4 nucleossintese estelar

Nucleossintese, reações nucleares

1. Human Body Ingredients

2. Formacáo estelar de elementos químicos

A observacáo astronómica sistemática permitiu deduzir que a formaçäo

dos elementos químicos no Universo tem origem na evolucáo das estrelas.
Proto-estrelas e fusáo de núcleos de hidrogénio

Uma estrela forma-se a partir de grandes
nuvens de gases (principalmente
hidrogénio) e poeiras (cinzas ou restos de

outras estrelas já extintas) que se contraem

por efeito de atragáo gravitacional. É a fase

de proto-estrela.

Danida Pinto

3. Nascimento de uma estrela

Nuvem de gis

Protoestrela

Estrela

A energia libertada nas reaçôes de fusáo nuclear do hidrogénio propaga-se

até ao exterior da estrela. A estrela comega a brilhar.

Danida Pinto

4. Protoestrela

contrai

Temperatura
Colisdes sao aumenta até

Inicio da
transformagäo
de hidrogenio

em helio.

cada vez 12 mil °C
maiores (temperatura
critica)

4/H* > He” +2e* +2,68 x 10° kJ/mol

Danida Pinto

5. Vida estavel de uma estrela

Pann Forgas que
Liberta-se as provocam a
À O id
energia ue riginando a

expansäo.

A Expansáo contrariada
Contraçäo p

pela atracáo gravitica

Fase de vida
estavel, a que

também se chama
sequéncia principal.

6. Aquece de Provoca a
novo (120 mil fusáo dos
nucleos de He

Estrela volta a Origina

Carbono.

contrair ec)

3 ¿He >'2C +7,03 x 10° kJ/mol

Danida Pinto

7. Formacáo de elementos químicos
apos a vida estavel da estrela

Zona mais exterior da estrela (onde nao ocorrem reacöes nucleares)

Torna-se avermelhada
;

Danida Pinto

8. Hidrogénio esgota no nucleo das estrelas

Náo ha produçäo de energia capaz de contrariar
a atracáo gravitica ig:

Nucleo contrai
y:
a

Contraçäo aumenta a temperatura no núcleo

Novas reacóes nucleares sao desencadeadas.

3jHe> '3C +energia
2C + {He > ‘0+ energia

Danida Pinto

9. Formacáo de elementos químicos
apos a vida estavel da estrela

Danida Pinto

Nucleo

formaçäo de carbono-12
e oxigénio-16

a partir de hélio-4

Zona mais próxima do núcleo
formaçäo de hélio-4 a partir
de hidrogénio-1

Zona exterior
nao há reacçôes

10. Quando se esgota o hélio no nucleo das supergigantes deixa de

se libertar energia, mas a contraçäo provoca o enorme

aquecimento do núcleo, aumentando muito a sua temperatura,

iniciando-se assim, novas reaçües nucleares:

- O Carbono produz néon e magnésio;
- 0 oxigénio produz silicio e enxofre.

Danida Pinto

11. Quando estes elementos se esgotam o coragäo da estrela volta a contrair-

se e iniciando novas reacóes nucleares: o silicio e o enxofre produzem

ferro.

Sie S — Fe

—0—Sies

C— Ne e Mg

— Nao ha reacgöes

Danida Pinto

12. Morte das estrelas

Quando no nucleo das estrelas se esgota o seu combustivel- o hidrogénio

— inicia-se o seu envelhecimento e finalmente as estrelas morrem.

Nesta fase podem ocorrer duas situaçôes, dependendo da massa inicial da

estrela.

Danida Pinto

13. Nebulosa planetária e Ana Branca: fim de uma estrela como o Sol -
após expulsar a sua atmosfera exterior, fica muito densa (apenas

carbono — como um “diamante no céu”).

Supernova, pulsar e buraco negro: fim de uma estrela maior que o Sol

(2 a 100 vezes) - na nova contraçäo, como tem mais massa, logo mais
energia, leva a uma temperatura suficientes para fundir os núcleos de
Hélio e Carbono em Oxigénio.

Danida Pinto

14. Nucleo das supergigantes
deixa de produzir energia

Contrai muito

Aquece

Formam-se as supernovas.

Ha formagáo de elementos químicos
mais pesados (do ferro ao uránio).

Se a massa da estrela for até 25 x a do Sol (8-
25) dá origem a uma estrela de neutróes
(pulsar) que tem uma rápida rotagáo e emite
ondas de rádio é matéria mais densa que na

Aná Branca.

Se a massa da estrela for superior ou igual a 25

vezes a do Sol, o resíduo torna-se ainda mais

denso com uma forga gravitacional que nem a

luz escapa — Buraco negro.

15. o po * —> $

Estrela dl Aná
comum Branca
A Gigante Nebulosa Planetária
y Vermelha
En
7; be

»

Estrela de

Nebulosa Se — => \ Neutrôns
Estelar

Estrela =

Massiva Supergigante Supernova

Vermelha Buraco

Negro

16. Reacoes nucleares

Nas reagdes químicas correntes:
= os núcleos dos átomos náo sáo alterados;
= os elementos químicos do sistema reacional mantém-se, havendo

apenas alteracáo das unidades estruturais do sistema reacional;

as energias postas em jogo sáo bastante modestas, comparadas com

as energias produzidas nas reacöes nucleares.

Danida Pinto

17. Reagöes de fusáo nuclear - pequenos núcleos juntam-se (fundem-se)

produzindo núcleos atómicos de maior massa e mais estáveis, havendo

libertacäo de energia.

2 3 4 1 .
‚A+,H > ¿He+ n+ energia

Reagöes de fissäo (cisáo) nuclear — núcleos de átomos “pesados” sao

bombardeados com neutróes, dando origem a fragmentos de massas

semelhantes, à emissäo de alguns neutróes e a libertacáo de grande

quantidade de energia.

235 1 143 91 1
9U+¿n> sBa+ „Kr+3,n+E

18. Reacao nuclear de fusao

3 “He > PC + 7,03 x 10° kJ /mol

Ta 2D
ay DI “a
“e ——¿
2D

Dp

Danida Pinto

19. Reacao nuclear de fissao

235 1 143 91 il
y+ yn «Bat „Kr+3,n+E

O núcleo cinde-se
libertando energia e
mais neutröes

Danida Pinto

20. Reacoes em cadeia

Danida Pinto

21. Reacöes nucleares

Nas estrelas ocorrem reacóes nucleares que libertam grande quantidade

de energia sob a forma de radiacáo az (alfa), ß (beta) e y(gama).

Aga 4 Ba
‚He ou ¿4 => radiaçäo alfa

u ß ou Je > radiacäo beta

: y = radiaçäo gama

E

Danida Pinto

22. Escrita de equacôes de reaçôes nucleares

Obedece ás seguintes regras U:

Regra Z - À soma dos números atómicos das partículas reagentes é igual a

soma dos números atómicos dos produtos da reacáo;

Regra A - A soma dos números de massa das particulas reagentes é igual

á soma dos números de massa dos produtos da reacáo.

[1 Alam da regra geral de escrita das equaçôes químicas designada “regra da neutralidade

ou de conservagäo de cargas”

23. Escrita de equacôes de reaçôes nucleares

Regra A:

235 + 1 = 142 +91 + 3x1

GU + on > ¿Ba + %4Kr + 3 jn + energia

Regra Z:
92 +0 = 56 +36 +0

Danida Pinto

24. Distribuicäo dos elementos químicos

no Universo

Hidrogénio, com 60,3% - mais abundante

Hélio, com 36,5%

Danida Pinto

Helio

36,5% Hidrogénio

y 60,3%
Outros