A Origem dos Átomos - A Ciência da Criação

[Música] Olá pessoal sejam bem-vindos ao canal ciência mais os átomos são as unidades fundamentais que constituem toda a matéria que conhecemos eles são unidades minúsculas da matéria e o átomo mais simples de todos o hidrogênio em seu estado fundamental ou seja em um estado de energia mais baixo tem um diâmetro de 0,1 nanm ou 0,000 M para se ter uma ideia de como eles são pequenos seriam necessários 10 milhões de átomos de hidrogênio lado a lado para preencherem o espaço de 1 mm a importância dos átomos é imensurável eles são os blocos de construção de

tudo no universo desde as estrelas gigantescas até a menor partícula de poeira sem os átomos não haveria planetas não haveria vida e nem mesmo ar que respiramos no início do universo apenas os elementos mais leves como o hidrogênio e o Hélio existiam mas como surgiram os átomos mais massivos Como são formados os átomos de carbono que são os elementos fundamentais da vida e os átomos de oxigênio tão importantes para a nossa respiração e os átomos de ouro que adornam as joias mais belas e cobiçadas e os átomos de urânio que são usados da maneira mais

equivocada possível nesse vídeo vamos explicar um dos mistérios mais fascinantes do universo a formação dos átomos e como esses pequenos blocos de construção são essenciais para a criação de toda a matéria ciência mais um canal de Bruno Farias da [Música] Silva logo após o Big Bang a Teoria cosmológica que descreve a origem e a evolução do universo ocorreu a formação dos primeiros átomos de hidrogênio e Hélio processo que ocorreu nos primeiros minutos até centenas de milhares de anos após a inimaginável explosão do Big Bang um átomo é composto por três componentes principais que são os

prótons os nêutrons e os elétrons os prótons partículas subatômicas com carga elétrica positiva localizam-se no núcleo do átomo juntamente com os nêutrons que não possuem carga os elétrons são partículas com carga elétrica negativa e por enquanto para simplificarmos as coisas podemos dizer que eles orbitam a ao redor do núcleo em camadas ou níveis de energia formando uma nuvem eletrônica assim um átomo de uma forma bem simplificada se assemelha muito a um sistema solar com os elétrons semelhantemente aos planetas orbitando o núcleo onde estaria a estrela Hospedeira desse sistema a estrutura de um átomo é complexa

e bem organizada com prótons e nêutrons formando um núcleo compacto e densamente carregado no centro cercado por uma nuvem eletrônica que contém elétrons em diferentes camadas de energia o átomo mais simples o hidrogênio possui apenas um próton em seu núcleo e um elétron em sua eletrosfera sendo ele o elemento mais abundante no universo representando cerca de 75% de toda a matéria existente um átomo de Hélio é um pouco mais complexo que o átomo de hidrogênio Mas ainda é relativamente simples no núcleo do átomo de Hélio encontramos dois prótons e dois nêutrons e ao redor do

núcleo dois elétrons orbitam em camadas concêntricas a partir do Hélio encontramos estruturas atômicas mais complexas como o lítio com três prótons o berílio com quatro prótons o boro o carbono e assim sucessivamente até chegarmos aos átomos de ferro com 26 prótons mas a tabela periódica dos elementos químicos não para por aqui e após o ferro temos o Cobalto com 27 prótons até o oganessônio com incríveis 118 prótons mas por enquanto vamos parar no ferro e nos concentrarmos nesses 26 átomos entre o hidrogênio o mais simples de todos até o ferro assim teremos os átomos de

hidrogênio Hélio lítio berílio boro carbono nitrogênio oxigênio fluor neônio sódio magnésio alumínio silício fósforo enxofre cloro argônio potássio cálcio escândio titânio vanádio Cromo manganês e ferro já já você entenderá porque Paramos no ferro as estrelas como o sol e todas as demais existentes no universo tem um ciclo de vida que envolve a fusão nuclear de elementos leves principalmente hidrogênio para formar elementos mais pesados toda estrela possui um núcleo que é pequeno em relação ao tamanho total da Estrela e é ali onde ocorrem reações nucleares intensas que geram energia através desse processo de transformação dos átomos

