Występowanie pierwiastków w przyrodzie i wszechświecie

1) w przyrodzie

MAKROELEMENTY
Węgiel – podstawowy składnik związków organicznych, bo mają większą zdolność do łączenia się między sobą niż atomy innych pierwiastków. Dzięki temu związki węgla mogą występować w postaci długich łańcuchów – prostych lub rozgałęzionych, pierścieni lub tworzyć różne kombinacje łańcuchów i pierścieni – szkieletu cząsteczek związków organicznych
Wodór \ Tlen – podstawowe składniki cząsteczek związków organicznych. Dołączają się do łańcuchów lub pierścieni przez atomy węgla. Wchodzą również w skład wielu grup funkcyjnych przyłączonych do atomów węgla. Biorą udział w wielu ważnych procesach oksydo – redukcyjnych
Azot – składnik białek, kwasów nukleinowych, wielu barwników, lipidów złożonych budujących błony, chityny oraz związków o budowie pierścieniowej – odgrywających ważną rolę w przemianach chemicznych i energetycznych. Brak u roślin: hamuje wzrost, ogranicza kwitnienie, powoduje żółknięcie liści (brak zdolności do syntezy chlorofilu). Wchodzi w skład alkaloidów: kofeina, teina, morfina
Fosfor \ Wapń – występują w elementach kostnych. Ich związki są niezbędnym składnikiem płynów ustrojowych.
Wapń – bierze udział w procesach krzepnięcia krwi i wpływa na pobudliwość tkanki nerwowej i mięśniowej. Brak przejawia się rozkładem błon plazmatycznych, np. plazmalemmy, oraz nieprawidłowym wzrostem korzeni, młodych pędów i liści (zniekształcenie)
Fosfor – w organizmie ilość niewielka, ale rola znacząca. Jest składnikiem kwasów nukleinowych, przenośników wodoru, oraz uniwersalnego akumulatora i przenośnika energii. Niedobór związków: ogranicza syntezę ATP – związku niezbędnego w przemianach energetycznych komórek. Brak pierwiastka: uniemożliwia fotosyntezę, oddychanie, hamuje rozwój nadziemnych części roślin i korzeni, żółknięcie brzegów liści i ich obumieranie, karłowacenie, zielononiebieskie ich zabarwienie
Magnez – wchodzi w skład kości. Wspólnie z wapniem powoduje wzrost lepkości cytoplazmy, zmniejsza przepuszczalność błon. Jest aktywatorem wielu enzymów oddechowych i fotosyntetycznych, zapewnia odpowiednią strukturę rybosomów, wchodzi w skład chlorofilu
Sód \ Potas – kationy jednowartościowe, obniżają lepkość cytoplazmy, warunkują wzrost przepuszczalności błon oraz pobudliwości komórek nerwowych i mięśniowych. Jony działają natagonistycznie do jonów dwuwartościowych. Oba pierwiastki występują szczególni licznie w wakuolach (mniej potasu). Potas pełni b. ważną funkcję w mechanizmie otwierania i zamykania aparatów szparkowych liści (transpiracja). Brak potasu: żółte plamy na brzegach liści, brunatnienie, zasychanie ich, wiotczenie łodyg
Chlor – utrzymuje równowagę jonową ustroju. Aktywator amylazy ślinowej – enzymu hydrolizującego skrobię, wchodzi w skład soku żołądkowego, a przenikając przez błony erytrocytów ułatwia uwalnianie z nich dwutlenku węgla, który jest usuwany z organizmu. Rola u roślin jest słabo poznana. Wiadomo, że rośliny go łatwo pobierają i że najprawdopodobniej jest on niezbędny w procesie fotosyntezy
Siarka – składnik wielu enzymów, w tym oddechowych. Wchodzi w skład tylko 3 aminokwasów: cysteiny, cystyny i metioniny. Odgrywa ważną rolę w ustalaniu się przestrzennej struktury białek, która decyduje o ich aktywności biologicznej. Brak u roślin zatrzymuje syntezę chlorofilu

MIKROELEMENTY
Fluor – składnik szkliwa zębów, kości. Niedobór i nadmiar szkodliwe. Niedobory w pokarmach zwiększają podatność na próchnicę
Jod \ Cynk – składniki niektórych hormonów. Cynk bierze udział w przemianach białkowych i jest niezbędny do syntezy czynników regulujących wzrost i rozwój roślin

ULTRAELEMENTY
Rad, Srebro, Złoto – rola nie w pełni wyjaśniona, choć są niezbędnym składnikiem komórek.

2) we wszechświecie

Pierwotnym trwałym składnikiem Wszechświata był najprostszy pierwiastek - wodór. Reakcje nuklearne zachodzące podczas Big Bang'u (Wielki Wybuch). Zgodnie z teorią Big Bang’u Wszechświat powstał jako niezwykle zwarty, gęsty i gorący twór; przez pierwsze ułamki sekund po powstaniu jego stan fizyczny był nieokreślony ze względu na ograniczenia związane z zasadą nieokreśloności Heisenberga; dopiero po osiągnięciu tzw. wieku Plancka, równego ok. 10–43 s, można go opisywać znanymi prawami fizyki — miał on wtedy gęstość 1097 kg/m3, a temp. 1032 K; w miarę rozszerzania się Wszechświata spadała jego temperatura, tworzyły się cząstki elementarne, a przez krótki czas zachodziły reakcje syntezy helu i (w śladowych ilościach) paru innych pierwiastków lekkich; póki temperatura Wszechświata przekraczała 10 000 K, wodór będący głównym składnikiem materii barionowej (cząstek materialnych), był zjonizowany i pozostawał w równowadze termodynamicznej z polem promieniowania; po spadku temp. do ok. 3000 K praktycznie cały wodór przeszedł w stan neutralny, co spowodowało silne osłabienie oddziaływania materii z promieniowaniem — w efekcie „gaz” barionowy i „gaz” fotonowy ewoluowały dalej niezależnie; w miarę dalszego rozszerzania się „gaz” fotonowy ochładzał się adiabatycznie aż do obecnie obserwowanej temp. ok. 2,7 K; z gazu barionowego powstały obserwowane obiekty, takie jak gwiazdy, galaktyki, gromady galaktyk i inne struktury.
Pierwsze gwiazdy składały się w 80% z wodoru i w 20% z helu. Wszystkie pozostałe składniki Wszechświata, włącznie atomami pierwiastków cięższych, jak węgiel i tlen, zostały wytworzone podczas dalszych reakcji nuklearnych. Wybuch gwiazdy (zjawisko dosyć rzadkie w odniesieniu do tzw. nowych i niezwykle rzadkie jeśli chodzi o supernowe) emituje więcej energii niż miliard słońc i rozsiewa w przestrzeni kosmicznej materię, która zostanie użyta do formowania nowych gwiazd lub planet. Nowe gwiazdy powtarzają ten sam cykl ewolucyjny, tworząc inne ciężkie pierwiastki.