- Comente a abundância do hidrogênio na Terra e no Universo.
Passo 1
O enunciado pede para comentarmos a abundância do hidrogênio na Terra e no Universo. O conteúdo envolve elementos de cosmologia (para a composição média do Universo) e de geoquímica (para a composição da Terra). Para resolver vamos:
- Apresentar os principais percentuais de hidrogênio no Universo, explicando sua origem cosmológica;
- Mostrar como o hidrogênio está distribuído na Terra (hidrosfera, crosta e atmosfera) e estimar sua fração em massa;
- Comparar ambos os casos e discutir razões pelas quais o hidrogênio está tão disperso na Terra em comparação ao Universo.
Passo 2
No Universo observável o hidrogênio é o elemento mais abundante porque foi produzido em larga escala no Big Bang. Por síntese primordial temos aproximadamente
Isso significa que, de toda a massa bariónica (normal) do Universo, três quartos são átomos de hidrogênio livre ou ionizado, formadores principalmente das estrelas e do meio interestelar.
Passo 3
Na Terra o hidrogênio não existe em grande quantidade na forma livre, pois reage rapidamente formando compostos. Ele está principalmente:
• Na hidrosfera (água): a massa da hidrosfera é cerca de , e como
tem fracção de hidrogênio por massa de
, a massa de hidrogênio livre na água é cerca de
. Isso representa
da massa total da Terra (
).
• Na crosta sólida: o hidrogênio aparece em minerais hidratados e em água ligada, somando algo em torno de em peso na própria crosta, mas a crosta tem apenas
da massa da Terra, então isso acrescenta menos de
ao total terrestre.
• Na atmosfera: há vestígios de vapor d’água e traços de , mas juntos representam menos de
da massa atmosférica.
• Na hidrosfera (água): a massa da hidrosfera é cerca de
• Na crosta sólida: o hidrogênio aparece em minerais hidratados e em água ligada, somando algo em torno de
• Na atmosfera: há vestígios de vapor d’água e traços de
Somando todas as reservas chegamos a cerca de
de hidrogênio em massa em toda a Terra.
Passo 4
Comparando as frações temos:
– Universo: de hidrogênio por massa;
– Terra: de hidrogênio por massa.
– Universo:
– Terra:
A grande diferença se deve a dois fatores principais:
- No Universo o hidrogênio é o “bloco de construção” primordial, formando estrelas e nuvens de gás.
- Na Terra o hidrogênio foi rapidamente incorporado em compostos mais estáveis (como água e silicatos), e o planeta, por ter alta gravidade e temperaturas moderadas, retém poucos gases leves livres.
Resposta
O hidrogênio representa cerca de 75 % da massa do Universo, sendo o elemento mais abundante por ter sido gerado em larga escala no Big Bang e compor estrelas e nuvens interestelares. Já na Terra ele aparece quase todo combinado (principalmente em água e minerais hidratados), totalizando apenas cerca de 0,003 % da massa do planeta, pois foi incorporado em compostos estáveis que dificultam sua presença como gás livre.