La suite de los elementos (Fragmento) | Por Eusebio Juaristi y Héctor Rasgado

Eusebio Juaristi / Miembro de El Colegio Nacional*

Héctor Rasgado-Flores / Compositor

En el siglo v a. C., en la antigua Grecia, Demócrito señala que la materia está constituida por pequeñas partículas llamadas átomos (del griego atomos = ‘indivisible’). Además, sugiere que los átomos son eternos, absolutamente simples, similares en su organización, pero diferentes en su forma y ordenamiento. Finalmente, afirma que cada elemento está formado por dichos átomos.

La tabla periódica proporciona información esencial acerca de cada elemento. Fue desarrollada por Dimitri Mendeleev en el siglo XIX y actualmente contiene alrededor

De 118 “cajones”. Mendeleev los ordenó de acuerdo con su número atómico (es decir, el número de protones en el núcleo del elemento) en columnas (grupos), que determinan sus propiedades y comportamiento químico.

A continuación, se hace una breve exposición de los elementos que Héctor Rasgado-Flores incluyó en la composición de la Suite de los elementos.

Hidrógeno

(Símbolo H, número atómico 1)

Es el elemento más sencillo y está constituido por tan sólo un protón en el núcleo y un electrón orbitando a su alrededor. Su nombre, derivado de los vocablos griegos hidro y genus, significa ‘que forma agua’; fue propuesto por Lavoisier en 1783. El hidrógeno existe como su molécula diatómica H2.

El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo y se estima que constituye 75% de su masa total. Se encuentra en el sol y en las estrellas, y su combustión es responsable de la energía que emiten. La reacción entre el hidrógeno y el oxígeno (H2 + O2) para dar agua (H2O) libera mucho calor, al grado de que puede dar lugar a una explosión. Las naves espaciales utilizan hidrógeno líquido como combustible y se anticipa que el hidrógeno sustituirá eventualmente a las gasolinas como un combustible más limpio y eficiente en los automóviles. En este contexto, se desarrollan ya tecnologías para producir hidrógeno mediante la electrólisis del agua:

2 H2O (líquido) + energía eléctrica → 2 H2 (gas) + O2 (gas)

En la Tierra, el hidrógeno generalmente se encuentra combinado con oxígeno en la molécula del agua, así como en materia orgánica presente en las plantas y el petróleo.

Helio

(Símbolo He, número atómico 2)

El átomo de helio está formado por dos protones y dos neutrones, por lo que su peso es cuatro veces mayor que el del átomo de hidrógeno. El helio es el elemento más ligero en el grupo 18, que es el que en la tabla periódica reúne los llamados gases inertes. Además del helio, en este grupo encontramos el neón (Ne), el argón (Ar), el kriptón (Kr), el xenón (Xe) y el radón (Rn).

El nombre helio se deriva de la palabra griega helios, que significa ‘sol’, ya que la existencia del helio se estableció en 1868 al encontrarse una banda característica en el espectro visible de la radiación solar.

En contraste con el hidrógeno, el helio es uno de los elementos menos reactivos. Su gran estabilidad se debe a que los dos electrones presentes en el átomo del helio dan lugar a una “capa cerrada”, que ya no presenta ninguna tendencia a aceptar o compartir más electrones.

La fusión de dos átomos de hidrógeno para producir helio genera enormes cantidades de energía; esto explica, por ejemplo, la energía emitida por el sol y las estrellas. Este proceso también produce la energía que libera una bomba de hidrógeno: 4 H → He + 2 positrones + energía.

Carbono

(Símbolo C, número atómico 6)

El nombre del elemento carbono, así como el símbolo C, se deriva del vocablo latino carbo. El carbono se encuentra en la naturaleza en tres formas alotrópicas distintas: grafito, diamante y fulerenos. El átomo de carbono es extremadamente importante para la vida, pues da lugar a las cadenas poliméricas que están presentes en las biomoléculas. Esto se debe a que el carbono presenta una tendencia extraordinaria a combinarse con otros átomos de carbono u otros elementos, dando lugar a una multitud de derivados, incluyendo largas cadenas que contienen millones de átomos de carbono.

