Valores en el SI y en condiciones normales
(0 ºC y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
^†Calculado a partir de distintas longitudes
de enlace covalente, metálico o iónico.

El berilio es un elemento químico de símbolo Be y número atómico 4. Es un elemento alcalinotérreo bivalente, tóxico, de color gris, duro, ligero y quebradizo. Se emplea principalmente como endurecedor en aleaciones, especialmente de cobre.

Características principales

El berilio tiene uno de los puntos de fusión más altos entre los metales ligeros. Su módulo de elasticidad es aproximadamente un 33% mayor que el del acero. Tiene una conductividad térmica excelente, es no magnético y resiste el ataque con ácido nítrico. Es muy permeable a los rayos X y, al igual que el radio y el polonio, libera neutrones cuando es bombardeado con partículas alfa (del orden de 30 neutrones por millón de partículas alfa). En condiciones normales de presión y temperatura el berilio resiste la oxidación del aire, aunque la propiedad de rayar al cristal se debe probablemente a la formación de un delgada capa de óxido.

Aplicaciones

- Elemento de aleación, en aleaciones cobre-berilio con una gran variedad de aplicaciones.
- En el diagnóstico con rayos X se usan delgadas láminas de berilio para filtrar la radiación visible, así como en la litografía de rayos X para la reproducción de circuitos integrados.
- Moderador de neutrones en reactores nucleares.
- Por su rigidez, ligereza y estabilidad dimensional, se emplea en la construcción de diversos dispositivos como giróscopos, equipo informático, muelles de relojería e instrumental diverso.
- El óxido de berilio se emplea cuando son necesarias elevada conductividad térmica y propiedades mecánicas, punto de fusión elevado y aislamiento eléctrico.
- Antaño se emplearon compuestos de berilio en tubos fluorescentes, uso abandonado por la beriliosis.

Historia

El berilio (del griego βερυλλoς berilo) o glucinio (del inglés glucinium y éste del griego γλυκυς, dulce) por el sabor de sus sales, fue descubierto por Vauquelin en 1798 en forma de óxido en el berilo y la esmeralda. Friedrich Wöhler y A. A. Bussy de forma independiente aislaron el metal en 1828 mediante reacción de potasio con cloruro de berilio.

Abundancia y obtención

El berilio se encuentra en 30 minerales diferentes, siendo los más importantes berilo y bertrandita, principales fuentes del berilio comercial, crisoberilo y fenaquita. Actualmente la mayoría del metal se obtiene mediante reducción de fluoruro de berilio con magnesio. Las formas preciosas del berilo son el aguamarina y la esmeralda. Geográficamente, las mayores reservas se encuentran en los Estados Unidos que lidera también la producción mundial de berilio (65%), seguido de Rusia (40%) y China (15%). Las reservas mundiales se estima que superan las 80.000 toneladas.

Isótopos

El Be-9 es el único isótopo estable. El Be-10 se produce en la atmósfera terrestre al bombardear la radiación cósmica el oxígeno y nitrógeno. Dado que el berilio tiende a existir en disolución acuosa con niveles de pH menores de 5.5, este berilio atmosférico formado es arrastrado por el agua de lluvia (cuyo pH suele ser inferior a 5.5); una vez en la tierra, la solución se torna alcalina precipitando el berilio que queda almacenado en el suelo durante largo tiempo (vida media de 1,5 millones de años) hasta su desintegración en B-10. El Be-10 y sus productos hijo se han empleado para el estudio de los procesos de erosión, formación a partir de regolito y desarrollo de suelos lateríticos, así como las variaciones en la actividad solar y la edad de masas heladas. El hecho de que el Be-7 y el Be-8 sean inestables tiene profundas consecuencias cosmológicas, ya que ello significa que elementos más pesados que el berilio no pudieron producirse por fusión nuclear en el big bang. Más aún, los niveles energéticos nucleares del Be-8 son tales que posibilitan la formación de carbono y con ello la vida (véase proceso triple alfa).

Precauciones

El berilio y sus sales son tóxicas y potencialmente carcinógenas. La beriliosis crónica es una afección pulmonar causada por exposición al polvo de berilio catalogada como enfermedad profesional. Los primeros casos de neumonitis química aguda por exposición al berilio se produjeron en 1933 en Europa y en 1943 en los Estados Unidos; en 1946 se describieron los primeros casos de beriliosis entre los trabajadores de una planta de fabricación de tubos fluorescentes en Massachusetts. La beriliosis se asemeja a la sarcoidosis en muchos aspectos, lo que dificulta en ocasiones el diagnóstico. Aunque la utilización de compuestos de berilio en lámparas fluorescentes se interrumpió en 1949, la exposición profesional se produce en las industrias nuclear y aeroespacial, en el refinado del metal y en la fusión de las aleaciones que lo contienen, en la fabricación de dispositivos electrónicos y en la manipulación de otros materiales que contienen berilio. El berilio y sus compuestos deben manipularse con mucho cuidado, extremando las precauciones cuando durante la actividad pueda generarse polvo de berilio ya que la exposición prolongada al polvo de berilio puede causar cáncer de pulmón. La sustancia puede manipularse con seguridad siempre y cuando se sigan ciertos procedimientos. Si éstos se desconocen no debe intentarse la manipulación del berilio.

