Abundância de Elementos Químicos

Descrição da imagem: Abundância relativa dos elementos químicos no Universo, com base nos dados numéricos de AGW Cameron. Z é o número atômico do elemento. A abundância dos elementos diminui de forma exponencial com o número atômico (Z). O lítio, o berílio e o boro são exceções que mostram um empobrecimento apesar de seu baixo número atômico. Há um pico de abundância pronunciado nas proximidades do ferro (Fe). Os Z pares são mais abundantes que seus vizinhos ímpares. Fonte da imagem: domínio público.

Abundância e Relação de Massa

Hoje conhecemos aproximadamente a abundância dos elementos químicos no Universo, este valor mede a abundância ou a raridade dos elementos.

A abundância é uma relação de massa ou uma relação de moléculas presentes em um ambiente dado em relação a outros elementos. A maioria das abundâncias expressas são relações de massa. Por exemplo, a abundância em massa do oxigênio na água é de aproximadamente 89%, esta é a fração da massa da água que é composta de oxigênio.

No universo observável, a abundância em massa do hidrogênio é de 74%. As análises do céu pelo satélite WMAP indicam que o Universo é composto de 73% de energia escura, 23% de matéria escura fria e apenas 4% de átomos (elementos químicos).

Os elementos constituem a matéria bariónica habitual feita de prótons, nêutrons e elétrons, embora às vezes em certas regiões do Universo, como as estrelas de nêutrons, a matéria esteja na forma de íons.

O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo, seguido pelo hélio, oxigênio, carbono, neônio, nitrogênio, magnésio, etc. A abundância do hidrogênio e do hélio, ou seja, dos elementos mais leves (número atômico 1 e 2), dominam os outros elementos que são raros em comparação com eles.

O hidrogênio e o hélio foram produzidos muito pouco tempo após o Big Bang durante a nucleossíntese primordial. Todos os outros elementos (os mais pesados) foram produzidos muito mais tarde nas estrelas durante a nucleossíntese estelar. Embora o hidrogênio e o hélio componham respectivamente ≈92% e ≈7% de toda a matéria bariónica do universo, o 1% restante constitui massas consideráveis que permitiram a emergência da vida.

A abundância dos elementos diminui de forma exponencial com o número atômico (Z). O lítio, o berílio e o boro são exceções que mostram um empobrecimento apesar de seu baixo número atômico. Há um pico de abundância pronunciado nas proximidades do ferro (Fe). Os Z pares são mais abundantes que seus vizinhos ímpares, isto é o que produz este efeito em dentes de serra (efeito par-ímpar) na curva.

A Nebulosa Solar Primitiva

Na nebulosa solar primitiva, o hidrogênio (H) e o hélio (He) constituem 99,8% em número do total de elementos presentes. No 0,2% restante, encontramos na ordem (depois de H e He) oxigênio, carbono, neônio, nitrogênio, silício, magnésio, enxofre, argônio, ferro, sódio, cloro, alumínio, cálcio, etc.

Quando a nuvem primitiva em rotação esfriou, os elementos começaram a se condensar. A passagem de um estado da matéria para outro é chamada de mudança de estado.

Quando a matéria se condensa, ela muda de estado, passa diretamente de um estado gasoso para um estado sólido sem passar pelo estado líquido, isto é o que se chama em termodinâmica, condensação.

Esta mudança ocorre sob o efeito de uma modificação do volume, temperatura e/ou pressão. Assim, perto do centro da nebulosa encontramos os materiais refratários, aqueles que têm boa resistência ao calor como metais e rochas.

Mais longe, encontramos os materiais voláteis como o gelo de água (H2O).

Ainda mais longe, haverá moléculas de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), dinitrogênio (N2) e gelo. Assim, os planetas terrestres e gasosos "com um núcleo sólido" se formam perto da estrela. Aqueles que têm um núcleo muito massivo (duas a quatro vezes a massa da Terra) retiveram o gás primitivo da nebulosa, estes são os gigantes gasosos.

Tabelas de Abundância Relativa dos Elementos Químicos

Tabelas de abundância relativa dos elementos químicos no Universo, no Sol e na Terra, os % são aproximados. Nosso organismo é constituído em 99% de CHON (Carbono, Hidrogênio, Oxigênio e Nitrogênio).