Les éléments chimiques

Les éléments chimiques

Thème 1 : Une longue histoire de la matière Ch1 – Des éléments chimiques aux cristaux

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H. REEVES

Sommes-nous des poussières d'étoiles ?

Mr Reeves a écrit dans son livre : « Nous sommes des poussières d’étoiles ». Dit comme cela, il est vrai que ça paraît plutôt abstrait, mais nous allons vous expliquer ce pourquoi cet astrophysicien a raison. Nous allons dans un premier temps expliquer la formation de l’Univers ainsi que les phénomènes chimiques responsables de la formation des éléments chimiques dans les étoiles afin de pouvoir comprendre les propos de Mr Reeves.

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L'Univers

Il serait né sous la forme d'un point chaud et immensément dense de quelques millimètres qui explosa. De cette explosion naquirent la matière, le temps, l'énergie et l'espace. L'univers a alors commencé à s'étendre, grandir et baisser en température peu à peu.

Quand la température a commencé à diminuer, les particules présentes ont pu s'assembler en protons et neutrons, formant un noyau. Ce dernier s'associe alors aux électrons, ce qui crée les premiers atomes : l'hélium (He) et l'hydrogène (H).C'est la recombinaison.

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100 000 000 ans plus tard

Soit 1 x 10 années plus tard...

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Ces premiers éléments chimiques se sont propagés dans l’univers formant des nuages d'atomes, qui deviendront la base des galaxies actuelles. Dans ces galaxies, des étoiles se créent. Grâce à la chaleur de ces étoiles (environ 15 millions de °C au centre de l’astre), l’hélium et l’hydrogène vont se convertir pour former les autres éléments chimiques tels que nous les connaissons, c’est ce que l'on appelle la fusion. Ainsi, des éléments comme l’oxygène, le carbone ou encore le fer par exemple se sont formés. À la mort de ces étoiles, certaines deviennent des naines blanches (des astres très denses), et les plus massives d’entre-elles explosent violemment (Super-Nova) et répandent alors dans l’Univers la matière qu’elles ont créée.

Illustration des premières étoiles

Comment la composition des étoile a été découverte ?

Les scientifiques ont découvert ce que contiennent les étoiles en étudiant la lumière qu'elles émettent. Quand on regarde la lumière d'une étoile à travers un prisme, elle se divise en un arc-en-ciel de couleurs, qu'on appelle un spectre. Ce spectre montre des lignes sombres ou colorées à certains endroits, qui sont comme des empreintes digitales pour les éléments chimiques, montrant ce qu'ils absorbent et ce qu'ils rejettent (chaque élément a son propore spectre d'absorption). En comparant ces lignes avec celles que l'on connaît sur Terre, les scientifiques peuvent savoir quels éléments sont présents dans une étoile.

Spectre d'absorption lumineuse de l'hydrogène

Spectre d'absorption

Spectre d'émission

La composition chimique du monde qui nous entoure

Maintenant que nous savons comment ont été créés les éléments chimiques présents dans l’Univers, nous allons étudier la composition chimique de notre planète.

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Le monde qui nous entoure est constitué d’atomes de différents éléments chimiques, cependant, il existe quelques nuances entre la composition du monde vivant (l’être-humain, les végétaux, micro-organismes, etc...) et le monde minéral (sols majoritairement), c’est pourquoi nous avons indiqué et distingué dans ce tableau périodique leur principaux constituants :

Les éléments chimiques présents dans le monde minéral sont le silicium Si (28%), l'aluminium Al (8 %), le fer Fe (5 %), le calcium Ca (3,5 %), le sodium Na (3 %) le potassium K (2,5 %) et le magnésium Mg (2 %).Les éléments chimiques présents dans le monde monde vivant (corps humain compris) sont l'oxygène O (62,5 %), le carbone C (21,15 %), l'hydrogène H (9 %), l'azote N (3,10 %).Les éléments chimiques présents dans l'Univers sont l'hydrogène H (90%), l'hélium He (9%).

En résumé

éléments chimiques présents dans le corps humain

En conclusion

Nous avons vu que les êtres humains sont constitués d'atomes qui sontprincipalement l'oxygène, le carbone, l'azote et l'hydrogène, or nous savons que ces atomes et la matière de manière générale sont nés dans les étoiles et se sont propagés dans l'Univers lorsque les plus massives de ces étoiles ont explosé violemment au moment de s'éteindre, nous pouvons donc en déduire que l'affirmation de Hubert Reeves "nous sommes des poussières d'étoiles" est fondée et véridique !