Lección 1: Origen de los Elementos Químicos
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Questions and Answers

¿Cuál de los siguientes NO es un objetivo principal de la lección sobre el origen de los elementos químicos?

  • Estudio de la nucleosíntesis de los elementos.
  • Proporcionar una visión general acerca de la Teoría del Big Bang.
  • Descripción de la constitución de la Tierra.
  • Análisis detallado de la historia de la química orgánica. (correct)

¿Cuál de los siguientes procesos está directamente relacionado con la creación de nuevos elementos químicos según los objetivos de la lección?

  • La nucleosíntesis estelar. (correct)
  • La erosión causada por el agua y el viento.
  • La desintegración radiactiva natural.
  • La fotosíntesis en las plantas terrestres.

¿Cuál de los siguientes temas se considera un componente fundamental en la comprensión de los orígenes de los elementos, según los objetivos de la lección?

  • La teoría del Big Bang. (correct)
  • El estudio de la alquimia medieval.
  • El desarrollo de la tabla periódica moderna.
  • La teoría de la evolución de Darwin.

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor la importancia de estudiar la constitución de la Tierra en el contexto de esta lección?

<p>Comprender la relación entre los elementos presentes y los procesos geológicos. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes enunciados describe mejor la relación entre la nucleosíntesis y la Teoría del Big Bang, según los objetivos de la lección?

<p>La Teoría del Big Bang proporciona las condiciones iniciales para la nucleosíntesis primordial, creando los elementos más ligeros. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes reacciones representa el proceso P (captura de protones) en las supernovas?

<p>$^{84}<em>{38}Sr + p \rightarrow ^{85}</em>{39}Y + \gamma$ (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes núcleos se produce directamente a partir de la captura de una partícula alfa ($^4_2He$) por $^{44}_{20}Ca$?

<p>$^{48}_{22}Ti$ (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe correctamente el proceso S?

<p>Captura lenta de neutrones en la desintegración explosiva de supernovas. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las principales fuentes de neutrones en el proceso S?

<p>$^{13}_{6}C + ^4_2He$ (B)</p> Signup and view all the answers

En el contexto del proceso S, ¿qué partícula se emite cuando el $^{210}{84}Po$ se transforma en $^{206}{82}Pb$?

<p>Una partícula alfa ($^4_2He$). (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el producto final del ciclo de reacciones del proceso S que involucra al bismuto ($Bi$) después de capturar un neutrón y experimentar una serie de desintegraciones?

<p>Bismuto ($Bi$). (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes procesos es responsable de la creación de aproximadamente la mitad de los núcleos atómicos más pesados que el hierro?

<p>Proceso R. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal diferencia entre el proceso S y el proceso R en la nucleosíntesis estelar?

<p>El proceso S involucra captura lenta de neutrones, mientras que el proceso R involucra captura rápida de neutrones. (D)</p> Signup and view all the answers

¿En qué tipo de entorno se lleva a cabo la nucleosíntesis estelar?

<p>En el interior de las estrellas, a lo largo de su existencia. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el destino de los neutrones libres durante las primeras etapas de la nucleosíntesis primigenia, considerando su vida media?

<p>Se desintegran en protones, electrones y antineutrinos. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué evento significativo ocurre cuando la temperatura del universo temprano alcanza aproximadamente $10^9$ K?

<p>Los protones y neutrones comienzan a fusionarse para formar núcleos de deuterio. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes eventos se asocia con el inicio del "reloj cósmico" según el texto?

<p>El nacimiento del espacio tras el Big Bang. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué el deuterio formado durante la nucleosíntesis primigenia era inicialmente inestable?

<p>Por las condiciones de alta energía que causaban su desintegración casi inmediata. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué porcentaje aproximado de la masa del Universo está compuesto por hidrógeno, según el texto?

<p>73.9% (D)</p> Signup and view all the answers

Durante la nucleosíntesis que ocurre a temperaturas entre $5 \times 10^8$ K y $2 \times 10^9$ K, ¿qué reacción puede ocurrir a partir del $^{20}$Ne?

<p>Fusión con una partícula alfa ($^4$He). (B)</p> Signup and view all the answers

Según el texto, ¿qué evento importante ocurrió aproximadamente $10^{-36}$ segundos después del Big Bang?

<p>El Universo se expandió 100 millones de veces y se enfrió. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál fue la temperatura estimada del Universo un segundo después del Big Bang, según el texto?

<p>Aproximadamente $10^{10}$ K (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una reacción que involucra al $^{12}C$ durante la nucleosíntesis?

<p>La fusión de dos núcleos de $^{12}C$ para producir dos núcleos de $^{16}O$. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué característica distingue a las estrellas con masas en el rango de 10-50 $M_☉$ en comparación con las estrellas más pequeñas?

