Postado Qua 3 Nov 2010 - 18:12
Origem do Universo – Teoria do Big Bang
O Universo foi formado hà cerca de 15 mil milhões de anos com uma grande explosão, o Big Bang. O Universo era inicialmente muito quente e denso. Mas foi arrefecendo e expandindo-se, e enquanto isto acontecia, a matéria foi-se organizando em estruturas cada vez mais completas.
Provas quer favorecem o Big Bang
. Expansão do Universo;
. Radiação cósmica de microondas (o Universo era inicialmente cheio de radiação muito energética quem ao longo do tempo foi diminuindo de energia, com a diminuição da temperatura do Universo, chegando até nós como radiações microondas);
. Abundância de elementos leves.
Átomos e estrelas
Existem estrelas muito pequenas e muito grandes. Estas vivem, nascem e morrem. As estrelas podem emitir luz visível e luz invisível. A sua luz provém dos elementos químicos que as constituem e este existem também na Terra. Nas estrelas e nas poeiras interestelares existem principalmente os dois elementos mais leves, o hidrogénio e o hélio, que constituem quase 100% do Universo.
O hidrogénio é abundante na Terra, enquanto que o hélio já existe em menor quantidade.
Os átomos não são partículas elementares, mas sim compostas. São constituídos por núcleos atómicos, que são constituídos por protões e neutrões, que por sua vez são constituídos por quarks, e em torno dos núcleos encontram-se os electrões.
Formação dos primeiros elementos químicos
À medida que o Universo arrefecia e expandia, as partículas também sofreram alterações. O esquema seguinte mostra como a evolução das partículas.
Os primeiros elementos foram formados por reacções nucleares, sendo as mais abundantes:
Um neutrão juntou com um protão e deu origem a deutério, libertando radiação gama:
Depois, o deutério juntou-se a um neutrão ou a um protão e originou, trítio ou hélio-3, libertando radiação:
O deutério juntou-se a outros dois deutério, originando hélio-3 e trítio:
O trítio e o hélio capturaram um protão ou um neutrão e deram origem a hélio-4,libertando radiação gama:
Finalmente o hélio-4, colidindo com um trítio ou com hélio-3, originou lítio-7 e berílio-7, libertando radiação gama:
Portanto, a seguir ao Big Bang, formaram-se por todo o Universo, deutério, trítio, hélio-3, hélio-4, lítio-7 e berílio-7. Todos os outros elementos formaram-se nas estrelas.
Formação dos elementos químicos nas estrelas
Reacção Química
. Os núcleos dos átomos não são alterados;
. Os elementos químicos do sistema reaccional mantêm-se;
. Apenas alteração das unidades estruturais do sistema reaccional.
Exemplo: Li(g) + 1H2 (g) → LiH(s) + Água
Reacção nuclear
. Os núcleos dos átomos são alterados;
. Transformação dos elementos químicos noutros diferentes;
. A energia posta em jogo tem uma ordem de grandeza que pode ser milhões de vezes superior à que é posta em jogo nas reacções químicas.
Na escrita das equações deve mostrar a observância da lei de conservação do número de nucleões e da carga total, ou seja, a soma dos números de massa e atómico dever ser igual nos dois membros da equação.
As reacções nucleares podem ser de dois tipos:
. Fusão nuclear – consiste na junção de dois núcleos pequenos com a obtenção de um núcleo maior.
Exemplo: 4 1H → 4He + 20e+ + Energia
. Fissão ou cisão nuclear – consiste na divisão de um núcleo grande, em dois mais pequenos.
Exemplo: 235U + 1n → 90Sr + 143Xe + 31n
Em primeiro lugar, dois protões originam deutério, libertando um positrão e neutrinos:
Depois um deutério capta um protão e origina hélio-3, libertando radiação gama;
Seguidamente dois núcleos de hélio-3 juntam-se e formam hélio-4 e dois protões:
No total (no ciclo do hidrogénio), quatro protões dão origem a hélio-4, dois positrões, dois neutrinos e radiação gama:
Nas estrela também ocorre a formação do carbo-12 a partir da junção de três átomos de hélio:
O Universo foi formado hà cerca de 15 mil milhões de anos com uma grande explosão, o Big Bang. O Universo era inicialmente muito quente e denso. Mas foi arrefecendo e expandindo-se, e enquanto isto acontecia, a matéria foi-se organizando em estruturas cada vez mais completas.
