عنصر ها چگونه پدید آمدند؟-شیمی دهم
شیمی دهم فصل اول - عنصر ها چگونه پدید آمدند؟
عنصر ها چگونه پدید آمدند؟-شیمی دهم
عنصر ها چگونه پدید آمدند؟
یکی از پرسش های مهمی که شیمیدان ها در پی یافتن پاسخ آن هستند، چگونگی پیدایش عنصر هاست. جالب است بدانید مطالعه کیهان به ویژه سامانه خورشیدی برای پاسخ به این پرسش کمک شایانی می کند. برای نمونه با بررسی نوع و مقدار عنصر های سازنده برخی سیاره های سامانه خورشیدی و مقایسه آن با عنصرهای سازنده خورشید می توان به درک بهتری از چگونگی تشکیل عنصرها دست یافت.
دریافتید كه نوع و میزان فراوانی عنصرها در دو سیارۀ زمین و مشتری متفاوت است در حالی كه عنصرهای مشتركی نیز در این دو سیاره هست. یافته هایی از این دست نشان می دهد كه عنصرها به صورت ناهمگون در جهان هستی توزیع شده اند. این یافته ها باعث شد تا دانشمندان بتوانند چگونگی پیدایش عنصرها را توضیح دهند به طوریكه برخی از آنها بر این باورند كه سر آغاز كیهان با انفجاری مهیب (مهبانگ) همراه بوده كه طی آن انرژی عظیمی آزاد شده است. در آن شرایط پس از پدید آمدن ذره های زیر اتمی مانند الكترون، پروتون و نوترون، عنصرهای هیدروژن و هلیم پا به عرصۀ جهان گذاشتند. با گذشت زمان و كاهش دما، گازهای هیدروژن و هلیم تولید شده، متراکم شد و مجموعه‌های گازی به نام سحابی ایجاد کرد. بعدها این سحابی ها سبب پیدایش ستاره ها و کهکشان ها شد.
درون ستاره ها همانند خورشید در دماهای بسیار بالا، واكنشهای هسته ای رخ میدهد؛ واكنشهایی كه در آنـها از عنصرهای سبكتـر، عنصرهای سنگنیتـر پدید می آیـند. جالب است بدانید كه ستاره ها متولد می شوند؛ رشد می كنند و زمانی می میرند. مرگ ستاره اغلب با یك انفجار بزرگ همراه است كه سبب میشود عنصرهای تشكیل شده در آن در فضا پراكنده شود.
به همین دلیل باید ستارگان را كارخانۀ تولید عنصرهـا دانست (شكل2.)
خورشید نزدیک ترین ستاره به زمین است که دمای بسیار بالایی دارد. انرژی گرمایی و نور خیره کنندۀ خورشید به دلیل تبدیل هیدروژن به هلیم در واکنشهای هستهای است، واکنشهایی که در آنها انرژی هنگفتی آزاد میشود. انرژی آزاد شده در واکنش هسته ای آنقدر زیاد است که میتواند صدها میلیون تن فولاد را ذوب کند. البته توجه داشته باشید که در واکنشهای شیمیایی که در پدیده های طبیعی پیرامون ما و در زندگی روزانه رخ میدهند، مقدار انرژی مبادله شده بسیار کمتر است.
آیا میدانید؟
دمای سطح خورشید به حدود 6000º c و دمای درون آن به حدود 10000000ºcمیرسد. در این ستاره به دلیل انجام واکنشهای هسته ای در هر ثانیه 500,000,000 کیلوگرم از جرم کاسته شده و به انرژی تبدیل میشود. آلبرت اینشتین رابطۀ E=mc2 را برای محاسبۀ انرژی تولید شده در واکنشهای هستهای ارائه کرد. در این رابطه، m جرم ماده برحسب کیلوگرم، c سرعت نور بر حسب متر بر ثانیه ( ۱۰۸×۳) و E، انرژی آزاد شده برحسب ژول است. بر این اساس اگر در یک واکنش هسته ای ۰/۰۰۲۴ گرم ماده به انرژی تبدیل شود، ۱۰۱۱×۲/۱۶ ژول انرژی تولید خواهد شد. با این توصیف برآورد میشود که خورشید میتواند تا 500,000,000 سال دیگر نورافشانی کند.
آیا همه اتم های یک عنصر پایدارند؟
شیمی دان ها ماده ای را عنصر می نامند که از یک نوع اتم تشکیل شده باشد، برای نمونه منیزیم و هلیم عنصر به شمار می روند زیرا یک نمونه منیزیم حاوی اتم های منیزیم و یک نمونه هلیم حاوی اتم های هلیم است. جالب است بدانید بررسی ها نشان می دهد كه اغلب در یك نمونه طبیعی از عنصری معین، اتم های سازنده، جرم یكسانی ندارند. برای مثال بررسی یك نمونه منیزیم نشان می دهد كه جرم همۀ اتم های منیزیم در این نمونه یكسان نیست، بلكه (مخلوطی از سه هم مکان ) ایزوتوپ است (شكل3 .)
ایزوتوپ های یك عنصر دارای Z یكسان اما A متفاوت هستند، به دیگر سخن ایزوتوپ ها، اتم های یک عنصرند که در شمار نوترون ها با یکدیگر تفاوت دارند. از آنجا که خواص شیمیایی اتم های هر عنصر به عدد اتمی (Z ) آن وابسته است؛ اتم های منیزیم همگی خواص شیمیایی یكسانی دارند و در جدول دوره ای عنصرها تنها یك مكان را اشغال می كنند؛ این در حالی است كه همین ایزوتوپ ها در خواص فیزیكی وابسته به جرم، مانند چگالی با یكدیگر تفاوت دارند.
آیا میدانید
در میان ایزوتوپهای كربن، c614 خاصیت پرتوزایی دارد و با استفاده از آن سن اشیای قدیمی و عتیقه ها را تخمین می زنند؛ برای نمونه پژوهشگران می پنداشتند كه كشور مصر مهد صنعت فرشبافی بوده است؛ اما با پیدا شدن فرشی به نام پازیریك (Pazyryk )در كوههای سیبری و تعیین قدمت آن با استفاده از c14، مشخص شد كه این فرش به 2500 سال پیش تعلق دارد و مهد آن ایران بوده است.