<p>Consumen su hidrógeno mucho más rápidamente. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso se describe como la formación casi exclusiva de hidrógeno y helio en los primeros minutos del Universo?

<p>Nucleosíntesis Primigenia. (A)</p> Signup and view all the answers

Antes de la explosión, ¿qué característica(s) describía(n) al núcleo primario original?

<p>Alta densidad y alta temperatura. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso de nucleosíntesis ocurre en estrellas masivas y consume su hidrógeno rápidamente, pasando menos tiempo en la secuencia principal?

<p>Proceso e (equilibrio posterior a la fotodesintegración en supernovas). (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fenómeno provocó que el Universo creciera hasta hacerse $10^{50}$ veces mayor en un instante, enfriándose a cerca de 0 K?

<p>La Inflación Cósmica. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones menciona los científicos que predijeron la radiación cósmica de fondo y propusieron la teoría del Big Bang?

<p>Alpher, Bethe y Gamov. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor la teoría del Big Bang sobre el origen del Universo?

<p>El Universo surgió de una singularidad extremadamente caliente y densa que se expandió rápidamente. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el número másico (A) de un átomo?

<p>La suma del número de protones y neutrones en el núcleo. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes partículas subatómicas tiene una carga negativa?

<p>Electrón (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso de nucleosíntesis se describe en el contenido donde un núcleo de hierro puede capturar neutrones y transformarlos en protones?

<p>Nucleosíntesis estelar por captura de neutrones (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor el 'Proceso X (fragmentación)' mencionado en el contenido?

<p>Un proceso donde los núcleos ligeros se bombardean con partículas, dando lugar a nucleos más pequeños y partículas. (D)</p> Signup and view all the answers

¿A qué grupo de la tabla periódica pertenece el oxígeno?

<p>Anfígenos (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de estos elementos es un halógeno?

<p>Cloro (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa la letra 'A' en la fórmula $A = Z + neutrones$?

<p>El número másico, que es la suma de protones y neutrones. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe correctamente los componentes utilizados en la fórmula de la energía de ligadura (B)?

<p>B = (Masa de protones + Masa de neutrones) - Masa del núcleo (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál elemento pertenece al grupo de los térreos?

<p>Aluminio (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué información se puede obtener del gráfico de energía de ligadura por nucleón en función de la masa atómica (A)?

<p>La estabilidad de los núcleos atómicos en función de su tamaño. (B)</p> Signup and view all the answers

Según la tabla periódica proporcionada, ¿cuál es el símbolo químico del plomo?

<p>Pb (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el componente principal del manto terrestre, según la información proporcionada?

<p>Silicatos de magnesio. (A)</p> Signup and view all the answers

De acuerdo con la información sobre partículas subatómicas, ¿cuál es la carga de un positrón?

<p>+1 (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué elementos químicos son más abundantes en la corteza terrestre en comparación con la composición global de la Tierra?

<p>Oxígeno y silicio (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes elementos es un gas noble?

<p>Kriptón (D)</p> Signup and view all the answers

Según los datos proporcionados, ¿en qué componente de la Tierra se concentran principalmente el hierro (Fe) y el níquel (Ni)?

<p>En el núcleo. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones representa un actínido?

<p>Uranio (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes elementos tiene una abundancia mayor al 0.1% en la corteza terrestre?

<p>Hidrógeno (H) (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué científico es más asociado con la teoría del Big Bang?

<p>Georges Lemaître (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la masa de un protón según la tabla de partículas subatómicas?

<p>1.0073 u (C)</p> Signup and view all the answers

Respecto a la abundancia de elementos en la Tierra, ¿qué cambio principal ocurre al comparar la composición global con la de la corteza?

<p>Disminución en la proporción de hierro y aumento en la de oxígeno. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es, aproximadamente, el grosor promedio de la corteza terrestre?

<p>17 km (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes elementos se clasifica como un nitrogenoideo?

<p>Nitrógeno (D)</p> Signup and view all the answers

Según la tabla periódica, ¿cuál es el símbolo del elemento oro (gold)?

<p>Au (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el rango aproximado de la densidad promedio del núcleo terrestre?

<p>11.0 miles de Kg/m³ (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué valor tiene el espín de un electrón, según la información proporcionada?

<p>1/2 (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal diferencia en la composición del núcleo interno y externo de la Tierra?

<p>El núcleo interno es sólido, mientras que el externo es líquido. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué porcentaje aproximado de la masa total de la Tierra corresponde al manto?

<p>67.2% (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el principal componente de los océanos según la información proporcionada?

