Origen De Los Elementos Quimicos

Version 3.0 de la presentacion. Trata del origen de los elementos químicos.

1. Origen de los Elementos QuímicosOrigen de los Elementos Químicos
M en C Rafael Govea Villaseñor
Versión 2.0

2. ¿Qué son los Elementos Químicos?¿Qué son los Elementos Químicos?
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Los Elementos Químicos son los componentes de la Los Elementos Químicos son los componentes de la
materia común del Universo.materia común del Universo.
Cada elemento químico está conformado por el conjunto Cada elemento químico está conformado por el conjunto
de todos los átomos que tienen el mismo número de de todos los átomos que tienen el mismo número de
protones en su núcleo.protones en su núcleo.
La mayoría de los elementos tienen átomos que difieren
en su masa atómica (isótopos). El Peso atómico
representa el peso promedio de los átomos del elemento
en función de la frecuencia de los isótopos.

3. ¿Cómo se simboliza un Átomo?¿Cómo se simboliza un Átomo?
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Ni
28
005858
Número deNúmero de
masa atómica Amasa atómica A (si es (si es
un átomo isótopo) o un átomo isótopo) o Peso Peso
atómicoatómico si se refiere a la si se refiere a la
masa promedio de los masa promedio de los
átomos del elemento átomos del elemento
según su abundancia.según su abundancia.
Número RedoxNúmero Redox = carga eléctrica (en = carga eléctrica (en
los átomos = 0 y suele no escribirse).los átomos = 0 y suele no escribirse).
SubíndiceSubíndice = al número = al número
de átomos (se omite si es = 1).de átomos (se omite si es = 1).
Número atómico ZNúmero atómico Z es el número es el número
de protones en el núcleo.de protones en el núcleo.
Símbolo = letra inicial en
mayúscula del nombre
latino del elemento y una
segunda letra del mismo a
conveniencia nmotécnica
si fuese necesario.

4. ¿Los Elementos Químicos se formaron al mismo ¿Los Elementos Químicos se formaron al mismo
tiempo?tiempo?
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Los Elementos Químicos se formaron…
NO
a) Durante el Big Bang.
b) Durante la existencia de las Estrellas.
c) Durante la explosión de las Estrellas muy masivas
(Supernovas).

5. ¿Qué elementos surgieron durante el Big Bang?¿Qué elementos surgieron durante el Big Bang?
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HHe
El elemento El elemento HidrógenoHidrógeno apareció (p apareció (p
++
= = HH
++
) durante la ) durante la
formación de los Hadrones, 10formación de los Hadrones, 10
-6-6
seg. dBB. seg. dBB. El Helio, durante El Helio, durante
la la Nucleosíntesis PrimordialNucleosíntesis Primordial, a los 3 min. dBB, a los 3 min. dBB..

6. ¿Qué elementos surgen durante la existencia de ¿Qué elementos surgen durante la existencia de
las estrellas?las estrellas?
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Por una serie
de reacciones
de fusión
nuclear
llamada
Nucleosíntesis
Estelar
Los
elementos
con número
atómico Z≥2
y 26≥Z

7. ¿Qué son y cuál es la Estructura de las estrellas¿Qué son y cuál es la Estructura de las estrellas
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El centro El centro
tiene millones tiene millones
de grados de de grados de
temperatura, temperatura,
lo que lo que
permite las permite las
reacciones reacciones
de fusión de fusión
nuclearnuclear
Las estrellas Las estrellas
son son
inmensas inmensas
esferas de esferas de
gas gas
hidrógeno y hidrógeno y
helio*helio*
* de 0.1 a * de 0.1 a ~~150 masas solares150 masas solares

8. Reacciones de Fusión Nuclear = NucleosíntesisReacciones de Fusión Nuclear = Nucleosíntesis
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En las reacciones de Fusión nuclear los núcleos atómicos se unen En las reacciones de Fusión nuclear los núcleos atómicos se unen
sumando sus neutrones (nº) y sus protones (psumando sus neutrones (nº) y sus protones (p
++
) además de ciertas ) además de ciertas
transformaciones de unas partículas en otras y expulsión de otras.transformaciones de unas partículas en otras y expulsión de otras.
Ver detalles en: http://eps.berkeley.edu/cig/depaolo/eps102/PPT3_Nucleosynthesis.htmlVer detalles en: http://eps.berkeley.edu/cig/depaolo/eps102/PPT3_Nucleosynthesis.html
1
H
+ 1
H
+ 2
H
+
+ ++e
+
n
El Hidrógeno se convierte El Hidrógeno se convierte
en Helio en esta serie de 3 en Helio en esta serie de 3
reacciones de fusión reacciones de fusión
nuclear que ocurren en el nuclear que ocurren en el
centro de las estrellascentro de las estrellas
1
Primero, dos núcleos de Primero, dos núcleos de
H+ se fusionan H+ se fusionan
originando un núcleo de originando un núcleo de
deuterio más un positrón deuterio más un positrón
(electrón positivo = e(electrón positivo = e
++
) y ) y
un neutrino (un neutrino (nn).).