no núcleo das Estrelas a temperatura e a pressão são extremas a fusão nuclear começa com a reação que chamamos de cadeia próton próton essa cadeia de fusão nuclear funde o hidrogênio transformando em Hélio onde nesse processo há a liberação de energia que H responsável pela emissão de luz da estrela numa etapa seguinte chamada de cadeia próton próton do o Hélio forma os átomos de lítio e de berílio [Música] através de um processo chamado de triplo Alfa três núcleos de Hélio que também são chamados de partículas Alfa daí o nome processo triplo Alfa se combinam para

formar um núcleo de carbono em estrelas mais massivas com uma massa aproximadamente superior a 1,3 vezes a massa do Sol o ciclo cno ou ciclo carbono nitrogênio e oxigênio passa agora a formar os átomos de nitrogênio e oxigênio a fusão do carbono com um átomo de hidrogênio forma o nitrogênio o nitrogênio também se funde com o hidrogênio formando oxigênio durante esses processos mais fótons são liberados gerando a luz e a energia Colossal das Estrelas quando o hidrogênio no núcleo da estrela se esgota a estrela comea a fundir héo e o núcleo da estrela contrai e

aquece permitindo a fusão de elementos mais pesados ainda Agora é a vez do carbono e do oxigênio fundirem-se e a fusão de carbono e oxigênio é um processo nuclear que ocorre em estrelas de alta massa tipicamente com massas superiores a oito massas Solares pois fundir o carbono e o oxigênio requer temperaturas e pressões extremamente altas esse processo ocorre em fases avançadas da evolução Estelar após a fusão de todo o hidrogênio e de todo o Hélio quando a estrela já esgotou todo o seu combustível de hidrogênio e Hélio no núcleo de uma maneira geral a fusão

do carbono forma os átomos de fluor neônio sódio e magnésio liberando outras partículas como nêutrons prótons e partículas Alfa além de energia quando as condições no núcleo da estrela permitem a fusão de oxigênio forma os átomos de silício fósforo e enxofre essas reações formam uma variedade de elementos intermediários que são cruciais para a nucleossíntese Estelar além também de liberar muita energia à medida que a fusão de carbono e oxigênio ocorre a estrela desenvolve uma estrutura em camadas com elementos mais pesados como o carbono e o oxigênio concentrados em camadas no núcleo mais interno e elementos

mais leves em camadas externas além do núcleo a estrela pode ter várias Conchas ou camadas onde diferentes elementos estão sendo fundidos por exemplo uma camada de hidrogênio queima para formar Hélio uma camada de Hélio queima para formar carbono e oxigênio e assim por diante quando a temperatura no núcleo da estrela atinge cerca de 3 bilhões de Kelvin a fusão do Silício começa e a Estrela atinge a fase final de fusão de elementos conhecida como queima de silício que leva à formação de elementos até o ferro no núcleo das Estrelas massivas Vamos só fazer um breve

resumo até aqui antes de entrarmos nesse processo de queima do Silício Tudo começa com átomos de hidrogênio fundindo-se formando o Hélio o lítio e o berílio o qual forma o carbono que por sua vez forma o nitrogênio e o oxigênio à medida que esses núcleos atômicos mais pesados vão se formando outros núcleos atômicos passam também a serem formados como o fluor o neônio o sódio e o magnésio os átomos de boro não se formam diretamente no interior das Estrelas através de processos de fusão nuclear na verdade o boro juntamente com o berílio e o lítio

é destruído Nas condições extremas de temperatura e pressão encontradas nos núcleos das Estrelas estes elementos São relativamente raros no universo e sua formação ocorre principalmente através de processos fora do núcleo Estelar convencional principalmente pelos raios cósmicos fora das Estrelas onde os núcleos dos elementos mais pesados são fragmentados em núcleos mais leves incluindo berílio boro e lítio os átomos de alumínio se formam pela fusão do oxigênio e do carbono mas também podem ser formados quando o magnésio captura um Neutron e decai por emissão beta para se formar o alumínio se você é novo por aqui bem-vindo