<p>Agua (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Teoría del Big Bang

Hipótesis que explica el origen del universo a partir de una explosión masiva.

Nucleosíntesis

Proceso de formación de núcleos atómicos a partir de partículas subatómicas.

Elementos químicos

Sustancias formadas por átomos de un mismo tipo, como el hidrógeno o el oxígeno.

Constitución de la Tierra

Composición y estructura interna del planeta Tierra.

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Origen de los elementos

Se refiere a cómo se formaron los elementos químicos en el universo.

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Reloj cósmico

El tiempo comenzó junto con el espacio hace 13,700 millones de años.

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Corrimiento hacia el rojo

E.Hubble observó que la luz de galaxias distantes se desplaza hacia el rojo, indicando que se alejan.

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Radiación cósmica de fondo

Radiación prevista por Alpher, Bethe y Gamov como evidencia del Big Bang.

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Inflación Cósmica

Expansión extremadamente rápida del universo después del Big Bang.

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Nucleosíntesis primigenia

Formación de núcleos ligeros como hidrógeno y helio en los primeros 4 minutos tras el Big Bang.

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Elementos químicos ligeros

Después del Big Bang, el universo tenía aproximadamente 73.9% de hidrógeno y 24.0% de helio.

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Condiciones iniciales del universo

El universo comenzó con una alta densidad (≈1096 g/cm³) y temperatura (≈1032 K).

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Nucleosíntesis estelar

Proceso de formación de núcleos atómicos en estrellas y supernovas.

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Proceso P

Captura de protones en supernovas que crea isótopos ricos en protones.

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Reacción (p, γ)

Reacción nuclear que implica la captura de un protón y la emisión de un fotón.

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Proceso S

Captura lenta de neutrones en la desintegración explosiva de supernovas.

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Fuente de neutrones

Productores de neutrones durante el Proceso S en supernovas.

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Proceso r

Captura rápida de neutrones, produce elementos más pesados que el hierro.

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Elementos pesados

Núcleos atómicos más pesados que el hierro formados por procesos nucleares.

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Ciclo del 83Bi

Regeneración del isótopo 83Bi que puede iniciar un nuevo ciclo de reacciones nucleares.

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Nucleosíntesis interestelar

Ocurre en los rayos cósmicos y produce elementos que no se forman en las estrellas.

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Deuterio (2H)

Isótopo del hidrógeno formado por un protón y un neutrón; muy inestable.

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Fusión de protones y neutrones

Proceso donde protones y neutrones se combinan para formar núcleos atómicos.

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Proceso e en supernovas

Equilibrio posterior a la fotodesintegración en estrellas masivas durante su evolución.

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Temperaturas en nucleosíntesis

Típicamente entre 5×10^8 K y 2×10^9 K para algunas reacciones nucleares.

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Partículas elementales

Protones, neutrones y electrones que interactúan durante la nucleosíntesis.

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Elementos ligeros

Elementos como el hidrógeno y el helio formados en los primeros momentos del universo.

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Tabla Periódica

Una organización de los elementos químicos en orden creciente de número atómico.

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Hidrógeno

El elemento químico con el número atómico 1, el más simple y abundante.

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Partículas subatómicas

Partículas que componen los átomos, incluyendo electrones, protones y neutrones.

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Electrón

Partícula subatómica con carga negativa, símbolo 𝑒−.

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Protón

Partícula subatómica con carga positiva, símbolo p.

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Neutrón

Partícula subatómica sin carga eléctrica, símbolo n.

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Fotón

Partícula elemental de luz sin masa, símbolo .

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Neutrino

Partícula subatómica casi sin masa y sin carga eléctrica.

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Partícula α

Núcleo de helio con carga positiva, símbolo α.

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Partícula β

Un electrón expulsado del núcleo, símbolo β.

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Captura de neutrones de Fe

Un núcleo de Fe puede capturar hasta 200 neutrones en un segundo.

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Decaimiento β−

Algunos neutrones se convierten en protones mediante decaimiento β−.

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Energía de ligadura

Energía necesaria para mantener los nucleones en un núcleo.

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Número másico (A)

Suma de protones y neutrones en un núcleo atómico.

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Número atómico (Z)

Número de protones en un núcleo, define el elemento.

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Estabilidad del núcleo

Capacidad de un núcleo atómico para no decaer.

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Energía de ligadura por nucleón (B/A)

Energía de ligadura dividida por el número de nucleones.

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Composición de la Tierra

Estructura y porcentaje de elementos que componen la Tierra.

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Atmósfera terrestre

Capa de gases que rodea la Tierra, muy delgada.

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Corteza terrestre

Capa más externa de la Tierra, compuesta principalmente de silicatos.

