El Origen De Los Elementos
Enviado por • 15 de Abril de 2015 • 680 Palabras (3 Páginas) • 213 Visitas
6Kr
Las teorías actuales consideran que un segundo después del Big Bang la temperatura del universo era
del orden de 1010 K y la densidad de radiación era muy alta. Los constituyentes del universo eran
neutrones, protones (núcleos de hidrógeno), electrones, positrones, neutrinos y fotones. A medida que el
universo se expandía, parte de los neutrones se convertían en protones y electrones (estando aislado un
neutrón vive cerca de 11 minutos) y los protones se combinaban con otros neutrones para formar
núcleos de deuterio (2H), a partir de cual se producían tritio (3H), 3helio (3He) y 4helio (4He). Las
siguientes reacciones deben de haber tenido lugar durante los primeros tres minutos des del Big Bang:
1n (neutrón) → 1H+ (protón) + 0e− (electrón o partícula β) + neutrino
1n + 1p+ → 2H+ (deuterio)
1n + 2H+ → 3H+ (tritio)
3
H+ → 3He2+ (3helio) + 0e−
1n + 3He2+ → 4He2+ (4helio o partícula α)
Nótese que los elementos no se hallan en forma atómica sino iónica, ya que a las altas temperaturas
existentes todos los átomos se encuentran completamente ionizados. Se considera que el universo
primitivo consistía casi exclusivamente de hidrógeno, deuterio, una muy pequeña proporción de tritio y
algo de helio. El proceso de captura neutrónica, sin embargo, no pudo haber dado lugar a la formación
de elementos superiores, particularmente teniendo en cuenta que no existen elementos de masa 5 y 8.
La formación de los elementos superiores puede interpretarse como una serie de fusiones nucleares
consecutivas que ocurren en el interior de las estrellas. Éstas se formaron a tiempos mucho mayores
como resultado del enfriamiento del universo en expansión. A medida que se va formando helio, las
estrellas se contraen debido a la disminución del número de partículas y aumenta su temperatura debido
a la energía liberada (equivalente a la masa perdida durante el proceso, E = m.c2), dando lugar a la
formación de los elementos superiores. La fusión de 4He con otros elementos favorece la formación de
elementos de masa 12 (12C), 16 (16O), 20 (20Ne), 24 (24Mg), 28 (28Si), etc., que poseen abundancias
mayores que los elementos con masas intermedias: 14N, 19F, 23Na, 27Al, etc.:
12
C6+ + 4He2+ → 16O8+ + energía
En el interior de las estrellas no es posible formar elementos más complejos que el hierro (56Fe), ya que
la desintegración de los elementos de masa mayor, que ocurre a altas temperaturas, compite con la
fusión. Observar que a medida que aumenta el número de protones en el núcleo la carga positiva
aumenta y la combinación con núcleos de helio, también cargados positivamente, es mucho más
improbable. El 56Fe es, por ello, el núcleo más estable y por ello su abundancia relativa es mayor que la
de los núcleos vecinos.
El resto de los elementos se forma por captura de neutrones acompañada de diversas reacciones
nucleares. La ausencia de carga del neutrón facilita este proceso:
56Fe + 1n → 57Fe
57Fe + 1n → 58Fe
58Fe + 1n → 59Fe
59Fe → 59Co + 0e−
59Co + 1n → 60Co → …
Con este mecanismo se forman los elementos hasta el 209bismuto (209Bi), que es el elemento más
pesado no radiactivo. Los restantes elementos se forman por captura neutrónica durante el colapso de
las estrellas y por eso poseen tan bajas abundancias.
Los elementos radiactivos decaen con el tiempo. Por ejemplo el uranio 235 (235U) forma plomo con una
vida media de 7 × 108 años. Cuando se formó el sistema solar la abundancia del 235U era un tercio de la
abundancia del isótopo estable, 238U. El isótopo radiactivo decayó a su abundancia relativa actual, 1:140,
en 4.5 × 109 años, la edad estimada del sistema solar.
A pesar de la gran abundancia de hidrógeno y otros elementos livianos en el sistema solar, la situación
es muy diferente en la Tierra. Comparada con el Sol, la Tierra posee una atracción gravitatoria mucho
menor y ello hace que los elementos más livianos, el hidrógeno y el helio, tiendan a escapar de la
atmósfera. Una situación enteramente diferente existe en planetas más alejados del Sol, donde estos
elementos son más abundantes debido a su mayor masa y menores temperaturas. A temperatura
ambiente todos los elementos se encuentran en estado neutro, compensándose la carga nuclear con un
número de electrones igual al de protones en el núcleo. El siguiente gráfico da la abundancia relativa de
los elementos en la Tierra
...