9. Reacciones de Fusión Nuclear = NucleosíntesisReacciones de Fusión Nuclear = Nucleosíntesis
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1
H
+ 1
H
+ 2
H
+
+ ++e
+
n
3
He
2+
1
H
+
+
+
g
El Hidrógeno se convierte en Helio en esta serie de 3 reacciones El Hidrógeno se convierte en Helio en esta serie de 3 reacciones
de fusión nuclear que ocurren en el centro de las estrellasde fusión nuclear que ocurren en el centro de las estrellas
2
1
En la segunda reacción, el En la segunda reacción, el
deuterio se fusiona con deuterio se fusiona con
otro núcleo de H (protio) otro núcleo de H (protio)
originando así, un núcleo originando así, un núcleo
de helio-3 más un rayo de helio-3 más un rayo
gama (gama (gg). ).

10. Reacciones de Fusión Nuclear = NucleosíntesisReacciones de Fusión Nuclear = Nucleosíntesis
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1
H
+ 1
H
+ 2
H
+
+ ++e
+
n
3
He
2+
1
H
+
+
+
+
g
3
He
2+ 4
He
2+
+2
1
H
+
Finalmente, dos núcleos de Helio-3 se fusionan dando origen a un Finalmente, dos núcleos de Helio-3 se fusionan dando origen a un
Helio-4 y dos núcleos de protio, es decir, de Hidrógeno-1Helio-4 y dos núcleos de protio, es decir, de Hidrógeno-1
3
2
1

11. Reacciones de Fusión Nuclear = NucleosíntesisReacciones de Fusión Nuclear = Nucleosíntesis
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Simplificando, 4 núcleos de H
+
dan lugar a un
núcleo de He
2+
más energía y neutrinos
Ver detalles en: http://eps.berkeley.edu/cig/depaolo/eps102/PPT3_Nucleosynthesis.htmlVer detalles en: http://eps.berkeley.edu/cig/depaolo/eps102/PPT3_Nucleosynthesis.html

12. ¿De dónde proviene la Energía producida por las ¿De dónde proviene la Energía producida por las
Reacciones de Fusión Nuclear?Reacciones de Fusión Nuclear?
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De la conversión de masa en energía.
E=mC
2
.
4 hidrógenos H
+
pesan más que 1 helio
4
He
2+
Ver detalles en: http://eps.berkeley.edu/cig/depaolo/eps102/PPT3_Nucleosynthesis.htmlVer detalles en: http://eps.berkeley.edu/cig/depaolo/eps102/PPT3_Nucleosynthesis.html

13. Nucleosíntesis Estelar: H Nucleosíntesis Estelar: H ®® He He ®® Be Be ®®Li Li ®®
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7
Li
3+
+
e
-
n
3
He
2+
2
H
+
+
+ +g
2
4
He
2+

4
He
2+
+
7
Be
4+
Cuando el Hidrógeno se Cuando el Hidrógeno se
agota en el centro de la agota en el centro de la
estrella, el Helio lo estrella, el Helio lo
sustituye como sustituye como
combustible y las combustible y las
reacciones de fusión reacciones de fusión
nuclear dan origen a los nuclear dan origen a los
elementos Z ≥ 2elementos Z ≥ 2
Como Be, Li, C...Como Be, Li, C...
+
8
Be
4+
1
H
+
+
g
+
4
He
2+

12
C
6+

14. Nucleosíntesis Estelar: H Nucleosíntesis Estelar: H ®® He He ®® Be Be ®®Li Li ®®
+
4
He
2+
+
+
16
O
16+
g
12
C
6+

12
C
6+

24
Mg
12+
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor
Cuando el Helio se agota en el centro de la estrella, el Carbono
lo sustituye como combustible y múltiples reacciones de fusión
nuclear dan origen a otros elementos Z ≥ 2
23
Mg
12+
+ p
+
23
Mg
12+
+ nº
20
Ne
10+
+
4
He
2+

15. Nucleosíntesis Estelar: H Nucleosíntesis Estelar: H ®® He He ®® Be Be ®®Li Li ®®
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor
Cuando el Carbono está por agotarse, el Oxígeno lo sustituye
como combustible y otras múltiples reacciones de fusión
nuclear dan origen a otros elementos Z ≥ 2
+ p
+
+
+
2
4
He
2+

4
He
2+
31
P
15+
+
28
Si
14+
g
+
16
O
8+

16
O
8+

nº
24
Mg
12+
31
S
16+
+
32
S
16+

16. Estructura de una Estrella pre-SupernovaEstructura de una Estrella pre-Supernova
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Al final de su existencia, la
estrella tiene una estructura
de “cebolla”, es decir,
varias capas concéntricas
ricas en distintos elementos
Z ≥ 2.
El último elemento en
formarse es el Fe, pues su
núcleo es el más estable de
todos y cualquier fusión
ulterior no produce
energía, sino la necesita.

