El segundo período del sistema periódico incluye elementos de la segunda fila (o segundo período ) del sistema periódico de elementos químicos . La estructura de la tabla periódica se basa en filas para ilustrar tendencias repetitivas (periódicas) en las propiedades químicas de los elementos a medida que aumenta el número atómico : una nueva fila comienza cuando las propiedades químicas se repiten, lo que significa que los elementos con propiedades similares caen en la misma columna vertical. El segundo período contiene más elementos que el anterior , incluye: litio , berilio , boro , carbono , nitrógeno , oxígeno , flúor y neón . Esta posición se explica por la teoría moderna de la estructura del átomo .
| Grupo | una | 2 | 3 | cuatro | 5 | 6 | 7 | ocho | 9 | diez | once | 12 | 13 | catorce | quince | dieciséis | 17 | Dieciocho |
| yo | II | tercero | IV | V | VI | VII | viii | |||||||||||
| Símbolo | 3li_ _ |
4 ser |
5B _ |
6C _ |
7 norte |
8O _ |
9F _ |
10 ne | ||||||||||
El litio (Li) es un elemento químico de número atómico 3, que se encuentra en dos isótopos: 6 Li y 7 Li. A temperatura y presión normales , el litio es un metal alcalino blando altamente reactivo , de color blanco plateado. Su densidad es de 0,564 g/cm³. El litio es el más ligero de todos los metales y el menos denso de todos los elementos sólidos. [1] El isótopo más común en la naturaleza es el litio-7, denominado 7 Li, que constituye el 92,5 % de todo el litio. Tal isótopo consta de tres protones y cuatro neutrones . El isótopo litio-6, denominado 6 Li, también es estable y contiene tres protones y tres neutrones. Estos dos isótopos constituyen todo el litio natural de la Tierra, aunque también se han sintetizado artificialmente otros isótopos. En los compuestos iónicos, el litio pierde un electrón y se convierte en un catión Li + cargado positivamente .
Según la teoría, el Li es uno de los pocos elementos sintetizados a raíz del Big Bang , por lo que se incluye en la lista de elementos primordiales . El litio es el elemento número 33 más abundante en la Tierra, [3] se presenta en concentraciones que van desde 20 a 70 ppm por peso, [4] pero debido a su alta reactividad, se presenta naturalmente solo como compuestos . La fuente más rica de compuestos que contienen litio son las pegmatitas graníticas , así como la espodumena y la petalita , que son las fuentes comercialmente más viables del elemento. [4] El metal se aísla electrolíticamente de una mezcla de cloruro de litio y cloruro de potasio .
Las sales de litio se utilizan en la industria farmacéutica como un fármaco estabilizador del estado de ánimo . [5] [6] También se utilizan en el tratamiento del trastorno bipolar , donde desempeñan un papel en el tratamiento de la depresión y la manía , y pueden reducir las posibilidades de suicidio . [7] Los compuestos de litio más comunes utilizados son el carbonato de litio Li 2 CO 3 , el citrato de litio Li 3 C 6 H 5 O 7 , el sulfato de litio Li 2 SO 4 y el orotato de litio LiC 5 H 3 N 2 O 4 H 2 O. Litio también se utiliza como ánodo en baterías de litio, y sus aleaciones con aluminio, cadmio, cobre y manganeso se utilizan para piezas de aeronaves y naves espaciales de alta resistencia, como el tanque de combustible externo del transbordador espacial . [una]
El berilio (Be) es un elemento químico con número atómico 4, existente como 9 Be. A temperatura y presión normales, el berilio es un metal alcalinotérreo divalente de color gris acero , duro, ligero y quebradizo , con una densidad de 1,85 g/cm³. [8] Tiene uno de los puntos de fusión más altos de todos los metales ligeros. El isótopo de berilio más común es el 9 Be, que contiene 4 protones y 5 neutrones. Constituye casi el 100% de todo el berilio natural y es el único isótopo estable, pero otros isótopos se han sintetizado artificialmente. En los compuestos iónicos, el berilio pierde dos electrones de valencia para formar el catión Be 2+ .
