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QUÍMICA INORGÁNICA I.- GÉNESIS Y ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS DE LA TABLA PERIÓDICA

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by

Daniel Álvarez

on 14 November 2013

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Transcript of QUÍMICA INORGÁNICA I.- GÉNESIS Y ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS DE LA TABLA PERIÓDICA

UNIDAD 1.- TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
QUÍMICA INORGÁNICA I
Prof. Daniel Álvarez
Génesis y Abundancia de los Elementos de la Tabla Periódica
BIG BANG: Teoría que explica el origen del Universo
"Big Bang": Gran explosión
Teoría que explica el origen del Universo
Extrapolación a t = 0
Fase importante (reacciones de fusión): duración 3 minutos (luego expansión)
ETAPAS:
La existencia del neutrino fue propuesta en 1930 por el físico Wolfgang Pauli para compensar la aparente pérdida de energía y momento lineal en la desintegración β de los neutrones según la siguiente ecuación:

Pauli interpretó que tanto la masa como la energía serían conservadas si una partícula hipotética denominada «neutrino» participase en la desintegración incorporando las cantidades perdidas. Desafortunadamente, la partícula prevista había de ser sin masa (en realidad 10.000 veces más pequeña que la del electrón), ni carga, ni interacción fuerte, por lo que no se podía detectar con los medios de la época.
BIG BANG I:
BIG BANG II:
BIG BANG III:
BIG BANG IV:
El modelo del Big Bang se basa en la teoría de la relatividad de Albert Einstein.
Alexander Friedmann propuso en 1922 unas ecuaciones que describían la evolución del universo.
Estas fueron ignoradas por el resto de científicos hasta que en 1927, el sacerdote belga George Lemaître las reutiliza para sugerir que el cosmos nace de un "átomo primordial".
En este mismo año Edwin Hubble observó que las galaxias se alejaban unas de otras como la teoría de Alexander Friedmann había predicho.
En 1948, George Gamow hizo una teoría del universo partiendo de las anotaciones de Lemaître y añadiendo un estudio sobre las condiciones y reacciones que tuvieron lugar los primeros instantes del cosmos, de esta manera desarrolla los principios del actual modelo del Big Bang.
http://www.slideshare.net/Mcguille/big-bang-4984865
GÉNESIS DE LOS ELEMENTOS
Vías de Síntesis
REACCIONES DURANTE EL BIG BANG
A medida que aumenta Z, se hace más difícil acercar dos núcleos para que se produzca la reacción de fusión.
REACCIÓN PRINCIPAL EN LAS ESTRELLAS
http://www.madrimasd.org/blogs/ciencianuclear/2007/04/30/64634
http://www.youtube.com/watch?v=3Tu-F4UzIfc&feature=related
Cuando comienza a cesar la fusión, la temperatura comienza a bajar y la estrella se apaga.
REACCIONES DE LAS PARTÍCULAS ALFA
Se superan nuevas barreras de Coulomb (se genera C, Mg y O)
Vía de síntesis para elementos de Z par (mayor abundancia, sobre todo con A múltiplo de 4)
DESAPARICIÓN DE
Li, Be Y B EN EL BIG BANG
Por esta razón Li, Be y B no son tan abundantes en el Universo como H y He.
FORMACIÓN DE Li, Be Y B EN EL ESPACIO INTERESTELAR
Esta es la tercera vía de síntesis (junto con el Big Bang y las reacciones en las estrellas) que se da por reacciones nucleares a bajas temperaturas.
EL UNIVERSO HOY...
Estabilidad Nuclear
Abundancias relativas
Comentarios:
Escala logarítmica
Comparar elementos de Z par e impar
Mínimo relativo en Z bajos.
Máximo relativo Z "20 y pico"
Comentarios:
Abundancias en masa distintas que en átomos
Composición actual
Comentarios:
¿Qué es la energía de ligadura por nucleón?
Máximo relativo en Z bajo.
Máximo absoluto en Z "20 y pico"
Como consecuencia...
En el Universo hay únicamente 81 elementos estables.
No existen isótopos estables de los elementos más allá del Bi.
Dos elementos (U y Th) son muy abundantes en la Tierra aunque sólo existen isótopos radiactivos (t1/2 larga, 10^8 - 10^9 años)
LOS ELEMENTOS QUÍMICOS EN LA TIERRA
La Tierra se formó a partir de las mismas condensaciones de las nubes de H que se dan para formar las estrellas. La diferencia entre una estrella y un planeta como la Tierra, es que la masa que se condensó no fue suficientemente grande como para entrar en el proceso de las reacciones nucleares.
H
C
N
Cd, Hg
B, Pb
Bi, Cl
Br, I
Na, K
Rb, Cs
Mn, Cu
Ag, Zn
Sn, Sb
S, Se, F
Li, Be, Ca
Sr, Ba, Fe
Co, Ni, Pt
Au, Mg, Al
Si, P, As, O
Cr, U, W
-6 -4 -2 -1 0 1
600K 1300K
log Abundancia Relativa
Volatilidad
Abundancia en la Tierra y Volatilidad
Comentarios:
La Tierra originalmente tenía la composición del Universo.
Hoy la abundancia de los elementos en la Tierra es distinta a la del Universo (ver: H, C/N, Li/Be)
Explicación: volatilidad en sentido geoquímico (sustancias simples y compuestos) y noción de compuestos cementerio.
Abundancia en la Corteza Terrestre
Comentarios:
No es de esperar que en la corteza encontremos abundancias relacionadas con el Universo, ni con el total de la Tierra en su globalidad, puesto que es un fragmento muy pequeño de la misma.
La corteza se considera como una aglomeración de átomos de O unidos entre sí por Si, y los seis metales más abundantes: Al, Fe, Ca, Mg, Na y K.
Importancia técnica: propiedades, fácilmente asequibles (disponibilidad = abundancia + dispersión)
Tener en cuenta:
Diferenciación zonal (por densidad: litófilos, calcófilos, siderófilos, atmósfilos) y solidificación en la corteza.
Cambios físicos (erosión, sedimentación)
Cambios químicos (agua, oxígeno, dióxido de carbono)
Estado natural de los elementos (sustancias simples - metales nobles, gases nobles - y compuestos cementerio)
Interés humano (los elementos que más se utilizan son aquellos más abundantes y menos dispersos con las propiedades que nos interesan)
Rayner - Canham, G (2000) "Química Inorgánica Descriptiva", Ed. Pearson Educación.
Materiales del curso "Química Inorgánica I", Facultad de Química - UDELAR, Plan 1980, año 2000.
BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
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