چرا هیدروژن فراوان‌ ترین عنصر عالم است

همه ما می‌دانیم که هیدروژن به‌عنوان فراوان‌ترین عنصر در عالم شناخته می‌شود؛ اما چرا؟

از زمانی که ما شروع به شناختن عالم کردیم، به این موضوع پی بردیم که هیدروژن، فراوان‌ترین عنصر موجود در عالم است و هلیم در جایگاه دوم قرار گرفته است. با توجه به گفته‌های پروفسور مِی نیمان، استاد شیمی دانشگاه ایالتی اورِگان، برای یافتن پاسخ این پرسش، لازم است به روزهای نخستین عالم؛ یعنی به زمان مه‌بانگ بازگردیم. مه‌بانگ، خالق عناصر موجود در جدول تناوبی است یا به عبارتی، آجرهایی را که برای ساختن جهان لازم هستند، به‌ وجود آورده است. هر عنصری، دارای شماری از ذرات زیر اتمی منحصر به فرد است. یعنی هر عنصر، دارای پروتون (با بار مثبت)، نوترون (خنثی) و الکترون (با بار منفی) است.

هیدروژن، نخستین عنصر جدول تناوبی است و تنها یک پروتون و یک الکترون دارد (تنها عنصری است که نوترون ندارد) و ساده‌ترین عنصر در عالم به شمار می‌رود که طبق گفته‌ی نیمان، همین موضوع می‌تواند نشان دهد چرا هیدروژن، فراوان‌ترین عنصر در عالم است. البته هیدروژن یک ایزوتوپ به نام دیتریوم (هیدروژن سنگین) دارد که دارای یک پروتون و یک نوترون نیز هست؛ همچنین تریتیوم نیز به عنوان یک ایزوتوپ هیدروژن، یک پروتون و دو نوترون دارد که البته ما در این‌جا، با خود عنصر کار داریم نه با ایزوتوپ‌های آن.

هیدروژن، ساده‌ترین عنصر است؛ یعنی ساده‌ترین شکلی است که یک عنصر می‌تواند باشد. وقتی که جهان شروع به شکل‌گیری کرد، بسیار داغ بود و موادی که ما امروزه می‌شناسیم، نمی‌توانستند به وجود بیایند. در آن زمان، فقط انرژی، کوارک‌ها و دیگر ذرات ساده‌ای که اطلاعاتی در مورد آن‌ها موجود نیست، وجود داشتند. هرچه که زمان بیشتری گذشت، جهان سردتر شد و کوارک‌ها با یکدیگر ترکیب شدند و سپس ذره‌ای بنیادین به نام پروتون را به‌وجود آوردند. وقتی که پروتون با الکترون موجود ترکیب شد، هیدروژن به عنوان ساده‌ترین عنصر موجود در عالم شکل گرفت. هیدروژن عنصر روزهای اولیه عالم است و به همین دلیل فراوان‌ترین آن‌ها نیز به شمار می‌رود.

در ستاره‌ها، همجوشی هسته‌ای باعث تبدیل عنصر هیدروژن به هلیم می‌شود و همانطوری که گفته شد، هلیم دومین عنصر فراوان در عالم است. هلیم دو پروتون، دو نوترون و دو الکترون دارد. در مجموع، هیدروژن و هلیم، به دلیل شکل‌گیری ستاره‌ها و انفجار در فضا، ۹۹.۹ درصد از مواد شناخته‌شده در جهان را تشکیل می‌دهند. پروفسور نیمان می‌گوید میزان هیدروژن موجود در عالم، حدود ۱۰ برابر هلیم است و میزان فراوانی اکسیژن (سومین عنصر فراوان) حدود ۱۰۰۰ برابر کمتر از فراوانی هیدروژن است. به طور کلی، هرچه عدد اتمی یک عنصر بالاتر باشد، فراوانی آن در عالم کمتر است.

hydrogen

فراوانی ترکیبات زمینی، با میزان آن در کل عالم تفاوت دارد. به عنوان مثال، اکسیژن فراوان‌ترین عنصر موجود در پوسته زمین است و پس از آن، به ترتیب سیلیسیم، آلومینیوم و آهن، فراوان‌ترین عناصر موجود در پوسته به شمار می‌روند. در بدن انسان، اکسیژن فراوان‌ترین عنصر است و در جایگاه‌های بعدی، کربن و هیدروژن قرار گرفته‌اند. هیدروژن در بدن انسان یک نقش کلیدی دارد. این پیوند هیدروژنی است که رشته‌های DNA را به یکدیگر متصل می‌کند و به معده و سایر اندام‌ها کمک می‌کند همواره pH محیط خود را ثابت نگه‌دارند و بیش از حد مشخص، اسیدی یا بازی نشوند.

علاوه بر این‌ها، این هیدروژن است که اجازه می‌دهد یخ روی آب (H20) شناور بماند؛ زیرا پیوندهای هیدروژنی باعث می‌شوند مولکول‌های یخ‌زده‌ی آب از یکدیگر فاصله بگیرند و بدین ترتیب چگالی یخ کاهش می‌یابد و روی آب شناور می‌ماند. معمولاً مواد در حالت جامد، چگالی بیشتری در مقایسه با حالت مایع دارند؛ اما آب تنها ماده‌ای است که چگالی حالت جامد آن، کمتر از حالت مایع است. با این حال، هیدروژن همیشه مفید نیست. به عنوان مثال، در سال ۱۹۳۷، واکنش هیدروژن و اکسیژن در یک بالون هوایی به کشته شدن ۳۶ نفر منجر شد. همچنین بمب‌های هیدروژنی بسیار مخرب هستند؛ اما هیچ‌گاه به عنوان یک سلاح نظامی مورد استفاده قرار نگرفتند و تنها در دهه‌ی ۵۰ آزمایش شدند.

البته بمب‌های هیدروژنی همانند بمب‌های اتمی، از ترکیب همجوشی و شکافت هسته‌ای برای تخریب استفاده می‌کنند و پس از انفجار، پرتوها و امواج مخرب را به وجود می‌آورند.

نظر شما در این خصوص چیست؟ آیا شما علت فراوانی هیدروژن در عالم را می‌دانستید؟

منبع livescience

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید