Stelele masive creează carbon, dar și straturi de oxigen, nitrogen şi fier.
Când nucleul conţine doar fier, fuziunea încetează şi are loc colapsarea, ca urmare a gravitaţiei enorme. Steaua atinge temperaturi enorme, explodând (supernovă).
Gândiți-vă la următorul lucru: 96% din corpul uman este format din doar patru tipuri de atomi: hidrogen, carbon, azot şi oxigen. Suntem, așadar, un straniu conglomerat de particule care gândește și care explorează universul neîncetat. Suntem, mai mult decât mărturia propriei ființe, modul în care universul a devenit conștient de sine însuși (căci, deși ne raportăm la univers ca la „altceva”, suntem parte inseparabilă din acesta).
Atomii au început să se formeze imediat după nașterea universului. La 3-4 minute după Big Bang încep să se formeze atomi de deuteriu (deuteriul este un izotop al hidrogenului, având nucleul format dintr-un neutron și un proton), precum și alți atomi ușori. Producerea atomilor mai „complicați” are nevoie de procese cosmice speciale. Iată, în continuare, cum s-au format cele mai comune elemente din univers. Pentru fiecare tip de atom am atașat și un videoclip în care respectivul atom este analizat de un cunoscut chimist.
Cum sunt aranjate elementele în tabelul periodic
Elementele chimice sunt aranjate crescător, după numărul atomic, adică după numărul de protoni din nucleul fiecărui atom.
Numărul de protoni indică, în fapt, identitatea unui atom. Dacă avem un atom cu un proton, atunci vorbim cu certitudine de un atom de hidrogen.
Numărul atomic nu indică și răspândirea în univers a atomilor
Sigur, atomul cel mai ușor, hidrogenul, este cel mai răspândit. Al doilea cel mai ușor atom, cel de heliu, este al doilea cel mai răspândit atom din univers, dar lucrurile nu merg mai departe după această logică. De ce?
Abundența elementelor chimice în univers este impusă de cantitățile mari de hidrogen și heliu care au fost produse în Big Bang. Celelalte elemente reprezintă aproximativ 2% din univers și au fost produse în mare parte de supernove și de anumite stele numite gigante roșii.
Pe de altă parte, și asta explică răspândirea aparent bizară a elementelor în univers - litiul, beriliul și borul sunt rare deoarece, deși sunt produse prin fuziune nucleară, sunt apoi distruse de alte reacții din stele.
Elementele de la carbon la fier sunt relativ mai abundente în univers datorită ușurinței cu care sunt create în procesul de nucleosinteză din supernove.
Elementele chimice cu număr atomic mai mare decât fierul (elementul chimic cu numărul 26) devin din ce în ce mai rare în univers, deoarece este nevoie de din ce în ce mai mult energie stelară pentru producerea lor.
1. Atomul de hidrogen
[numărul 1 în tabelul periodic. 1 proton]
Hidrogenul a fost creat pe timpul Big Bangului. Este utilizat intens pe timpul fuziunii stelelor, dar este cel mai prezent element chimic din univers, circa 70%.
Modurile în care protonii și neutronii din universul timpuriu formează cele mai ușoare elemente chimice și izotopi ai acestora: deuteriu, heliu-3 și heliu-4.
credit: E. Siegel / Beyond The Galaxy
Hidrogenul este rar în formă pură pe Terra, căci fiind cel mai ușor element, scapă ușor din atmosferă în spațiu.
Hidrogenul este ușor inflamabil. Compusul cel mai comun al hidrogenului este apa. Acizii sunt compuși ce conțin hidrogen (citește mai multe despre acizi în articolul nostru despre pH).
Hidrogenul este folosit în producerea margarinei, ajutând la îngroșarea uleiului vegetal din care este aceasta produsă.
2. Heliul
[numărul 2 în tabelul periodic. 2 protoni]
Heliul constituie circa 28% din univers astăzi, dar acesta s-a format, 25%, pe timpul Big Bangului, iar 3% pe timpul fuziunii stelare.
Heliul, ca și hidrogenul, fiind foarte ușor, e rar pe Pământ în formă pură, căci se pierde în spațiu, scăpând din atmosfera terestră. Heliul este gaz nobil, adică nereactiv, ceea ce-l face sigur pentru baloane de agrement, de exemplu.
3. Oxigenul
[numărul 8 în tabelul periodic. 8 protoni]
Oxigenul reprezintă cel mai comun element chimic greu.
Oxigenul se formează în urma fuziunii ce are loc în stele masive, înainte de a deveni supernove.
Oxigenul este cel mai prezent element în crusta terestră. Acesta, în stare pură ori prin compușii săi, formează jumătate din roca și mineralele de pe Terra. Oxigenul în stare pură formează o cincime din aer, sub forma unui gaz transparent.