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Núcleo de la Tierra

Capa internamente más densa, compuesta principalmente de hierro y níquel.

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Elemento más abundante en la corteza

El oxígeno es el elemento más abundante en la corteza terrestre.

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Abundancia de elementos

Distribución y cantidad de diferentes elementos en la Tierra y su corteza.

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Study Notes

Lección 1: Origen de los elementos químicos

  • La lección trata sobre el origen de los elementos químicos.
  • Los objetivos de la lección son:
    • Proporcionar una visión general de la Teoría del Big Bang.
    • Estudiar la nucleosíntesis de los elementos.
    • Analizar la constitución de la Tierra.
  • El índice de la lección incluye:
    • Origen del Universo: Teoría del Big Bang
    • Nucleosíntesis de los elementos ligeros
    • Nucleosíntesis de los elementos pesados

Tabla Periódica

  • La tabla periódica muestra los elementos químicos.
  • Cada elemento tiene un número atómico, símbolo químico, nombre, masa atómica, configuración electrónica, electronegatividad y estados de oxidación.
  • Los datos de la tabla periódica incluyen la primera energía de ionización, la masa atómica y más.

Abundancia de los elementos en el Universo

  • La figura 1.1 muestra la abundancia de los elementos en el universo en función del número atómico.
  • Se muestran los elementos más abundantes y sus tendencias.

Partículas subatómicas

  • Se presentan las partículas subatómicas con relevancia en química: electrones, protones, neutrones, fotones, neutrinos, positrones, partículas α y β.
  • Cada partícula se define por su símbolo, masa, número másico, carga y espín.

Origen del Universo

  • La Teoría del Big Bang es la teoría más aceptada sobre el origen del universo.
  • El universo comenzó a partir de una mota de luz muy brillante e increíblemente caliente, hace unos 13 700 millones de años.
  • En 1929, E. Hubble observó el corrimiento hacia el rojo en los espectros de las galaxias distantes, lo que apoya la expansión del universo.
  • En 1948, Alpher, Bethe y Gamow propusieron la teoría del Big Bang, incluyendo la predicción de la radiación cósmica de fondo.
  • En 1965, Penzias y Wilson descubrieron la radiación cósmica de fondo.

Nucleosíntesis primigenia

  • Ocurrió en los primeros 4 minutos después del Big Bang.
  • Se formó principalmente hidrógeno y helio.
  • En las condiciones de 10¹º K, los neutrones libres se desintegraban y las partículas elementales se encontraban en equilibrio.
  • Los protones y neutrones empezaron a fusionarse para formar núcleos de deuterio (2H).
  • La fusión de núcleos ligeros ocurrió para formar núcleos más pesados, pero la repulsión eléctrica evitó la formación de núcleos más grandes.

Nucleosíntesis estelar

  • Los procesos exotérmicos (PP, triple α, CNO) convierten el hidrógeno en helio dentro de las estrellas.
  • Las cadenas PPI, PPII y PPIII describen la fusión nuclear de hidrógeno a helio.
  • El proceso triple alfa fusiona el helio en carbono y oxígeno.
  • La combustión del helio produce elementos más pesados (Ne, Mg, Si, S).
  • La nucleosíntesis estelar produce la mayoría de los elementos químicos.

Nucleosíntesis en supernovas

  • El proceso r (captura rápida de neutrones) ocurre en supernovas.
  • Esto produce elementos más pesados que hierro.
  • El proceso p (captura de protones) también está presente en dicho proceso.
  • El proceso s (captura lenta de neutrones) es un proceso distinto que ocurre en estrellas y produce elementos entre Carbono y Plutonio.

Nucleosíntesis interestelar

  • La nucleosíntesis interestelar ocurre en rayos cósmicos.
  • Se producen algunos elementos que no se forman en las estrellas.

Constitución de la Tierra

  • La Tierra está compuesta principalmente de:
    • Atmósfera, Océanos, Corteza, Manto, Núcleo.
  • Cada capa tiene un grosor, densidad y fracción de la masa total.
  • Los constituyentes principales de cada capa se indican. Se especifica qué elementos son los más abundantes en cada capa.

Estabilidad de los núcleos atómicos

  • La estabilidad nuclear está relacionada con la energía de ligadura.
  • La energía de ligadura por nucleón es mayor para el hierro-56 que para otros elementos.
  • La fusión y la fisión nuclear ocurren para alcanzar niveles de estabilidad similares a los del hierro.

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Esta lección explora el origen de los elementos químicos, comenzando con la Teoría del Big Bang. Se analiza la nucleosíntesis, tanto de elementos ligeros como pesados, y su relación con la constitución de la Tierra. Además, se presenta información sobre la tabla periódica y la abundancia de elementos en el universo.

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