17. ¿Qué elementos surgen durante la ¿Qué elementos surgen durante la
explosión de las estrellas muy masivas*?explosión de las estrellas muy masivas*?
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Los elementos con número atómico
Z ≥ 26
David Michalczyk * De 1.4 hasta 9
masas solares

18. Primero Caen las capas hacia el centroPrimero Caen las capas hacia el centro
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He
He
C + O
O + Ne
Si + S
Fe
Al detenerse las
reacciones de Fusión
con la formación de un
centro de Fe, deja de
producirse energía y
entonces las capas de
alrededor inician una
caída que comprime el
centro hasta densidades
atómicas
H

19. Se comprime el centro y el Fe se convierte en nºSe comprime el centro y el Fe se convierte en nº
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H
He
C + O
O + Ne
Si + S
Fe
Al comprimirse el centro de Fe
hasta densidades atómicas, la
energía cinética, proveniente
de la caída, impulsa la des-
trucción de los núcleos de
Fierro
4 nº +13
4
He
2+
56
Fe
26+

g
g
2 nº + 2 p
+
2 e
-
2 nº

20. Al formarse una esfera central de neutrones (nº)Al formarse una esfera central de neutrones (nº)
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Las capas externas chocan con
la esfera central de neutrones
que es incompresible, provocan-
do una explosión que genera la
energía de mil millones de soles
durante una mes: Explota como
una Supernova.
Durante breve tiempo, en la
zona de choque donde hay
abundantes núcleos de Fe y
muchos neutrones, allí se
forman los demás elementos
más pesados que el Fe

21. Nucleosíntesis de los elementos más pesadosNucleosíntesis de los elementos más pesados
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor
141 nº+
177
Au
79+56
Fe
26+

182 nº+
237
U
92+56
Fe
26+

Por ejemplo:

22. ¿Qué ocurre cuando una Supernova explota?¿Qué ocurre cuando una Supernova explota?
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor
En 1054, una estrella en la constelación de Tauro explotó como En 1054, una estrella en la constelación de Tauro explotó como
supernova. Astrónomos chinos lo consignaron. Siglos después, podemos supernova. Astrónomos chinos lo consignaron. Siglos después, podemos
observar la nebulosa planetaria del Cangrejo, el remanente en dispersión observar la nebulosa planetaria del Cangrejo, el remanente en dispersión
de aquella estrella.de aquella estrella.
Casi todo el gas y polvo (con todos los elementos de la Casi todo el gas y polvo (con todos los elementos de la
tabla periódica) son expulsados hacia el espacio tabla periódica) son expulsados hacia el espacio
interestelar dejando… interestelar dejando…
Una Una
nebulosa nebulosa
planetaria planetaria
Y una Y una
estrella de estrella de
neutrones neutrones
(pulsar)(pulsar)

23. ¿Qué pasa con el gas y polvo expulsados?¿Qué pasa con el gas y polvo expulsados?
Nebulosa ÁguilaNebulosa Águila
Forman Nebulosas, Forman Nebulosas,
amplias regiones de amplias regiones de
las galaxias donde las galaxias donde
hay mayor cantidad hay mayor cantidad
de gas y polvo de gas y polvo
interestelar. interestelar. Donde, Donde,
además, se forman además, se forman
las nuevas las nuevas
generaciones de generaciones de
estrellas que ahora sí estrellas que ahora sí
tendrán planetastendrán planetas
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24. Es así cómo las Galaxias…Es así cómo las Galaxias…
Galaxia espiral M100Galaxia espiral M100Galaxia espiral M100Galaxia espiral M100 Telescopio Hubble, 1995Telescopio Hubble, 1995
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor
Conjuntos de cientos Conjuntos de cientos
de miles de millones de miles de millones
de estrellas que de estrellas que
orbitan alrededor de orbitan alrededor de
un centro de masa un centro de masa
común, tendrán más común, tendrán más
estrellas. estrellas. Muchas Muchas
con otros astros con otros astros
orbitando a su orbitando a su
alrededoralrededor