Eureka!
El bloc d'en Quim Bosch
La taula periòdica ja no és el que era
La taula periòdica dels elements és segurament una de les primeres imatges que ens ve al cap quan sentim la paraula “química”. Qui més qui menys evoca els anys de batxillerat i se’n recorda de Mendeleiev i de la columna dels gasos nobles, les terres rares, les valències…
Però estudiar-la no ha estat sempre tan complicat com ho va ser per nosaltres. Si haguéssim nascut fa uns 13.700 milions d’anys, a penes tres minuts després del Big Bang, la química hauria estat una de les assignatures més senzilles perquè aleshores l’univers estava format exclusivament per hidrogen i heli, i l’estudi de la taula periòdica era ben senzill:
Les coses es van començar a tòrcer quan, per efecte de la gravetat, aquest hidrogen i aquest heli es van anar acumulant en nebuloses. I les nebuloses es van anar compactant cada vegada més, fins que la densitat i la temperatura al seu nucli van ser prou altes per iniciar les primeres reaccions de fusió nuclear: així van néixer les primeres estrelles. Al seu nucli, la zona més calenta, àtoms d’hidrogen (amb un únic protó) es fusionen per generar més heli (dos protons). En aquest procés també es generen àtoms més complexes, però tan residualment que a la taula periòdica d’aquesta època només hi apareixerien com unes terres rares.
La grandària de qualsevol estrella la determina el punt d’equilibri entre dues forces contraposades: la gravetat, que tendeix a col·lapsar l’estrella, i les explosions que tendeixen a dispersar-la. De mica en mica, el combustible de l’estrella, l’hidrogen, es va esgotant, de manera que el nombre d’explosions disminueix -i amb elles la tendència a la dispersió de l’estrella- i poc a poc la gravetat comprimeix l’estrella i la fa més petita. Com a qualsevol gas que es comprimeix, durant aquest procés la temperatura del nucli de l’estrella augmenta; fins que és prou alta per iniciar els processos de fusió de l’heli. Aquesta fusió allibera molta més energia que la fusió de l’hidrogen, i quan aquest procés s’inicia l’estrella augmenta sobtadament de grandària: és una gegant vermella. I amb ella, la taula periòdica es complica una mica més:
Podem dir que aquest és el principi de la fi de l’estrella. Quan el Sol arribi a aquest estadi s’inflarà tant que en una primera etapa engolirà fins la Terra, i en una segona arribarà fins a Júpiter. Com li va passar a l’hidrogen, també a l’heli li arribarà el moment en què no serà capaç de mantenir el ritme de fusions i l’estrella tornarà a entrar en una etapa on la gravetat s’imposarà i marcarà la pauta: l’estrella s’anirà empetitint fins a convertir-se en una nana blanca. Aquest és el destí de totes les estrelles petites o mitjanes, com el nostre Sol.
A les estrelles molt massives, però, la gravetat és prou forta per comprimir fins i tot les nanes blanques i aconsegueix que el seu nucli s’escalfi prou per iniciar un tercer tipus de fusions nuclears, amb el carboni com a combustible base per obtenir neó, sodi, alumini…
Després vindran els cicles del neó i de l’oxigen. Cada nou procés s’inicia sempre al punt més calent i amb major densitat de l’estrella: el seu nucli. De manera que de mica en mica l’estrella va adquirint una estructura de capes similar a les d’una ceba. De fora cap a dins trobarem successivament les capes de l’hidrogen, l’heli, el carboni, el neó i l’oxigen…
Quan s’inicia el cicle del silici l’estrella comença a sintetitzar ferro. I amb el ferro arriba una situació paradoxal, perquè per primera vegada ens trobem amb un element on tant la seva síntesi com la seva fisió són endotèrmiques: és a dir que enlloc d’alliberar energia l’absorbeixen. De manera que el ferro condemna l’estrella a refredar-se, i això vol dir que la gravetat torna a guanyar la partida i l’estrella torna a disminuir de grandària. Fins al col·lapse.
I el col·lapse és una supernova: l’esclat final de l’estrella, que durant unes setmanes brillarà amb més intensitat que tota resta de la seva galàxia. Durant aquests dies brillarà més del que brillen cent mil milions d’estrelles. I és només en aquests moments, breus, d’extrema violència que al nucli de l’estrella se sintetitzaran la resta dels elements. Va ser només amb l’aparició de les primeres supernoves que la taula periòdica dels elements es va encendre com un arbre de Nadal, per oferir-nos aquest aspecte que tan familiar ens és:
Aquesta és la humil aportació d’un físic a l’Any Mundial de la Química 😉
Comparteix això:
Relacionats
Us ha agradat aquest article? Compartiu-lo!
M’ha agradat el post.
Recordo quan en els temps que volia ser químic que vaig saber d’alguns intents de sistematització dels elements tals com cilindres que feien coincidir elements de característiques semblants i coses així.
Em va sorprendre la capacitat que va teir Mendeleiev no només per a classificar sinó també per a preveure les característiques dels elements que encara no havien estat descoberts (recordo que va preveure un desconegut “Eka-silici” en el lloc que després ocuparia el Germani).
Bon any de la química. Davant meu tinc penjat el calendari de la Societat Catalana de la Química que van regalara amb el diari Ara. 🙂