Una pequeña cantidad de átomos de berilio se sintetizaron durante el Big Bang , aunque la mayoría de ellos se descompuso o participó en otras reacciones atómicas para crear núcleos más grandes, como carbono, nitrógeno y oxígeno. El berilio es uno de los componentes en 100 de más de 4000 minerales conocidos , como la bertrandita Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2 , el berilo Al 2 Be 3 Si 6 O 18 , el crisoberilo Al 2 BeO 4 y la fenaquita Be 2 SiO 4 . Las formas preciosas del berilo son la aguamarina , el berilo rojo y la esmeralda . Las fuentes más comunes de berilio utilizadas comercialmente son el berilo y la bertrandita, y su producción utiliza la reacción de reducción del fluoruro de berilio con magnesio metálico, o la electrólisis del cloruro de berilio fundido que contiene algo de cloruro de sodio , ya que el cloruro de berilio es un mal conductor de la electricidad . [ocho]
Debido a su alta rigidez, peso ligero y estabilidad dimensional en un amplio rango de temperatura, el metal de berilio se utiliza como material estructural en aviación, cohetes y comunicaciones por satélite . [8] Se utiliza como agente de aleación en el bronce de berilio, que se utiliza en componentes eléctricos debido a su alta conductividad eléctrica y térmica. [9] Las láminas de berilio se utilizan en los detectores de rayos X para filtrar la luz visible y permitir que solo pasen los rayos X. [8] Se utiliza como moderador de neutrones en los reactores nucleares porque los núcleos ligeros son más efectivos para desacelerar los neutrones que los pesados. [8] El bajo peso y la alta rigidez del berilio lo hacen útil en altavoces de alta frecuencia (tweeters). [diez]
El berilio y sus compuestos están clasificados por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer como carcinógenos del Grupo 1 . Son cancerígenos tanto para humanos como para animales. [11] La beriliosis crónica es una enfermedad granulomatosa pulmonar de la circulación sistémica causada por la exposición al berilio. Aproximadamente del 1% al 15% de las personas son sensibles al berilio y pueden desarrollar una reacción inflamatoria del sistema respiratorio y la piel llamada enfermedad crónica del berilio o beriliosis. El sistema inmunológico del cuerpo reconoce el berilio como partículas extrañas y monta un ataque contra ellas, generalmente en los pulmones a través de los cuales se inhalan las partículas. Esta reacción puede causar fiebre, fatiga, debilidad, sudores nocturnos y dificultad para respirar. [12]
El boro (B) es un elemento químico con número atómico 5, que existe como 10 B y 11 B. A temperatura y presión normales, el boro es un metaloide trivalente que tiene varias formas alotrópicas . El boro amorfo es un polvo marrón formado como producto de muchas reacciones químicas. El boro cristalino es un material negro muy duro con un alto punto de fusión que existe en muchos polimorfos . Las más comunes son dos modificaciones romboédricas : α-boro y β-boro, que contienen 12 y 106,7 átomos en una celda romboédrica, respectivamente, y boro de 50 átomos con una red tetragonal . El boro tiene una densidad de 2,34 g/cm³. [13] El isótopo más común del boro en la naturaleza es el 11 B (80,22 % del boro total), que contiene 5 protones y 6 neutrones. Otro isótopo presente 10 B (19,78%) contiene 5 protones y 5 neutrones. [14] Pero estos son solo isótopos estables, y otros han sido sintetizados artificialmente. El boro forma enlaces covalentes con otros no metales y tiene estados de oxidación de 1, 2, 3 y 4. [15] [16] [17] El boro no se encuentra en la naturaleza en forma libre, sino en compuestos como los boratos. Las fuentes más comunes de boro son la turmalina , el bórax Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 8H 2 O y la kernita Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 2H 2 O. [13] El boro puro es bastante difícil de obtener. Esto se puede hacer