Provas quer favorecem o Big Bang
. Expansão do Universo;
. Radiação cósmica de microondas (o Universo era inicialmente cheio de radiação muito energética quem ao longo do tempo foi diminuindo de energia, com a diminuição da temperatura do Universo, chegando até nós como radiações microondas);
. Abundância de elementos leves.
Átomos e estrelas
Existem estrelas muito pequenas e muito grandes. Estas vivem, nascem e morrem. As estrelas podem emitir luz visível e luz invisível. A sua luz provém dos elementos químicos que as constituem e este existem também na Terra. Nas estrelas e nas poeiras interestelares existem principalmente os dois elementos mais leves, o hidrogénio e o hélio, que constituem quase 100% do Universo.
O hidrogénio é abundante na Terra, enquanto que o hélio já existe em menor quantidade.
Os átomos não são partículas elementares, mas sim compostas. São constituídos por núcleos atómicos, que são constituídos por protões e neutrões, que por sua vez são constituídos por quarks, e em torno dos núcleos encontram-se os electrões.
Formação dos primeiros elementos químicos
À medida que o Universo arrefecia e expandia, as partículas também sofreram alterações. O esquema seguinte mostra como a evolução das partículas.
Os primeiros elementos foram formados por reacções nucleares, sendo as mais abundantes:
Um neutrão juntou com um protão e deu origem a deutério, libertando radiação gama:
n + p → 2H + γ
Depois, o deutério juntou-se a um neutrão ou a um protão e originou, trítio ou hélio-3, libertando radiação:
2H + n → 3H + γ
2H + p → 3He + γ
2H + p → 3He + γ
O deutério juntou-se a outros dois deutério, originando hélio-3 e trítio:
2H +2H → 3H + p
2H +2H → 3He + n
2H +2H → 3He + n
O trítio e o hélio capturaram um protão ou um neutrão e deram origem a hélio-4,libertando radiação gama:
3H + p → 4He+ γ
3He + n → 4He+ γ
3He + n → 4He+ γ
Finalmente o hélio-4, colidindo com um trítio ou com hélio-3, originou lítio-7 e berílio-7, libertando radiação gama:
4He + 3H → 7Li+ γ
4He + 3He → 7Be+ γ
4He + 3He → 7Be+ γ
Portanto, a seguir ao Big Bang, formaram-se por todo o Universo, deutério, trítio, hélio-3, hélio-4, lítio-7 e berílio-7. Todos os outros elementos formaram-se nas estrelas.
Formação dos elementos químicos nas estrelas
Reacção Química
. Os núcleos dos átomos não são alterados;
. Os elementos químicos do sistema reaccional mantêm-se;
. Apenas alteração das unidades estruturais do sistema reaccional.
Exemplo: Li(g) + 1H2 (g) → LiH(s) + Água
Reacção nuclear
. Os núcleos dos átomos são alterados;
. Transformação dos elementos químicos noutros diferentes;
. A energia posta em jogo tem uma ordem de grandeza que pode ser milhões de vezes superior à que é posta em jogo nas reacções químicas.
Na escrita das equações deve mostrar a observância da lei de conservação do número de nucleões e da carga total, ou seja, a soma dos números de massa e atómico dever ser igual nos dois membros da equação.
As reacções nucleares podem ser de dois tipos:
. Fusão nuclear – consiste na junção de dois núcleos pequenos com a obtenção de um núcleo maior.
Exemplo: 4 1H → 4He + 20e+ + Energia
. Fissão ou cisão nuclear – consiste na divisão de um núcleo grande, em dois mais pequenos.
Exemplo: 235U + 1n → 90Sr + 143Xe + 31n
Em primeiro lugar, dois protões originam deutério, libertando um positrão e neutrinos:
2p → 2H + e+ + v
Depois um deutério capta um protão e origina hélio-3, libertando radiação gama;
2H + p → 3He + γ
Seguidamente dois núcleos de hélio-3 juntam-se e formam hélio-4 e dois protões:
3He + 3He → 4He+ 2p
No total (no ciclo do hidrogénio), quatro protões dão origem a hélio-4, dois positrões, dois neutrinos e radiação gama:
4p → 4He + 2e+ + 2v
Nas estrela também ocorre a formação do carbo-12 a partir da junção de três átomos de hélio:
4He + 4He + 4He → 12C