Origen de los elementos y tabla periodica






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Origen de los elementos y tabla periodica


evolución del universo




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Antes de hablar de Química o física, es pertinente saber cómo apareció el Universo, cómo se formó la tierra y también cómo aparecieron los elementos constitutivos de la tierra y el espacio exterior.

I-1 INICIEMOS EL PASEO EN EL BIG-BANG O PUNTO CERO DE LA CREACIÓN DEL UNIVERSO.

  1. En un principio, en el primer microsegundo, todo era vacío y la materia del universo, estaba contenida en un primitivo núcleo, muy denso (aproximadamente 1096 g/cm3 ) y una temperatura aproximada a 1032 K.

En estas condiciones, tan extremas, se supone que este núcleo explosionó y distribuyó materia y radiación a través del espacio. Se inicia así la expansión del universo; a medida que la expansión aumentaba, la temperatura decrecía, hasta que se enfrió lo suficiente, para permitir la formación de las primeras partículas llamadas quarks y los gluones.

  1. En esta primera etapa ya se diferencian las cuatro fuerzas principales: gravitacional, electromagnética, nuclear fuerte y débil.

  2. Transcurrido un tiempo de aproximadamente seismillonésimas de segundo, desde el Big-Bang, se cree que la temperatura había bajado ostensiblemente

  3. ( ≈1,4·1012 K), en estas condiciones, los quarks interaccionan entre sí y forman protones, neutrones y luego los electrones. Aquí termina la segunda etapa.

  4. En la tercera etapa, las fuertes fuerzas nucleares hicieron que una gran cantidad de neutrones y de protones se combinaran para dar núcleos de Deuterio (n +p+) La temperatura en esta etapa, es tan alta que solo podía existir el H.

  5. Transcurre un tiempo, entre 10 y 500 seg, el universo entra en su cuarta etapa, comportándose como un colosal reactor nuclear de fusión, y va a convertir el H en He.

  6. El universo sigue su enfriamiento y esto posibilita nuevas reacciones nucleares de fusión y por eso, se cree que a los 8 minutos del Big-Bang la composición del universo era: Hidrógeno = ¾ de la masa ; Helio = ¼ de la masa y se cree, además, que había trazas de Deuterio y núcleos de Li. Aquí finaliza la quinta etapa.

Hidrógeno, Helio y Litio, fueron los primeros elementos en aparecer en el escenario universal; pero el gran elemento, el primero de todos es, EL HIDROGENO, ya que origina a los otros mediante reacciones termonucleares.





“La gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. La teoría de la gravedad (relatividad general9 de Einstein, predice no solo los detalles de las orbitas de los cuerpos en el sistema solar y la naturaleza expansiva del Universo, predicciones estas corroboradas por observaciones, sino que también predice la existencia de ondas gravitatorias, que serian generadas por un cuerpo masivo en aceleración. En este sentido el Big-Bang, representa la aceleración mas grande de la colección de masa mas grande que el universo puede ofrecer; por lo tanto, se espera que, aunque el Big-Bang, es un evento muy distante en tiempo y espacio, algunos de sus ecos de ondas gravitatorias, todavía podrían ser detectados”( NASA/espacial.org)
I-2 FORMACION DE LOS ELEMENTOS

Los elementos se forman, gracias al llamado Horno de Hidrógeno y consiste en que se van acumulando los núcleos para formar estrellas densas en las cuales la fuerza de gravedad mantiene elevadas temperaturas en los núcleos, lo que facilita las reacciones nucleares. Inicialmente se forman Hidrógeno y Helio y a partir de estos, en los núcleos de las estrellas, se formarán otros elementos.

La segunda etapa de formación de los elementos, es el llamado Horno de HELIO

Para generar otros elementos se requiere el llamado Horno de Helio, el cual va a facilitar la combinación de H-He ó He-He por reacciones termonucleares de fusión,en las estrellas con mayor temperatura interna,aproximadamente108K.

