Odhadované podíly hmoty, temné hmoty a temné energie ve vesmíru. Pouze zlomek hmoty a energie ve vesmíru označený jako „atomy“ je složen z chemických prvků.
Množství chemického prvku měří, jak relativně častý (nebo vzácný) prvek je, nebo kolik prvku je přítomno v daném prostředí ve srovnání se všemi ostatními prvky. Množství může být různě měřeno hmotnostním zlomkem (stejně jako hmotnostním zlomkem), nebo molekulárním zlomkem (zlomkem atomů podle číselného počtu, nebo někdy zlomkem molekul v plynech) nebo objemovým zlomkem. Měření objemovým zlomkem je běžným ukazatelem množství ve směsných plynech, jako jsou planetární atmosféry, a je blízko molekulárnímu molekulárnímu zlomku pro ideální směsi plynů (tj. směsi plynů při relativně nízkých hustotách a tlacích).
Například hmotnostní zlomek kyslíku ve vodě je asi 89%, protože to je zlomek hmotnosti vody, kterým je kyslík. Nicméně molární zlomek kyslíku ve vodě je jen 33%, protože jen 1 atom 3 ve vodě je atom kyslíku. Ve vesmíru jako celku a v atmosférách plynných obrů, jako je Jupiter, je hmotnostní zlomek vodíku a helia asi 74%, respektive 23-25%, zatímco (atomové) molární zlomky těchto prvků jsou blíže 92% a 8%. Nicméně, protože vodík je diatomický, zatímco helium není, v podmínkách vnější atmosféry Jupiteru, molekulární molární zlomek (zlomek celkových molekul plynu, nebo frakce atmosféry podle objemu) vodíku ve vnější atmosféře Jupiteru je asi 86%, a pro helium 13%.
Většina hojností v tomto článku jsou uvedeny jako hmotnost-zlomek hojnosti.
Bohatství prvků ve vesmíru
Většina standardní (baryonické) hmoty se nachází ve hvězdách a mezihvězdných mracích, ve formě atomů nebo iontů (plazma), i když v astrofyzikálním prostředí lze nalézt i jiné neobvyklé druhy hmoty, například vysokou hustotu uvnitř bílých trpaslíků a neutronových hvězd.
Vodík je nejhojnějším prvkem ve známém Vesmíru; helium je druhé. Nicméně po tomto čísle již pořadí hojnosti neodpovídá atomovému číslu; kyslík má pořadí hojnosti 3, ale atomové číslo 8. Všechny ostatní jsou podstatně méně časté.
Množství nejlehčích prvků je dobře předpovězeno standardním kosmologickým modelem, protože byly většinou vytvořeny krátce (tj. během několika set sekund) po velkém třesku, v procesu známém jako nukleosyntéza velkého třesku. Těžší prvky byly většinou vytvořeny mnohem později, uvnitř hvězd.
Helium-3 je na Zemi vzácné a vyhledávané pro využití ve výzkumu jaderné fúze. Předpokládá se, že hojnější helium-3 existuje na Měsíci. Další helium vzniká fúzí vodíku uvnitř hvězdných jader různými procesy, včetně protonového řetězce a cyklu CNO.
Odhaduje se, že vodík a hélium tvoří zhruba 74%, respektive 24% veškeré baryonové hmoty ve vesmíru. Přestože tvoří jen velmi malý zlomek vesmíru, mohou zbývající „těžké prvky“ astronomické jevy značně ovlivnit. Pouze asi 2% (hmotnostně) disku galaxie Mléčná dráha se skládá z těžkých prvků.
Tyto další prvky vznikají při hvězdných procesech. V astronomii je „kovem“ jakýkoli prvek kromě vodíku, helia nebo lithia. Toto rozlišení je významné, protože vodík a helium (spolu se stopovým množstvím lithia) jsou jedinými prvky, které se vyskytují přirozeně bez jaderné fúzní aktivity hvězd. Metalicita galaxie nebo jiného objektu je tedy známkou dřívější hvězdné aktivity.
