Origem dos elementos químicos

Origem dos elementos químicos

P Idade do universo (Big Bang):1,38 × 10

anos*

P Idade da Terra: 4,5 × 10

anos

P A hipótese do Big Bang explica a radiação de fundo, isotrópica, correspondente à radiação de um corpo negro com temperatura de 2,7 K.

P Esta radiação de fundo foi descoberta,

acidentalmente, por A. A. Penzias e R. W.

Wilson, em 1965 (Prêmio Nobel de Física de 1978).

*Recentemente, a estrela Matusalem (HD 140283), foi

datada como tendo 1,45 × 10 ¹⁰ anos.

Origem dos elementos químicos

P Estima-se que a composição atual do universo seja:

H = 86,6%

He = 11,3%

Outros elementos = 2,1%

P Significa que a síntese dos outros elementos

não avançou muito ainda.

Luminosidade das estrelas e outros corpos celestes

Escala de magnitude

P Hiparco (190 a 125 AC):

1

grandeza = estrelas mais brilhantes

6

grandeza = estrelas que mal se podia ver P A escala moderna foi ampliada para o lado

negativo e a Estrela Polar é a referência = 2,12

P Sírius, a estrela mais brilhante = !1,44

P Venus pode chegar a !4,4

P Lua cheia = !12,5

P Sol = !26,86

Classes espectrais das estrelas

Classe Cor T/K

O azul > 25.000

B branca azulada 11.000 - 25.000

A branca 7.500 - 11.000

F branca amarelada 6.000 - 7.000

G amarela 5.000 - 6.000

K laranja 3.500 - 5.000

M vermelha 2.000 - 3.500

Queima de hidrogênio

P

H +

H ÿ

H + e

+ í

+ 1,44 MeV P

H +

H ÿ

He + ã + 5,49 MeV

P

He +

He ÿ

He + 2

H + 12,86 MeV P De onde vem a energia liberada?

P E = mc

Cálculo da energia liberada

P

He +

He ÿ

He + 2

H + 12,86 MeV

P 2(

He) = 2 × 3,0160293201 = 6,0320586402

P

He + 2

H = 4,00260325413 + 2 × 1,00782503223 = 6,01825331859 P Perda de massa (Äm) = massa dos produtos !

massa dos reagentes = (!)0,0138053216 g mol

P E = (Äm)c

= 7,44218 × 10

J mol

P Como 1 J = 6,241509 eV, e dividindo por N

,

temos que E = 12,86 MeV núcleon

Queima do hélio

P

He +

He ÿ

Be

P

Be +

He ÿ

C + ã

P

C +

He ÿ

O + ã

P

O +

He ÿ

Ne + ã

P

Ne +

He ÿ

Mg + ã

Elementos com número atômico ímpar

P Processo x

P São processos de fragmentação (espalação)

devido a colisão de raios cósmicos (prótons,

partículas alfa, outros núcleos mais pesados -

até mesmo urânio) com elementos presentes

no meio interestelar, ou seja, fora das estrelas.

Decaimento radioativo

Decaimento radioativo

Decaimento radioativo

Decaimento radioativo

Número de massa das séries radioativas

P n 4n 4n+1 4n+2 4n+3

P 60 240 241 242 243

P 59 236 237 238 239

P 58 232 233 234 235

P 57 228 229 230 231

P 56 224 225 226 227

P 55 220 221 222 223

P 54 216 217 218 219

P 53 212 213 214 215

P 52 208 209 210 211

P 51 204 205 206 207

P 50 200 201 202 203

As forças fundamentais da natureza

P Força da gravidade P Força eletromagnética P Força fraca

< Responsável pela desintegração do nêutron e a emissão espontânea de partículas por um núcleo (decaimento radioativo)

P Força forte

< Responsável por manter prótons e nêutrons coesos nos núcleos dos átomos.

< Responsável pela atração dos quarks

As forças fundamentais da natureza

P Força da gravidade P Força eletrofraca

< Resultado da unificação das forças eletromagnética e fraca

P Força forte

< Responsável por manter prótons e nêutrons coesos nos núcleos dos átomos

< Responsável pela atração dos quarks

As forças fundamentais da natureza

P Força forte

< Responsável por manter prótons e nêutrons coesos nos núcleos dos átomos

P Pelo Modelo Padrão, todas as forças envolvem a troca de partículas

P A coesão entre prótons e nêutrons pela força

forte, envolve a troca de partículas chamadas

glúons.

Partículas elementares

P Bárions

< São os hádrons mais pesados, com massa igual ou superior a do próton.

< Ex.: próton, nêutron, lâmbda ( Ë), sigma (G

, G

, G

), xi (csi) (Î

, Î

), ômega (Ù

), etc

< São formados por 3 quarks

P Mésons

< São os hádrons mais leves.

< Ex.: píons (ð

, ð

), káons (Ê

, Ê

, Ê

, Ê

, Ê

, K

), eta (ç) e D

, D

, D

, ö

, etc.

< São formados por um quark e um anti-quark.

Hádrons

Partículas que interagem através da força forte.

Partículas elementares

P Elétron (e

)

P Múon ou méson ì (ì

) P Tau (ô)

P Elétron neutrino (í

) P Múon neutrino (í

) P Tau neutrino (í

)

Léptons

Não sentem a força forte.

Quarks

P São 6 tipos de quarks de matéria

P São 6 tipos de quarks de antimatéria

P Cada um deles pode ocorrer nas “cores” azul, verde e vermelho

P Assim temos 18 quarks de matéria e 18

quarks de antimatéria

Quarks

P Massa (MeV/c

)

P u (up) 2,3 q = + b P d (down) 4,8 q = !a P c (charm) 1.275 q = +b P s (strange) 95 q = !a P t (top) 173.210 q = + b P b (bottom) 4.180 q = !a

P próton = u + u + d (cada um com uma cor diferente, levando ao branco)

P nêutron = d + d + u (cada um com uma cor

diferente, levando ao branco)

Quarks

Massa

u (up) 4,5 m

q = +b d (down) 9,39 m

q = !a c (charm) 1,36 m

q = +b s (strange) 0,1 m

q = !a t (top) 185 m

q = +b b (bottom) 4,45 m

q = !a

próton = u + u + d (cada um com uma cor diferente, levando ao branco)

nêutron = d + d + u (cada um com uma cor

diferente, levando ao branco)

Quarks

P A força forte atua sobre os quarks através da troca de partículas chamadas GLÚONS.

P Há 8 tipos de glúons.

P A atração entre os quarks, permeada pelos glúons resulta, de fato, na atração entre prótons e nêutrons no núcleo atômico.

P À medida que os quarks se afastam, a força

forte fica mais intensa, impedindo assim que

se observe quarks isolados.