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superiores a cerca de oito massas Solares passam por várias etapas de fusão nuclear ao longo de suas vidas após a exaustão de hidrogênio e Hélio essas estrelas queimam carbono neônio oxigênio e finalmente silício onde cada etapa de fusão ocorre em temperatura e pressões cada vez mais altas no núcleo da estrela quando a temperatura do núcleo da estrela atinge cerca de 3 bilhões Kelvin e as pressões internas são incomensuráveis e altas o suficiente para que os núcleos atômicos possam superar a repulsão eletrostática entre as cargas positivas dos prótons nos núcleos atômicos e continuarem a se fundirem

os núcleos de silício capturam partículas Alfa ou núcleos de Hélio como queiram chamar formando elementos progressivamente mais pesados a queima de silício é um processo altamente energético e complexo que envolve a fusão de núcleos de silício e outros elementos intermediários através de uma série de reações que formarão em Cadeia outros elementos químicos mais pesados que o silício como o fósforo o enxofre o cloro o argônio o potássio o cálcio o escândio o titânio o vanádio o Cromo o manganês e finalmente o níquel o níquel formado é um núcleo chave ele é um elemento instável e

decai radioativamente em Cobalto e posteriormente transforma-se em [Música] ferro a maioria do Níquel produzido no interior das estrelas decai em ferro que é o núcleo mais estável pois o ferro possui a maior energia de ligação nuclear entre prótons e nêutrons Isso significa que o ferro não pode liberar energia num eventual processo de fusão ou fissão nuclear como em todas as etapas e produções de elementos químicos já detalhados até aqui desde a formação do héo até a formação do Níquel todo esse processo de fusão nuclear libera energia o que se converte em raios gama onde os

fótons Gama produzidos por esse processo são os responsáveis pela luz que as estrelas emitem Portanto o ferro torna-se o ponto final da fusão nuclear em estrelas que não são massivas o suficiente para superar a fusão de elementos mais pesados pois Como já dito o ferro não libera energia mas sim a consome durante o processo de fusão nuclear dessa forma uma vez que o núcleo da estrela é composto predominantemente de Ferro ele não pode sustentar reações de fusão adicionais para combater a gravidade levando ao colapso do núcleo quando o núcleo de Ferro da estrela atinge um

limite crítico o qual chamamos de limite de xandra seca o que equivale a cerca de 1,4 massas Solares ele não pode mais suportar a pressão da gravidade isso resulta em um colapso catastrófico do núcleo seguido por uma explosão colossal da estrela que chamamos de Supernova a energia e a luz emitida durante a explosão de uma Supernova é Colossal e o brilho de uma Supernova supera o brilho de uma galáxia inteira Como podemos ver nessa foto obtida pelo telescópio espacial Hubble onde a explosão de uma Supernova foi flagrada na galáxia ngc 2525 distante de nós cerca

de 71 milhões de anos [Música] luz a explosão de uma estrela numa Supernova dispersa todos os elementos sintetizados em seu interior para o espaço interestelar desde o Hélio até o ferro enriquecendo o meio interestelar com elementos pesados que serão incorporados em futuras gerações de estrelas e Planetas Além disso no instante da Explosão as condições extremas permitem a formação rápida de elementos ainda mais pesados além do ferro através de reações nucleares rápidas e explosivas assim são formados o cobre e o zinco além de muitos outros elementos como o ouro o urânio e o plutônio e os

elementos muito raros na Terra como o gadolínio o itérbio e o lantânio em síntese podemos resumir dizendo que a fusão do Silício até a formação do ferro é um processo final de nucleossíntese em estrelas massivas marcado por uma sequência complexa de reações nucleares que sintetizam elementos cada vez mais pesados devido ao aumento progressivo da temperatura e da pressão no núcleo e no interior das Estrelas culminando na formação de um núcleo de Ferro estável quando o núcleo de Ferro não pode mais sustentar reações de fusão a estrela colapsa e explode em uma Supernova dispersando elementos pesados

pelo universo este ciclo de formação e dispersão de elementos é crucial para a química do Cosmos e para a formação de sistemas planetários e para a formação da vida na forma que conhecemos até o momento após a explosão da Supernova vários remanescentes podem restar isso dependerá da massa inicial da estrela antes da exp explosão final em Supernova se a estrela original tinha entre 8 e 20 vezes a massa do Sol o colapso do núcleo pode resultar na formação de uma estrela de nêutrons uma estrela inimaginavelmente densa com um diâmetro da ordem de apenas 20 Km

