Ejercicios: Del hidrógeno y helio a los elementos químicos

Menciona los dos elementos químicos más abundantes que se formaron poco después del origen del universo y escribe el símbolo de cada uno. Indica además cuál de los dos es el más abundante en el universo.

Ordena de manera cronológica los siguientes sucesos e indica el orden con números del 1 al 4: formación de núcleos de helio, existencia de quarks y electrones libres, formación de átomos de elementos pesados en estrellas, formación de protones y neutrones.

Define con tus propias palabras qué es la fuerza de atracción nuclear (interacción nuclear fuerte) y señala en qué parte del átomo actúa. Menciona qué partículas mantiene unidas.

Los protones tienen carga eléctrica positiva y, sin embargo, permanecen juntos en el núcleo de un átomo de helio, que tiene dos protones y dos neutrones. Explica por qué no se separan por repulsión eléctrica, indicando qué fuerza interviene y cómo se compara con la repulsión entre los protones a distancias tan pequeñas.

Una estudiante de 5.° de secundaria de Arequipa afirma: «Los primeros átomos neutros se formaron apenas ocurrió el origen del universo, cuando todo estaba muy caliente». Evalúa esta afirmación usando la relación entre la temperatura del universo primitivo y la capacidad de los núcleos para capturar electrones. Indica qué debió ocurrir con la temperatura para que se formaran átomos de hidrógeno y helio neutros.

En una nube de gas formada casi solo por hidrógeno y helio, la gravedad hace que el gas se junte en una región cada vez más densa. Describe en tres pasos qué sucede con la temperatura y la presión en el centro de esa región, y cómo esto lleva al inicio de la fusión del hidrógeno y a la formación de una estrella.

Un compañero de tu colegio en Trujillo sostiene que todos los elementos químicos de la Tierra, como el oxígeno del aire, el hierro de la minería y el oro, se formaron en los primeros minutos del universo. Argumenta si esta idea es correcta o no. En tu respuesta distingue qué elementos se originaron poco después del origen del universo, dónde y cómo se formaron los demás, y qué papel cumplen la gravedad y la fuerza de atracción nuclear en cada etapa.

Compara dos escenarios: (A) el universo joven, unos minutos después de su origen, y (B) el interior de una estrella masiva hacia el final de su vida. Para cada uno indica qué elementos se forman, qué condiciones de temperatura y densidad existen (en términos cualitativos) y por qué en el escenario A no se producen elementos como el carbono o el oxígeno en cantidades importantes. Concluye explicando de qué manera la gravedad hace posible la diversidad de elementos que encontramos en la Tierra.