reduciéndolo con magnesio a partir de óxido de boro B 2 O 3 . Este óxido se obtiene fundiendo ácido bórico B (OH) 3 , que a su vez se obtiene a partir del bórax. Se puede obtener una pequeña cantidad de boro puro por descomposición térmica del tribromuro de boro BBr 3 en hidrógeno gaseoso sobre un alambre caliente de tungsteno o tántalo ; estos últimos actúan como catalizadores . [13] Comercialmente, las fuentes más importantes de boro son: tetraborato de sodio pentahidratado Na 2 B 4 O 7 · 5H 2 O, que se utiliza en grandes cantidades en la producción de fibra de vidrio aislante y lejía de perborato de sodio; el carburo de boro , un material cerámico utilizado para fabricar elementos blindados, especialmente chalecos antibalas para soldados y policías; ácido ortobórico H 3 BO 3 y ácido bórico utilizados en la fabricación de fibra de vidrio textil y pantallas planas; tetraborato de sodio decahidratado Na 2 B 4 O 7 10H 2 O y bórax utilizados en la producción de adhesivos; finalmente, el isótopo boro-10 se utiliza en el control de reactores nucleares como escudo contra la radiación nuclear y en instrumentos para la detección de neutrones. [catorce]
El boro es uno de los oligoelementos más importantes de las plantas, necesario para la creación y el crecimiento de membranas celulares fuertes, la división celular, el desarrollo de semillas y frutos, el transporte de azúcares y el desarrollo de hormonas. [18] [19] Sin embargo, las concentraciones en el suelo superiores a 1,0 ppm pueden causar necrosis de las hojas y un crecimiento deficiente. Los niveles de alrededor de 0,8 ppm pueden causar estos mismos síntomas en plantas que son particularmente sensibles al boro. En la mayoría de las plantas, aunque no sean demasiado sensibles a la presencia de boro en el suelo, aparecen signos de envenenamiento por boro a niveles superiores a 1,8 ppm. [14] El boro es un elemento ultradistinguible en los animales . En la dieta humana, la ingesta diaria es de 2,1-4,3 mg de boro al día por kilogramo de peso corporal. [20] También se utiliza como complemento para la prevención y el tratamiento de la osteoporosis y la artritis. [21]
El carbono (C) es un elemento químico con número atómico 6, que se presenta naturalmente como 12 C, 13 C y 14 C. [22] A temperatura y presión normales, el carbono es un sólido que existe en varias formas alotrópicas , la más común de los cuales son grafito , diamante , fullerenos y carbono amorfo . [22] El grafito es un semimetal negro mate blando con una red cristalina hexagonal , con muy buenas propiedades conductoras y termodinámicamente estables . El diamante tiene cristales cúbicos incoloros y altamente transparentes con malas propiedades conductoras, es el mineral natural más duro que se conoce y tiene el índice de refracción más alto de todas las piedras preciosas . A diferencia de las estructuras de red cristalina de diamante y grafito , los fullerenos, llamados así por Richard Buckminster Fuller , son sustancias cuya arquitectura se asemeja a las moléculas. Hay varios fullerenos diferentes, el más conocido de los cuales es "buckminsterfullereno" C 60 , que también lleva el nombre de Richard Buckminster Fuller. La estructura espacial de este fullereno se asemeja a la cúpula geodésica inventada por Fuller. Se sabe poco sobre los fullerenos, son objeto de una intensa investigación. [22] También existe el carbono amorfo, que no tiene una estructura cristalina. [23] En mineralogía , el término se utiliza para referirse al hollín y al carbón , aunque no son estrictamente amorfos ya que contienen pequeñas cantidades de grafito o diamante. [24] [25] El isótopo más común del carbono es el 12 C con seis protones y seis neutrones (98,9% del total). [26] El isótopo 13 C también es estable, con seis protones y siete neutrones (1,1 %). [26] Rastros de 14 C también ocurren naturalmente, pero este isótopo es radiactivo y se desintegra con una vida media de 5730 años. Se utiliza en el método de datación por radiocarbono . [27] También se han sintetizado artificialmente otros isótopos de carbono . El carbono forma enlaces covalentes con otros no metales con estados de oxidación -4, -2, +2 y +4. [22]