Después de la gran explosión, aparecen, en las galaxias los elementos: Berilio (Be), Boro (B) y Carbono (C), GRACIAS AL LLAMADO HORNO DE CARBONO- NITRÓGENO.

Bibliografia.ELEMENTOS DEL UNIVERSO CANE – SELLWOOD EDITORIAL REVERTE – QUIMICA ELEMENTAL BASICA -2- BARCELONA- ESPAÑA – 1978.
E J E R C I C I O S
COMPRENSIÓN DE LECTURA

  1. En la lectura se dice que en un principio, en el primer microsegundo, todo era vacío y la materia del universo, estaba contenida en un primitivo núcleo, muy denso (aproximadamente 1096 g/cm3) y una temperatura aproximada a 1032k Qué es un microsegundo? y en años cuanto representa? Represente en notación Científica un microsegundo.

  1. Escriba en orden de formación, (siendo el número UNO, el que primero se formó), las siguientes partículas: neutrón,gluón, átomo, protón, electrón, neutrino, quarks.

  2. Cual fue el primer átomo formado.

  3. A partir de ese primer átomo se formaron otros dos, cuyos nombres escribo a continuación___________ y ________________

  4. Nombre 5 partículas, que se describen en la lectura.

  5. ( ), ( ), ( ), ( ), ( ).


INTERPRETACIÓN Y ARGUMENTACIÓN.

  1. Usted conoce bien el significado de las palabras nuevas en la lectura del Big-Bang. Aquí tiene 5 palabras en orden:

Núcleo, protón, neutron, quark, gluón.

  • POR QUE DIGO QUE ESTÁN EN ORDEN?

  • Haga una frase con mucho sentido, desde la química y física, siguiendo el orden de estas palabras.

  • Haga una frase con igual sentido que la anterior, pero siguiendo el orden inverso.

  • Establezca una relación entre protón y neutrón (en que se parecen, en que se diferencian, qué les es común).

  • Lo que no se ve, no existe! Los electrones no se ven, entonces no existen. Desarrolle una discusión de 5 renglones donde demuestre que esto es falso!

  • Los protones y los electrones están en igual número en el átomo – los protones son positivos y los electrones son negativos- El protón es 1600 veces más pesado que el electrón, en consecuencia el protón es más fuerte y el átomo es positivo. Entonces, por qué los libros dicen que los átomos son neutros? ( razone y de ejemplos de la vida diaria que sustenten su argumentación).


I-3 LOS ELEMENTOS EN EL SOL
Todo el sistema solar está dominado por el sol. Debido a que su temperatura es de varios millones de grados, allí no pueden existir sólidos, ni líquidos.

Al menos 67 de los 92 elementos conocidos en la tierra, se sabe que existen en el sol, claro, en estado gaseoso.

Se han identificado y calculado sus cantidades, mediante observaciones, realizadas con espectroscopio.

El elemento dominante es el Hidrógeno.

El sol es una gigantesca masa de átomos de hidrógeno ardientes, con un átomo de helio por cada diez de hidrógeno. El resto de los elementos que conocemos en la tierra, constituyen solo el 0,3% del número total de átomos del sol. Podemos concluir, que la composición del sol es completamente diferente a la de la tierra y de los otros planetas.

Debido a la gran temperatura del sol, los átomos de hidrógeno pierden sus electrones y se transforman en núcleos, que se mueven a velocidades enormes y que al chocar, se transforman en núcleos de helio. La energía que se produce en esta reacción es la fuente de la energía solar y de muchas estrellas. Con temperaturas superiores a los 10.000.000 de grados centígrados, se elevaría la velocidad de las partículas y produciría más transformaciones, pudiendo originarse nuevos núcleos que serían de berilio, carbono, neón…etc, o sea, que teóricamente podemos afirmar : Los elementos encontrados en los planetas podrían ser el último estado de una inmensa transformación atómica, en la que el hidrógeno y el helio, se transformaron en átomos más pesados.

El hidrógeno y el Helio constituyen el 99% del universo. La composición química del universo es mucho más sencilla que la del planeta tierra. Si estudiáramos los elementos de acuerdo a la importancia en el universo, solo merecería la pena estudiarse, el Hidrógeno y el Helio.

