Origem dos Elementos Químicos

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1 Origem dos Elementos Químicos

2 Origem dos Elementos Químicos
Os elementos químicos existentes no Universo foram gerados no interior das estrelas através de reacções nucleares, as quais têm natureza muito diferente das reacções químicas vulgares.

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4 Reacções Químicas Nestas reacções, os núcleos atómicos não são alterados, pois só estão envolvidos os electrões de valência dos átomos. Há formação de novas substâncias por quebra e formação de ligações químicas.

5 REACÇÕES QUÍMICAS 2H2 (g) + O2 (g)  2H2O (g)

6 Reacções Químicas Estas reacções envolvem (por absorção ou libertação) quantidades de energia relativamente pequenas.

7 REACÇÕES NUCLEARES Nestas reacções há alterações dos núcleos atómicos com formação de novos elementos (ou isótopos dos mesmos elementos). Estas reacções envolvem enorme quantidade de energia, milhões de vezes superior à que é posta em jogo nas reacções químicas.

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9 Fusão Nuclear Consiste na junção de dois núcleos pequenos com obtenção de um núcleo maior, de menor massa que o conjunto dos dois núcleos iniciais, e libertação de grandes quantidades de energia.

10 REACÇÕES DE FUSÃO

11 Reacção Protão-Protão
REACÇÕES DE FUSÃO Reacção Protão-Protão Neutrão Protão

12 Deutério (2H)-Trítio (3H)
REACÇÕES DE FUSÃO Deutério (2H)-Trítio (3H) Neutrão Protão

13 REACÇÕES DE FUSÃO

14 Fissão Nuclear Um núcleo grande, instável, divide-se (cinde-se) em dois núcleos mais pequenos e mais estáveis, com uma apreciável diminuição de massa e consequente libertação de uma grande quantidade de energia. A fissão pode ser espontânea ou provocada pelo bombardeamento com neutrões.

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16 Fissão Nuclear: uma reacção em cadeia
O núcleo de um átomo “pesado” e instável, ao ser bombardeado por neutrões origina dois núcleos mais leves e mais estáveis, de massas semelhantes, e a emissão simultânea de alguns neutrões; estes, por sua vez, bombardeando outros núcleos, mantêm a reacção em cadeia.

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18 ESTRELAS As estrelas são astros com luz própria, constituídos fundamentalmente por átomos de hidrogénio e hélio.

19 FORMAÇÃO DOS ELEMENTOS
As reacções de fusão, produtoras de hélio e de outros elementos mais pesados, mantêm as estrelas “acesas” a temperaturas muito elevadas e permitem que elas emitam luz e, portanto, sejam vistas a olho nu ou com telescópios.

20 FORMAÇÃO DOS ELEMENTOS
A formação dos elementos químicos no Universo tem origem na evolução das estrelas. As estrelas nasceram e nascem todas mais ou menos da mesma maneira, quando os núcleos dos átomos se aproximam demasiado, iniciando-se reacções nucleares de fusão.

21 FORMAÇÃO DOS ELEMENTOS
A fusão nuclear, que ocorre nas estrelas, liberta enormes quantidades de energia, contudo, ainda não se conseguiu eficácia na produção de energia através da fusão, pois este processo ocorre a temperaturas elevadíssimas, logo, é difícil mantê-lo num recipiente sem destruir as suas paredes.

22 FORMAÇÃO DOS ELEMENTOS
A energia do Sol tem origem em reacções de fusão nuclear: 4 H  He e + energia

23 FORMAÇÃO DOS ELEMENTOS
Por sua vez , os átomos de hélio formados vão dar origem a novas fusões nucleares , formando-se núcleos de átomos mais pesados, incluindo o carbono e o oxigénio. Estas reacções são acompanhadas de grande libertação de energia .

24 NASCIMENTO DE UMA ESTRELA

25 NASCIMENTO DE UMA ESTRELA
O interior da estrela, onde ocorre a fusão do hidrogénio, é o núcleo ou coração da estrela. A energia libertada na fusão do hidrogénio, propaga-se até à zona exterior. A estrela começa então a brilhar.

26 VIDA DE UMA ESTRELA As elevadas quantidades de energia libertadas originam forças de pressão que tendem a expandir a matéria estelar, contrariamente à força da gravidade, que tende a comprimi-la.

27 VIDA DE UMA ESTRELA A estrela mantém-se neste equilíbrio durante muitos milhões de anos: fase principal da vida da estrela.

28 VIDA DE UMA ESTRELA A duração da fase principal da vida de uma estrela, depende da sua massa inicial, M0. Esta é determinante na evolução que a estrela pode experimentar. A relação entre essa massa inicial e a do Sol será determinante para a sequência das transformações que irão ocorrer.

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30 MORTE DE UMA ESTRELA DE PEQUENAS DIMENSÕES
Quando se esgotar o hidrogénio numa estrela, como o Sol, ela dilatar-se-á e transformar-se-á numa gigante vermelha. Quando por sua vez se esgotar o hélio, ela ficará reduzida a um núcleo de carbono puro e transformar-se-á numa anã branca. Estrela de Carbono (Gigante vermelha)

31 MORTE DE UMA ESTRELA DE PEQUENAS DIMENSÕES
Uma estrela de pequenas dimensões passa por perturbações violentas e morre calmamente como anã branca.

32 ESTRELAS O Sol deve acabar como uma anã branca formada essencialmente por carbono.

33 MORTE DE UMA ESTRELA DE GRANDES DIMENSÕES
Em estrelas muito maiores do que o Sol, vão-se sintetizando os elementos químicos até ao ferro, sendo a estrela em explosão uma supernova, e produzindo-se então, na sua morte, os restantes elementos químicos. Supernova 1987A NASA / STScI / CfA / P.Challis

34 MORTE DE UMA ESTRELA DE GRANDES DIMENSÕES
Uma estrela de grandes dimensões morre destroçada por explosões violentas, podendo originar uma estrela de neutrões ou um buraco negro.

35 Em síntese:

36 Em síntese:

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