De hecho, la vida como la conocemos no es posible sin el carbono presente en el cuerpo humano y en sus diversos órganos. Si bien dichos órganos contienen también oxígeno y nitrógeno, así como otros elementos, el carbono es el componente esencial. De la misma manera, los alimentos que consumimos están constituidos por derivados de carbono.

La química orgánica es una disciplina que se aboca específicamente al estudio de los compuestos de carbono. 

Oxígeno

(Símbolo O, número atómico 8)

El oxígeno generalmente existe en la Tierra como la molécula diatómica O2 y fue descubierto en 1774 por Priestley, quien lo obtuvo al calentar óxido de mercurio: 2 HgO (sólido) + calentamiento → 2 Hg (líquido) + O2 (gas)

El nombre se deriva de las palabras griegas oxis y génos, y significa ‘generador de ácido’. Lavoisier le dio este nombre creyendo que todos los ácidos contienen oxígeno.

En contraste con el elemento helio, que tiene una “capa cerrada” de electrones, la molécula de oxígeno presenta, de hecho, electrones desapareados y esto da lugar a su carácter fuertemente reactivo (oxidante). Aun así, la atmósfera y el aire que respiramos están formados por 21% de oxígeno combinado con 79% de nitrógeno, lo que inhibe su poder oxidante, es decir, como combustible. En comparación, el oxígeno puro (líquido) es extremadamente reactivo.

Distintos derivados del oxígeno (arena y compuestos semejantes) dan lugar a 49% del peso de la corteza terrestre.

Titanio

(Símbolo Ti, número atómico 22)

El titanio es un metal de transición descubierto en 1791. Su nombre proviene del vocablo latino titanis, los primeros hijos de la Tierra de acuerdo con la mitología griega. Aunque el titanio es un metal bastante abundante en la Tierra (ocupa el noveno lugar en la corteza terrestre), generalmente existe combinado con oxígeno. Los enlaces titanio-oxígeno son muy fuertes, por lo que es difícil disponer de este elemento en forma pura.

El titanio puro (99.9%) se obtuvo por primera vez hasta el año 1910 mediante calentamiento del tetracloruro de titanio con sodio:

TiCl4 (líquido) + 4 Na (sólido) → Ti (sólido) + 4 NaCl (sólido)

Existe una gran demanda de titanio porque es un metal muy fuerte y al mismo tiempo muy ligero, de modo que es muy apreciado como material de construcción en la industria automotriz, aeronáutica y espacial. En este aspecto, el aluminio es aún más ligero, pero no es tan fuerte. Otra área de aplicación del titanio es en implantes (prótesis) en humanos (aquí también porque es muy estable,

fuerte y ligero).

Por otro lado, el titanio es un elemento muy utilizado como catalizador, por ejemplo, en reacciones de polimerización utilizadas en la fabricación de plásticos.

Mercurio

(Símbolo Hg, número atómico 80)

El mercurio es uno de los pocos elementos que es líquido a temperatura ambiente. Es abundante en la corteza terrestre, principalmente como sulfuro de mercurio (HgS), un mineral de color rojizo. Desde la antigüedad, se encontró que al calentar este mineral en contacto con el aire se separa el mercurio:

HgS (sólido) + O2 (gas) → Hg (líquido) + SO2 (gas)

La capacidad del mercurio para formar aleaciones con otros metales, en particular el oro y la plata, se aprovecha en las minas para extraer esos metales preciosos. Así, los minerales que contienen oro se mezclan con mercurio para obtener una amalgama líquida que se separa fácilmente de los residuos sólidos. Como el mercurio es muy volátil, al calentar la amalgama éste se evapora dejando libre el metal precioso.

Por otro lado, el mercurio es una sustancia muy tóxica, en particular por su notable volatilidad, que puede afectar seriamente el sistema neurológico, provocando diversas formas de locura.

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