Номер 7, страница 15 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 2. Строение атома. Глава 1. Вещество - номер 7, страница 15.

Условие.

7. Объясните, почему во Вселенной преобладают атомы водорода, а на Земле — атомы других элементов.

Решение.

Решение 2.

Преобладание водорода во Вселенной — прямое следствие её происхождения в результате Большого взрыва. В первые минуты существования Вселенной, в эпоху так называемого первичного нуклеосинтеза, из самых простых элементарных частиц (протонов и нейтронов) начали формироваться атомные ядра. Протон сам по себе является ядром атома водорода. Из-за очень быстрого расширения и последующего охлаждения Вселенной условия, необходимые для синтеза более тяжёлых ядер, существовали лишь короткое время. В результате этого процесса образовалось вещество, состоящее по массе примерно на 75% из водорода и на 25% из гелия. Все остальные, более тяжёлые химические элементы, синтезируются гораздо позже в ходе термоядерных реакций в недрах звёзд и при их взрывах (сверхновые). Поскольку основная доля барионной (обычной) материи во Вселенной до сих пор сосредоточена в звёздах и межзвёздном газе, состоящих преимущественно из первичного водорода и гелия, водород остаётся самым распространённым элементом в космосе.

На Земле же преобладают более тяжёлые элементы по двум основным причинам: особенности формирования планет и гравитация. Земля образовалась из протопланетного диска, который уже был обогащён тяжёлыми элементами, выброшенными в космос звёздами предыдущих поколений. Однако на ранней, горячей стадии формирования гравитационное поле Земли было недостаточно сильным, чтобы удержать самые лёгкие газы. Молекулы водорода ($H_2$) и атомы гелия ($He$) очень лёгкие. Их тепловая скорость в верхней атмосфере молодой планеты часто превышала вторую космическую скорость (скорость убегания), что позволяло им навсегда покинуть Землю. В то же время более тяжёлые атомы (железо, кислород, кремний и др.) и их соединения (например, вода $H_2O$) двигались гораздо медленнее и были надёжно удержаны земным притяжением. Таким образом, Земля "потеряла" большую часть своего первоначального свободного водорода, но сохранила тяжёлые элементы. Водород на нашей планете присутствует в значительных количествах, но почти полностью в связанном виде (в воде, органических веществах), что и определяет отличный от Вселенной элементный состав.

Ответ: Водород преобладает во Вселенной, так как он является основным продуктом, образовавшимся в первые минуты после Большого взрыва (первичный нуклеосинтез), в то время как более тяжёлые элементы составляют лишь малую долю вещества и синтезируются позже в звёздах. На Земле, напротив, преобладают тяжёлые элементы, потому что её гравитация была недостаточна для удержания лёгкого газа водорода, который улетучился в космос на ранних этапах её истории, но смогла удержать более тяжёлые элементы и их соединения (такие как железо, кислород, кремний и вода).