El carbono es el cuarto elemento más común en el Universo en términos de masa después del hidrógeno, el helio y el oxígeno [28] , el segundo en el cuerpo humano en términos de masa después del oxígeno [29] y el tercero en términos de número de átomos. [30] Hay un número casi infinito de compuestos que contienen carbono, debido a la capacidad del carbono para formar un enlace C-C estable. [31] [32] Las moléculas más simples que contienen carbono son los hidrocarburos , [31] que incluyen carbono e hidrógeno . , aunque a veces se contienen en grupos funcionales y otros elementos. Los hidrocarburos se utilizan como combustible, para la producción de plásticos y en petroquímica. Todos los compuestos orgánicos esenciales para la vida contienen al menos un átomo de carbono. [31] [32] Cuando se combina con oxígeno e hidrógeno, el carbono puede formar muchos grupos de compuestos biológicos importantes, [32] incluidos azúcares , lignanos , quitinas , alcoholes , grasas y ésteres aromáticos , carotenoides y terpenos . Con nitrógeno forma alcaloides , y con la adición de azufre forma antibióticos , aminoácidos y caucho . Con la adición de fósforo a estos elementos, el carbono forma ADN y ARN , los códigos químicos para los portadores de vida y trifosfatos de adenosina (ATP), que son los portadores de energía más importantes para las moléculas en todas las células vivas. [32]
El nitrógeno (N) es un elemento químico de número atómico siete y masa atómica 14,00674. En condiciones estándar, el nitrógeno en la naturaleza es un gas diatómico inerte sin color, sabor ni olor, que constituye el 78,08% del volumen de la atmósfera terrestre . El nitrógeno fue descubierto como componente del aire por el médico escocés Daniel Rutherford en 1772. [33] Ocurre naturalmente como dos isótopos, nitrógeno-14 y nitrógeno-15. [34]
Muchas sustancias importantes para la industria, como el amoníaco , el ácido nítrico , los nitratos orgánicos ( propelentes , explosivos ) y los cianuros , contienen nitrógeno. La química del nitrógeno elemental está dominada por un enlace químico extremadamente fuerte, lo que dificulta que tanto los organismos como la industria rompan este enlace al convertir la molécula de N2 en compuestos útiles. Pero al mismo tiempo, una transformación tan exitosa provoca la liberación de una gran cantidad de energía si dichos compuestos se queman, explotan o se convierten de nuevo a un estado diatómico gaseoso.
El nitrógeno está presente en todos los organismos vivos, y el ciclo del nitrógeno describe el movimiento de un elemento del aire a la biosfera y los compuestos orgánicos, y luego de vuelta a la atmósfera. Los nitratos producidos artificialmente son un ingrediente clave en los fertilizantes industriales y un contaminante importante en la eutrofización de los sistemas acuáticos. El nitrógeno es un componente de los aminoácidos y, por lo tanto, de las proteínas y los ácidos nucleicos ( ADN y ARN ). Se encuentra en la estructura química de prácticamente todos los neurotransmisores y es un componente definitorio de alcaloides y moléculas biológicas producidas por muchos organismos. [35]
El oxígeno (O) es un elemento químico con número atómico 8, que se presenta naturalmente como 16O , 17O y 18O , de los cuales el 16O es el isótopo más común . [36]
El flúor (F) es un elemento químico con número atómico 9, que tiene el único isótopo estable 19 F. [37] Un no metal extremadamente reactivo y un fuerte agente oxidante.
El neón (Ne) es un elemento químico con número atómico 10, que se encuentra naturalmente como 20 Ne, 21 Ne y 22 Ne. [38]
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