I-4 LOS ELEMENTOS EN LA TIERRA
En la tierra, perteneciente a un sistema solar de la galaxia, vía láctea, aparecen los elementos, como fruto de las transformaciones geológicas que por cuatromil millones de años se han venido sucediendo.

En realidad se ha calculado que el 70,8% de la superficie terrestre, está cubierta por agua y solamente el 29,2% por tierra.

La teoría más acertada para explicar el origen de los elementos en la tierra, es la siguiente: En un principio, la tierra tenía una temperatura muy elevada, la tierra se expandió y luego se enfrió, generando las diferentes capas que conocemos hoy:

  1. La corteza terrestre: Tiene un espesor de unos 32 km. La mayor parte de la corteza está formada por ocho elementos: O, Si,Al, Fe, Mg,Na, Ca y K. El elemento más frecuente en la corteza terrestre es el oxìgeno.

  2. El nucleo central (probablemente líquido), de un diámetro de unos 6400 kms. Se cree que el núcleo esté compuesto fundamentalmente de Fe y Ni, lo que explicaría el campo magnético tan fuerte que tiene la tierra a diferencia de otros planetas.

  3. Manto: sólidas rocas que se encuentran entre la corteza y el núcleo central.

La distribución de los elementos en la tierra ha dependido de las fuerzas que han actuado sobre ella. En la corteza, hallamos muchos depósitos de materiales (menas). Estos materiales proceden del magma fluido que asciende por grietas existentes en la corteza llegando a la superficie, en esta se solidifican formando filones u otros dispositivos, explicando así las distintas concentraciones de elementos de la corteza.
En resumen.

Contamos con Un manto rico en carbono (C).

Una corteza terrestre rica en silicio (Si) y Aluminio (Al).

El Magma o núcleo de la tierra rico en Hierro (Fe) y Níquel (Ni).

Otros elementos se forman al interior de la tierra, gracias a la acción de los volcanes.

Algunos elementos como, el Oro(Au),Plata(Ag),Cobre(Cu),Plomo(Pb) y Mercurio(Hg), ya eran conocidos desde la antigüedad.

El primer descubrimiento científico de un elemento, ocurrió en 1669, cuando el alquimista Henning Brand, descubrió el fósforo.(Wikipedia)

I-5 LOS ELEMENTOS QUIMICOS EN LA ATMOSFERA TERRESTRE
   

La atmósfera terrestre comenzó a formarse hace unos 4.500 millones de años con el nacimiento de la Tierra.

Está compuesta por una mezcla de varios gases que rodea la Tierra, ya que esta cuenta con un campo gravitatorio suficiente, para impedir que estos escapen.

La primera hipótesis es que la atmósfera de las primeras épocas de la historia de la Tierra estaría formada por vapor de agua, dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno, junto a muy pequeñas cantidades de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO) pero con ausencia de oxígeno.

A medida que la Tierra se solidificaba, la pérdida de gases de la parte interna más caliente dio lugar al comienzo de la formación de la atmósfera de nuestros días, constituida principalmente por.

  1. Nitrògeno (78%)



  1. oxígeno (21%).     El átomo de oxígeno fue uno de los primeros en formarse en el proceso de evolución química, sin embargo la forma diatómica molecular (O2) tardaría en aparecer porque la mayor parte del oxígeno se encontraba asociado a otros elementos (H, C, N, metales, etc.), y en este estado no era reactivo ni podía ser usado como aceptor final de electrones en las cadenas metabólicas.

    La capa de ozono en la Tierra se formó como consecuencia de la aparición del oxígeno molecular atmosférico, puesto que las moléculas de oxígeno que se encontraban a mayor altura fueron alcanzadas por la radiación ultravioleta produciendo una molécula triatómica de oxígeno (O3), denominada ozono.

  1. El 1% restante lo forman el argón (0,9%), el dióxido de carbono (0,03%), distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón.
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