Elementární hojnost a jaderná vazebná energie
Byly pozorovány volné korelace mezi odhadovaným výskytem elementárních prvků ve vesmíru a jadernou vazebnou energetickou křivkou. Zhruba řečeno, relativní stabilita různých atomových izotopů měla silný vliv na relativní výskyt prvků vytvořených při velkém třesku a během vývoje vesmíru poté.
Viz článek o nukleosyntéze pro vysvětlení, jak určité procesy jaderné fúze ve hvězdách (jako je spalování uhlíku atd.) vytvářejí prvky těžší než vodík a helium.
Další pozorovanou zvláštností je zubaté střídání relativní hojnosti a vzácnosti přilehlých atomových čísel v křivce elementární hojnosti a podobný vzorec energetických hladin v křivce jaderné vazebné energie. Toto střídání je způsobeno vyšší relativní vazebnou energií (odpovídající relativní stabilitě) sudých atomových čísel ve srovnání s lichými atomovými čísly a je vysvětleno Pauliho vylučovacím principem.
Semiempirický hmotnostní vzorec (SEMF), také nazývaný Weizsäckerův vzorec nebo Bethe-Weizsäckerův hmotnostní vzorec, poskytuje teoretické vysvětlení křivky jaderné vazebné energie.
Odhadované množství chemických prvků ve Sluneční soustavě. Nejčastější jsou vodík a hélium, pocházející z Velkého třesku. Další tři prvky (Li, Be, B) jsou vzácné, protože jsou špatně syntetizovány při Velkém třesku a také ve hvězdách. Dva obecné trendy u zbývajících prvků vyráběných ve hvězdách jsou: (1) střídání množství prvků, protože mají sudá nebo lichá atomová čísla, a (2) obecný pokles množství, protože prvky jsou těžší.
Bohatství prvků na Zemi
Země vznikla ze stejného oblaku hmoty, který tvořil Slunce, ale planety získaly různá složení během vzniku a vývoje sluneční soustavy. Přirozená historie Země zase způsobila, že části této planety měly různou koncentraci prvků.
Hmotnost Země je přibližně 5,98×1024
kg. Je složena převážně ze železa (32,1%), kyslíku (30,1%), křemíku (15,1%), hořčíku (13,9%), síry (2,9%), niklu (1,8%), vápníku (1,5%) a hliníku (1,4%); zbylých 1,2% tvoří stopová množství dalších prvků. Předpokládá se, že kvůli masové segregaci je oblast jádra složena především ze železa (88,8%), s menším množstvím niklu (5,8%), síry (4,5%) a méně než 1% stopových prvků.
Hromadná (celková) elementární hojnost Země
Klikněte na „show“ vpravo, pro zobrazení číselných hodnot v celé tabulce:
Zemská kůrovcová elementární hojnost
Hojnost (atomární frakce) chemických prvků v zemské horní kontinentální kůře jako funkce atomového čísla. Nejvzácnější prvky v kůře (znázorněny žlutě) jsou nejhustší. V kůře byly dále rarifikovány tím, že byly siderofilními (železo milujícími) prvky, v Goldschmidtově klasifikaci prvků. Siderofily byly vyčerpány přemístěním do zemského jádra. Jejich hojnost v materiálech meteoroidů je relativně vyšší. Navíc tellur a selen byly z kůry vyčerpány v důsledku vzniku těkavých hydridů.