composta de núcleos atômicos e uma maré de elétrons livres os elementos na crosta são principalmente núcleos de ferro e níquel que são os remanescentes da Supernova que a criou enquanto que nas camadas mais internas a densidade aumenta e os núcleos atômicos começam a se tornar mais exóticos contendo uma mistura de nêutrons Livres além de prótons e elétrons se a estrela original tinha mais de 20 vezes a massa do Sol o núcleo colapsado pode ser tão massivo que nem mesmo a pressão dos nêutrons pode impedir o colapso resultando na formação de um buraco negro a explosão

dispersa o material da estrela pelo espaço formando uma Nebulosa que é uma nuvem expansiva de gás e poeira um exemplo disso é a Nebulosa do Caranguejo remanescente da Supernova observada no ano 1054 esta casca pode interagir com o meio interestelar criando ondas de choque que podem desencadear a formação de novas estrelas ao comprimir nuvens de gás e poeira reiniciando todo o ciclo de formação e vida de uma nova estrela portanto agora você pode concluir que todos os átomos de oxigênio e nitrogênio que você respira um dia foram produzidos no interior de uma estrela assim como

todos os átomos de carbono que juntos compõem as complexas cadeias moleculares orgânicas de seu organismo Como disse o astrônomo calseigan nós somos poeira das estrelas sintetizando a ideia de que os átomos que compõem os seres humanos e todos os elementos químicos encontrados na terra foram formados no interior de estrelas antigas que eventualmente explodiram e dispersaram esses materiais pelo espaço formando novos sistemas Estelares planetas e eventualmente a vida na Terra tudo que nos cerca como o flua em nossos dentes o sódio nos alimentos Especialmente na forma de sal como cloreto de sódio o alumínio e o

ferro das construções humanas o cloro que usamos para limpar as piscinas o cálcio de nossos ossos o níquel o cobre e o zinco nas moedas o ouro dos Anéis e o urânio das desnecessárias armas nucleares e tudo o mais tudo absolutamente tudo teve um dia origem no interior de uma estrela ou na explosão cataclísmica de uma Supernova cada p que repousa na margem de um rio e até cada batida do coração que pulsa com vida tem uma origem cósmica ao olhar para o céu noturno contemplamos não apenas uma Tapeçaria de luz mas também a história

de nossa própria existência cada átomo desde o mais leve até o mais pesado nasceu nos fornos Estelares ou nas explosões titânicas de supernovas onde pressões extremas e temperaturas abrasadoras transformam elementos simples em Maravilhas complexas assim cada brilho no amento ecoa uma história de nascimento e renovação de ciclos intermináveis de criação e Destruição que moldam o universo que habitamos em cada partícula de poeira cósmica em cada raio de luz que atravessa o espaço até nossos olhos vemos um testemunho da grandeza e da Majestade das forças que esculpiram nossa existência ao contemplar a beleza da natureza lembremos

sempre que somos feitos da mesma matéria das Estrelas distantes conectados de maneira indelével ao Cosmos vasto e misterioso que nos deu origem que cada passo dado na terra seja uma reverência à grandiosidade da criação e cada pensamento uma celebração da complexidade infinita que nos cerca em um universo que nos presenteia com seu esplendor somos verdadeiramente filhos das Estrelas Unidos pela história compartilhada das partículas que nos tornam únicos e parte de algo muito maior do que podemos imaginar não é à toa que os espiritualistas nos ensinam que todos estamos conectados num tecido único e profundamente mergulhados

no universo único de interconexões intermináveis ficamos por aqui e agora deixo na tela um card recomendando outro vídeo aqui no canal que tenho certeza que você irá gostar muito trata-se de um vídeo onde eu falo sobre os raios gama uma riação de elevadíssima energia e frequência do espectro eletromagnético obrigado por ter assistido esse vídeo e pelo like se você gostou desse conteúdo até o nosso próximo vídeo