Oxigenul este esențial în corpul uman, celulele având nevoie de acesta pentru a sparge zaharurile și a elibera energia necesară corpului.
Un alt proces important, combustia, de care am scris pe larg aici, are oxigenul ca element esențial.
4. Carbonul
[numărul 6 în tabelul periodic. 6 protoni]
Carbonul este primul element chimic greu format de stele, avându-și originea în special în gigantele roșii.
La început stelele creează energie prin fuziunea atomilor de hidrogen şi formarea atomilor de heliu. Când resursa de hidrogen se epuizează, stelele creează atomi de carbon prin fuziunea celor de heliu, se măresc şi devin gigante roşii.
Carbonul este elementul chimic cu cel mai mare număr de compuși - peste 9 milioane!
Carbonul este găsit în trei forme în stare pură în natură: grafit, diamante și buckminsterfullerene (de la Buck Minster Fuller). Diamantul este cea mai dură substanță din natură. Modul în care sunt cuplați atomii de carbon fac diamantul foarte dur, dar grafitul foarte moale.
Hidrocarburile (compuși de doar carbon și hidrogen) se găsesc în natură sub forma: țițeiului, gazului natura sau al cărbunelui.
5. Neonul
[numărul 10 în tabelul periodic. 10 protoni]
Neonul este produs ca un pas intermediar între carbon și oxigen, fiind un alt element într-un stadiu ce precede supernovele.
Neonul este un gaz rar, constituind 0,001% din atmosfera terestră. Acesta a fost capturat în roca terestră la formarea planetei și este eliberat lent în atmosferă prin intermediul erupțiilor vulcanice.
Neonul poate fi extras din aer prin răcirea la temperatura de -189° C, la această temperatură neonul transformându-se în lichid.
6. Azotul
[numărul 7 în tabelul periodic. 7 protoni]
Azotul apare în stele de tipul Soarelui, într-un ciclu de fuziune ce include carbonul și oxigenul.
7. Magneziul
[numărul 12 în tabelul periodic. 12 protoni]
Magneziul este creat în procese de fuziune din stele masive.
8. Siliciul
[numărul 14 în tabelul periodic. 14 protoni]
Siliciul este elementul cel mai greu care se formează în procese care nu implică supernove.
Aproape 90& dintre mineralele care formează rocile de pe Terra conțin siliciu. Aproape toate mineralele de siliciu conțin oxigen și siliciu, fiind cunoscute sub numele de silicați. Cel mai comun silicat este cuarțul.
Siliciul formează circa 28% din crusta Pământului, dar 50% din cea a Lunii!
Siliciul este folosit în producerea circuitelor electronice și în cea a panourilor solare. Este, de asemenea, utilizat în producția aerogelului, o substanță dură, dar ușoară, care nu conduce căldura; este folosită în fabricarea costumelor pompierilor.
9. Fierul
[numărul 26 în tabelul periodic. 26 protoni]
Fierul își are originea, în principal, în urma procesului de fuziune a stelelor numite pitice albe.
Corpul uman folosește fierul pentru a crea hemoglobina, o substanță din sânge care transportă oxigenul în organism.
Fiecare dintre aceste elemente produc raze X, ceea ce permite identificarea acestora și crearea unor hărți ale distribuției elementelor, cum puteți vedea mai sus.
credit: NASA/CXC/SAO
Fierul devine mai tare atunci când se adaugă mici cantități din alte metale, cum ar fi carbonul, nichelul sau titanul. Astfel se formează oțelul. Atunci când se adaugă cromul - se produce oțel inoxidabil (inox).
10. Sulful
[numărul 16 în tabelul periodic. 16 protoni]
Sulful este produs atât în supernove al căror miez colapsează, cât și ca urmare a fuziunii unor pitice albe.
Sulful este unul dintre puținele nemetale care poate fi găsit în stare pură în natură, în special în craterele vulcanice. Sulful pur poate fi extras din depozite subterane cu ajutorul apei fierbinți.
Mulți compuși ai sulfului miros urât. Este folosit pentru a întări cauciucul natural folosit pentru fabricarea de anvelope, pentru păstrarea fructelor uscate și pentru a crea acizi puternici pentru baterii.
Sulful are proprietăți antibacteriene și este utilizat la fabricarea antibioticelor, cum ar fi penicilina.
Originea elementelor din tabelul periodic
Clic aici pentru o rezoluţie superioară (6.000 px) a posterului cu originea elementelor din tabelul periodic.
Puteți citi și: Cum au apărut atomii?
Articol inspirat de The 10 most common elements