Všimněte si, že existují dva zlomy, kde by byly nestabilní prvky technecium (atomové číslo: 43) a promethium (atomové číslo: 61). Oba jsou extrémně vzácné, protože na Zemi vznikají pouze spontánním štěpením velmi těžkých radioaktivních prvků (například uranu, thoria nebo stopového množství plutonia, které se vyskytuje v uranových rudách) nebo interakcí některých dalších prvků s kosmickým zářením. Oba první dva tyto prvky byly spektroskopicky identifikovány v atmosférách hvězd, kde vznikají probíhajícími nukleosyntetickými procesy. Existují také zlomy, kde by bylo šest vzácných plynů, protože nejsou chemicky vázány v zemské kůře a vznikají pouze rozpadovými řetězci z radioaktivních prvků, a proto jsou tam extrémně vzácné. Šest velmi vzácných, vysoce radioaktivních prvků (polonium, astatin, francium, radium, aktinium a protaktinium) není zahrnuto, protože jakýkoli z těchto prvků, který byl přítomen při formování Země, se rozpadl před eony a jejich množství je dnes zanedbatelné.
Kyslík a křemík jsou pozoruhodně zcela běžnými prvky. Často se vzájemně kombinovaly, aby vytvořily běžné křemičitanové minerály.
Množství vzácných zemin
Početnost oceánských elementárních elementů
Množství atmosférických elementárních prvků
Pořadí prvků podle objemové frakce (což je přibližně molekulová molekulová frakce) v atmosféře je dusík (78,1%), kyslík (20,9%), argon (0,96%), následovaný uhlíkem a vodíkem (v nejistém pořadí), protože vodní pára a oxid uhličitý, které představují většinu těchto dvou prvků ve vzduchu, jsou proměnlivé složky. Síra, fosfor a všechny ostatní prvky jsou přítomny ve výrazně nižším poměru.
Podle grafu křivky hojnosti (vpravo nahoře) se argon, významná, ne-li hlavní složka atmosféry, v kůře vůbec neobjevuje. Je to proto, že atmosféra má mnohem menší hmotnost než kůra, takže argon, který zůstává v kůře, přispívá jen málo k hmotnostní frakci, zatímco zároveň se nahromadění argonu v atmosféře zvětšilo natolik, že je významný.
Elementární hojnost lidského těla
Hmotnostně se lidské buňky skládají z 65-90% z vody (H2O) a významná část zbytku je složena z organických molekul obsahujících uhlík. Kyslík tedy přispívá většinou k hmotnosti lidského těla, následován uhlíkem. Téměř 99% hmotnosti lidského těla je tvořeno šesti prvky: kyslíkem, uhlíkem, vodíkem, dusíkem, vápníkem a fosforem. Dalších 0,75% je tvořeno dalšími pěti prvky: draslíkem, sírou, chlorem, sodíkem a hořčíkem. Je známo pouze 17 prvků s jistotou, že jsou nezbytné pro lidský život, přičemž jeden další prvek (fluorid) je považován za užitečný pro pevnost zubní skloviny. Zdá se, že několik dalších stopových prvků je nezbytné pro savce v podmínkách bez prachu. Boron a křemík jsou nezbytné zejména pro rostliny, ale mají nejisté role u zvířat. Prvky hliník a křemík, ačkoli jsou v zemské kůře velmi běžné, jsou v lidském těle nápadně vzácné.“
Standard · Svislý · Celé názvy · Názvy a atomové hmotnosti · Text pro poslední · Obrovský stůl · Kovy a nekovy · Bloky · Valence · Vložený f-blok · 218 prvků · Elektronové konfigurace · Atomové hmotnosti · Elektronegativity · Alternativy
Název · Atomový symbol · Atomové číslo · Bod varu · Bod tání · Hustota · Atomová hmotnost
1 · 2 · 3 · 4 · 5 · 6 · 7 · 8 · 9 · 10 · 11 · 12 · 13 · 14 · 15 · 16 · 17 · 18
1 · 2 · 3 · 4 · 5 · 6 · 7 · 8
Alkalické · Alkalické zeminy · Lanthanidy · Aktinidy · Přechodné kovy · Chudé kovy · Metaloidy · Nekovy · Halogeny · Ušlechtilé plyny
s-block · p-block · d-block · f-block · g-block