „vie” (adică celule cu mecanisme de auto-organizare și ereditate) doar pe planete. Este foarte greu de imaginat organizarea vieții în volumul norilor interstelari.

Evoluția chimică planetară

Luați în considerare procesul de evoluție chimică de pe Pământ. Atmosfera primară a Pământului conținea în principal cei mai simpli compuși de hidrogen H 2 , H 2 O, NH 3 , CH 4 . În plus, atmosfera era bogată în gaze inerte, în primul rând heliu și neon. În prezent, abundența gazelor nobile de pe Pământ este neglijabilă, ceea ce înseamnă că acestea au disonat odată în spațiul interplanetar. Atmosfera noastră modernă este de origine secundară. La început, compoziția chimică a atmosferei diferă puțin de cea primară. După formarea hidrosferei, amoniacul NH 3 practic a dispărut din atmosferă, dizolvat în apă, hidrogenul atomic și molecular a scăpat în spațiul interplanetar, atmosfera a fost saturată în principal cu azot N. Saturația atmosferei cu oxigen s-a produs treptat, mai întâi datorită la disocierea moleculelor de apă prin radiația ultravioletă a Soarelui, apoi, și principal prin fotosinteza plantelor.

Este posibil ca o anumită cantitate de materie organică să fi fost adusă pe Pământ în timpul căderii meteoriților și, eventual, chiar a cometelor. De exemplu, cometele conțin compuși precum N, NH 3 , CH 4 și alții.Se știe că vârsta scoarței terestre este de aproximativ 4,5 miliarde de ani. Există, de asemenea, date geologice și geochimice care indică faptul că deja cu 3,5 miliarde de ani în urmă atmosfera pământului era bogată în oxigen. Astfel, atmosfera primară a Pământului a existat nu mai mult de 1 miliard de ani, iar viața a apărut, probabil chiar mai devreme.

În prezent, s-a acumulat material experimental semnificativ, ilustrând modul în care substanțe simple precum apa, metanul, amoniacul, monoxidul de carbon, amoniul și compușii de fosfat sunt transformate în structuri extrem de organizate care sunt elementele de bază ale celulei. Oamenii de știință americani Kelvin, Miller și Urey au efectuat o serie de experimente, în urma cărora s-a arătat cum ar putea apărea aminoacizii în atmosfera primară. Oamenii de știință au creat un amestec de gaze - metan CH 4 , hidrogen molecular H 2 , amoniac NH 3 și vapori de apă H 2 O, simulând compoziția atmosferei primare a Pământului. Prin acest amestec au fost trecute descărcări electrice, ca urmare, în amestecul inițial de gaze s-au găsit glicină, alanină și alți aminoacizi. Probabil, Soarele a exercitat o influență semnificativă asupra reacțiilor chimice din atmosfera primară a Pământului cu radiația sa ultravioletă, care nu a fost reținută în atmosferă din cauza absenței ozonului.

Nu numai descărcări electrice și radiații ultraviolete de la Soare, ci și căldură vulcanică, unde de șoc, descompunerea radioactivă a potasiului K (ponderea energiei de descompunere a potasiului cu aproximativ 3 miliarde de ani în urmă pe Pământ a fost a doua, după energia radiației ultraviolete a Soarelui) a avut un rol important în evoluţia chimică. De exemplu, gazele eliberate de vulcanii primari (O 2, CO, N 2, H 2 O, H 2, S, H 2 S, CH 4, SO 2), atunci când sunt expuse la diferite tipuri de energie, reacţionează cu formarea de diverși compuși organici mici, tipuri: acid cianhidric HCN, acid formic HCO 2 H, acid acetic H 3 CO 2 H, glicină H 2 NCH 2 CO 2 H, etc. Mai târziu, din nou când sunt expuși la diferite tipuri de energie, compuși organici mici reacţionează pentru a forma compuşi organici mai complecşi: aminoacizi.

Astfel, pe Pământ existau condiții pentru formarea compușilor organici complecși necesari pentru crearea unei celule.

În prezent, nu există încă o imagine unică, consistentă din punct de vedere logic, a modului în care viața a apărut din „superpicătura de materie” primară numită Univers după Big Bang. Dar deja multe elemente din această imagine oamenii de știință își imaginează și cred că așa s-a întâmplat cu adevărat totul. Unul dintre elementele acestei imagini unificate a evoluției este evoluția chimică. Poate că evoluția chimică este unul dintre elementele argumentate ale unei imagini unificate a evoluției, fie și doar pentru că permite modelarea experimentală a proceselor chimice (ceea ce, de exemplu, nu se poate face în condiții similare cu cele din apropierea „big bang-ului”). . Evoluția chimică poate fi urmărită până la blocurile elementare ale materiei vii: aminoacizi, acizi nucleici.