ORIGEN DEL UNIVERSO Y DE LA VIDA Unidad 1: ORIGEN DEL UNIVERSO Y DE LA VIDA TEMA: FORMACION DEL UNIVERSO (LA ERA AZOICA) 1. La teoría del “Big Bang” a. Quarks y electrones b. Protones y neutrones c. Átomos y elementos 2. Estrellas 3. El sistema solar Planetas y la Tierra

Objetivo de aprendizaje: Describir a secuencia general de eventos de la teoría del big bang Mencionar las predicciones y las pruebas que las apoyan. Mencionar los primeros elementos químicos formados en el universo.

Insertar diagrama de YOLANDA que describe las etapas de los eventos despues del Big Bang.

TEORIA DEL “BIG BANG” 0.000000000000000000000000000000000001 segundo después del Big Bang El Universo comenzó con una explosión gigante que generó espacio y tiempo, y creó toda la materia y energía en el Universo. 1 segundo después del Big Bang El Universo continuó expandiéndose pero no tan rápidamente. En el primer millonésimo de segundo la temperatura bajó 10,000,000,000,000 o C! El enfriamiento causó que las fuerzas más básicas emergieran: gravedad, la fuerza que une a los núcleos de los átomos, seguido por las fuerzas electromagnéticas. Se crearon las partículas fundamentales: quarks, electrones, y neutrinos.

QUARK Es una de las partículas físicas constituyentes básicos de la materia. Hay seis diferentes tipos que se conocen como: Up, down, charm, strange, top, y bottom

Cuando la temperatura comenzó a descender, los quarks comenzaron a atraerse el uno al otro formando: Protones: partículas sub-atómicas cargadas positivamente. 3 quarks: 2 up, 1 down Neutrones: particular sub-atómicas sin carga, son neutras 3 quarks: 1 up, 2 down

Aprox. 3 minutos después del Big Bang En los primeros minutos, el Universo ya había tomado forma. Protones y neutrones ya habían formado los núcleos de elementos simples. El Universo permanece formado de estos elementos: hidrógeno (H) y helio (He) cargados +  iones. La temperatura ya había bajado un billón de grados! Aproximadamente 100,000 años después La temperatura bajó lo suficiente para que los elementos cargados (-) y (+) se comenzaran a atraer. Pero los átomos formados no podían sobrevivir por las altas temperaturas. Por muchos billones de años, H y He fueron los únicos átomos que existieron. En el presente forman el 99% de la materia del Universo.

Nacimiento de estrellas y galaxias +/- 1,000,000,000 años después del Big Bang H + He comenzaron a condensarse en nubes gaseosas cuya densidad aumentó, formando las primeras estrellas. Grupos de estrellas formaron las primeras galaxias. Nacimiento del Sol (estrella) 5,000,000,000 años antes del presente El sol se formó dentro de una nube gaseosa en un brazo espiral de la Galaxia llamada Vía Láctea. La basura cósmica resultante del proceso resulta en la formación de planetas y lunas.

¿QUE ES UNA ESTRELLA? H + He condensado Nace cuando hay suficientes de estos gases juntos en un sólo lugar para formar una nube densa.

Cuando To = 10 millones de grados Esto pasa porque hay suficiente atracción gravitacional entre H + He lo cual condensa e incrementa el número de partículas en el centro de la nube. Cuando To = 10 millones de grados H+ vibra y se unen 2 = H2 = molécula de hidrogeno Luego H + H, He + He….  FUSIÓN NUCLEAR Libera energía, presión y radiación….. equilibrio = ESTRELLA NUEVA

Núcleo con H+ que se fusionan hasta acabarse por convertirse en He Núcleo con H+ que se fusionan hasta acabarse por convertirse en He. Núcleo necesita alta: gravedad, Tº y presión… Entre más masiva es una estrella, menor es su tiempo de vida y más explosivo es su final. Estrellas 10 veces el tamaño de nuestro Sol, consumen todo su H en 20 millones de años  5,000 más rápido que nuestro Sol. Nuestro Sol tiene ~5 billones de años, es decir la mitad de su tiempo estimado de vida. Cuando desaparezca, se expandirá, se volverá rojo y será mucho más caliente que nunca. Los polos de la Tierra se descongelarán, el océano hervirá y la vida en este planeta terminara ….. Estrellas grandes terminan en una explosión llamada super nova. Esta genera una estrella neutrón o un hoyo negro (muchísima gravedad en el centro) y deja partículas girando a su alrededor… por ejemplo:

Agujero negro

Supernova

VIA LACTEA Nuestra galaxia Con 300 a 500 billones de Sistemas Solares ANDROMEDA Galaxia grande más cercana (Magallanes mayor y menor) Forma de espiral también

Vía Láctea El centro de la Vía Láctea, a 30 Vía Láctea El centro de la Vía Láctea, a 30.000 años luz Años luz: distancia que la luz recorre en un años, equivale a aproximadamente a 9,46 × 1012 km

Galaxia Andrómeda (la más cercana a la Vía Láctea)

Observaciones que confirman predicciones del Big Bang The Red Shift Light (Observaciones de Hubble) Cosmic Microwave Background Radiation Edad y ubicación de objetos en el Universo

Origen del Sistema Solar Fecha: 4.5 billones de años Hipótesis: La energía para su origen vino de una supernova en la vecindad: Explosión Mucha materia suelta y mucha gravedad Partículas unidas en: sol, planetas, asteroides, meteoritos, cometas… Todo gira por la fuerza de gravedad del Sol.

Formación de los átomos y elementos Cuando la estrella termina de quemar todo su H: El centro de la estrella se enfría pero la temperatura aumenta en la parte externa Este calentamiento en la parte externa crea una nueva reacción de fusión con los átomos de hidrógeno. Esto causa un ensanchamiento de la parte externa de la estrella 3. Helio producido en estas reacciones cae en el centro. Cuando To = 100 millones de grados, He comienza a fusionarse consigo mismo.

Fusión de 2 He  berilio (Be) Fusión de 3 He  carbón (C) Fusión de 4 He  oxígeno (O) Fusión de 5 He  neon (Ne) Magnesio  6 He o 2 C Silice  7 He o O + C

Átomos bloques de construcción de todo lo que existe

Masa atómica (Número protones + Número de neutrones) 4 Número de protones Número atómico Masa atómica (Número protones + Número de neutrones) Hay más de 100 átomos o elementos conocidos: 92 naturales, ~17 creados en el laboratorio

Para el propósito de esta clase los elementos químicos están divididos en 2 grupos (según su “sociabilidad”): Gases nobles o inertes Carecen de reactividad y existen como átomos libres En condiciones normales son incoloros e inodoros Ejemplo: Helio, Neón, Argón, Kriptón, Xenón, y Radón 2. Moléculas Se asocian libremente consigo mismos y con otros átomos. Requisito: 2 o más átomos unidos por un enlace químico.

Átomos: son como un sistema solar en miniatura “el sol” en el centro es un proton (cargado +) “los planetas” orbitan al rededor del sol (y son –) 1 e- en la cubierta externa  tienden a dar e- a otros átomos 7 e- en la cubierta externa  tienden a tomar e- de otros átomos 2, 3, 4, 5 o 6 e-  tienden a compartir sus e- Ejemplo: Sodio (Na): 1 e- Cloro (Cl): 7 e- Na+ + Cl- = NaCl Ion

Enlace Iónico Es la unión que se produce entre dos átomos con cargas distintas En general, las moléculas formadas por enlaces iónicos son: duras, rígidas y quebradizas Ejemplo: sal, rocas, componentes minerales del hueso Enlace Covalente Se forma entre átomos de elementos que tienen naturaleza semejante, de manera que no pierden ni ganan electrones si no que los comparten. Enlace covalente sencillo: cada átomo aporta 1 e- H2 Enlace covalente doble: cada átomo aporta 2 e- O2 Enlace covalente polar: H20

AGUA Oxígeno: Núcleo más grande y molécula tiene más protones 2e- H pasan más tiempo en asociación con el oxígeno O H H

Compuestos Orgánicos Moléculas de cadena de carbono e hidrógeno. En muchos casos tienen otros elementos, como nitrógeno, azufre, y fósforo. Moléculas orgánicas naturales: Son sintetizadas por los seres vivos, y se llaman biomoléculas, como los azúcares y grasas. Moléculas orgánicas artificiales: Son sustancias que no existen en la naturaleza y han sido fabricadas por el hombre, como los plásticos.

Hidrocarburos Son los compuestos orgánicos más sencillos porque están hechos únicamente de carbono e hidrógeno. Petróleo: Hidrocarburo extraído directamente de formaciones geológicas en estado líquido

Gas natural: Hidrocarburo extraído de formaciones geológicas en estado gaseoso. Ej: metano, etano, y propano.