Origen estelar de los elementos

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INTRODUCCION

De los 112 elementos que aparecen en la tabla periódica, la Tierra alberga alrededor de 90. De estos, 81 elementos son estables, mientras que los 9 restantes existen como isótopos radioactivos inestables. Los elementos posteriores al Uranio (z=92) no se encuentran en la naturaleza y han sido obtenidos artificialmente mediante el uso de acelerados de partículas.
La mayoría de loselementos se obtienen de la corteza terrestre, y otros de la atmosfera y de los océanos. Algunos se encuentran en forma libre y sin combinar. Sin embargo, muchos de ellos se combinan unos con otros para formar compuestos, y estos entre si forman minerales, las rocas y los suelos. De los suelos se extraen los minerales que son la base de la riqueza de algunos países del mundo. Los metales, en granparte, provienen de los minerales. Los metales más abundantes que existen en la corteza terrestre en forma de mineral son: aluminio, hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, titanio y manganeso.
El agua de mar es una rica fuente de iones metálicos como Na+, Mg+2, Ca+2, Cl-1, CO3 2-, SO42- por otra parte, la obtención de metales con alto índice de pureza como el hierro y el aluminio, entreotros, se logra mediante procesos metalúrgicos.

ORIGEN ESTELAR DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

La teoría mas aceptada, hoy en día, para explicar el origen del Universo es la del “Big Bang” o la Gran Explosión.
Esta postula que hace 10 mil o 20 ml millones de años, toda la materia y energía presente, incluyendo el espacio que ellas llenan, se concentro en un volumen muy pequeño y por tanto de unadensidad e inestabilidad muy grande. Al ocurrir la inmensa explosión, todo comenzó a expandirse en un proceso que aun no ha cesado.
En el Universo primitivo se formo hidrogeno y helio, a partir de las partículas elementales que existían o se formaban como producto de la explosión primigenia.

Sin embargo, el resto de los elementos no podían conformarse en tales condiciones, pues sus núcleos atómicosse disociarían a tan altas energías. A medida que ocurría la expansión del Universo, las temperaturas fueron disminuyendo y, con el tiempo, las estrellas se convirtieron en las fábricas naturales de los elementos.

La capacidad que tienen las estrellas para producir determinados elementos químicos depende de sus masas, que pueden ir desde 0,1 hasta 100 veces la masa del Sol. De esta forma, laenorme fuerza gravitacional de estos cuerpos estelares propiciará el proceso.

Esto tiene lógica: para que dos núcleos atómicos se fusionen es necesario vencer la fuerza eléctrica de repulsión de estas partículas, de tal manera que puedan acercarse a una distancia que les permita atraerse mediante la denominada “fuerza nuclear fuerte”.

En sucesivas fusiones nucleares se van conformando losnúcleos de elementos cada vez más pesados, hasta llegar al isótopo más estable del hierro que es el 56. Por ser este el núcleo más estable, a partir de allí ya no es posible continuar la fusión de núcleos, por lo que entra en vigencia una vía energéticamente menos exigentes: la captura de neutrones que, al no tener carga eléctrica, pueden penetrar en los núcleos sin ser repelidos. Luego este núcleoemite radiación beta, dando origen a un nuevo elemento.

Ejemplo:
La reacción de fusión de un núcleo de deuterio (hidrogeno-2) y uno de tritio (hidrogeno-3) para dar un núcleo de helio-4 y un neutrón: 2H + 3H  4He + 1n

Las estrellas mucho más pesadas que el Sol pueden convertirse en supergigantes. Algunas de ellas explotan dando lugar al fenómeno llamado Supernova, lo cual contribuyetanto a la síntesis de nuevos elementos, como a sus dispersión en otras regiones del Universo.
Un fenómeno interesante ocurre cuando las partículas constituyentes de los rayos cósmicos colisionan en el espacio exterior, fuera de las estrellas, produciendo fragmentos mas pequeños.
Estas reacciones nucleares permiten explicar la formación de los elementos livianos: litio, berilio y boro,...
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