Efectos sobre la salud

Los efectos dependen del nivel y de la duración de la exposición. Si el nivel es suficientemente alto, por encima de 1000 μg/m³ en el aire respirado, puede provocar una enfermedad aguda por berilio o beriliosis aguda; en general, los valores límites para el berilio atmosférico contemplados en la legislación de higiene industrial que fijan los niveles máximos de exposición laboral, permiten controlar de forma efectiva este riesgo. Entre el 1 y el 15% de la población expuesta desarrolla sensibilización al berilio. Estas personas pueden desarrollar procesos inflamatorios del aparato respiratorio (enfremedad crónica por berilio o beriliosis crónica) que pueden manifestarse años después de la exposición laboral cuando ésta ha superado los niveles de exposición recomendados (0,2 μg/m³). El riesgo de la población general a contraer estas enfermedades es muy bajo ya que los niveles de berilio en entornos no laborales son muy bajos (0,00003-0,0002 μg/m³). La intoxicación por ingestión de berilio no se conoce ya que la cantidad de berilio absorbida por el organismo por esa vía es muy pequeña, aunque han podido observarse úlceras en perros tras la ingesta de berilio. El contacto del berilio con la piel tras un rasguño o corte, puede causar eczema y úlceras cutáneas. La exposición prolongada incrementa el riesgo de contraer cáncer de pulmón. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer ha determinado que el berilio es un carcinógeno humano.

Véase también

carcinógeno El berilio suele encontrarse como constituyente de diversas rocas, minerales y gemas: # cristal de berilio dorado # heliodore # esmeralda # aquamarina # morganita

Enlaces externos

- [http://www.mtas.es/insht/ipcsnspn/nspn0226.htm Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: Ficha internacional de seguridad química del berilio]
- [http://librosvarios.ifrance.com/geoquimica/tema22.html Geoquímica recreativa: El berilio, metal del futuro]
- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Be/index.html WebElements.com - berilio]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Be.html EnvironmentalChemistry.com - berilio]
- [http://education.jlab.org/itselemental/ele004.html Es Elemental - berilio] Categoría:Elementos químicos Categoría:Metales ja:ベリリウム ko:베릴륨 ms:Berilium simple:Beryllium th:เบริลเลียม

Litio

Litio - Berilio
H Li Na
	250px Tabla completa

General

Nombre, símbolo, número

Litio, Li, 3

Serie química

Metales alcalinos

Grupo, periodo, bloque

1, 2 , s

Densidad, dureza Mohs

535 kg/m³, 0,6

Apariencia

125px
Blanco plateado / gris

Propiedades atómicas

Peso atómico

6,941 uma

Radio medio^†

145 pm

Radio atómico calculado

167 pm

Radio covalente

134 pm

Radio de Van der Waals

182 pm

Configuración electrónica

He]2s¹

Estados de oxidación (óxido)

1 (base fuerte)

Estructura cristalina

Cúbica centrada
en el cuerpo

Propiedades físicas

Estado de la materia

sólido (no magnético)

Punto de fusión

453,69 K

Punto de ebullición

1615 K

Entalpía de vaporización

145,92 kJ/mol

Entalpía de fusión

3 kJ/mol

Presión de vapor

1,63x10^-8 Pa a 453,7 K

Velocidad del sonido

6000 m/s a 293.15 K

Información diversa

Electronegatividad

0,98 (Pauling)

Calor específico

3582 J/(kg·K)

Conductividad eléctrica

10,8x10⁶/m Ω

Conductividad térmica

84,7 W/(m·K)

1º potencial de ionización

520,2 kJ/mol

2º potencial de ionización

7298,1 kJ/mol

3º potencial de ionización

11815,0 kJ/mol

Isótopos más estables

iso.	AN (%)	Vida media	MD	ED (M eV)	PD
⁶Li	7,5	Li es estable con 3 neutrones
⁷Li	92,5	Li es estable con 4 neutrones
⁸Li	Sintético	838 m s	β^-	16,004	⁸Be
⁸Li	Sintético	838 m s	β + 2α		No

Valores en el SI y en condiciones normales
(0 ºC y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
^†Calculado a partir de distintas longitudes
de enlace covalente, metálico o iónico.

El litio es un elemento químico de símbolo Li y número atómico 3. En la tabla periódica, se encuentra en el grupo 1, entre los elementos alcalinos. En su forma pura, es un metal blando, de color blanco plata, que se oxida rápidamente en aire o agua. Es el elemento sólido más ligero y se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y, sus sales, en el tratamiento de ciertos tipos de depresión.

Características principales

Es el metal más ligero, su densidad es tan sólo la mitad de la del agua. Al igual que los demás metales alcalinos es univalente y muy reactivo, aunque menos que el sodio, por lo que no se encuentra libre en la naturaleza. Acercado a una llama la torna carmesí pero si la combustión es violenta la llama adquiere un color blanco brillante.

Aplicaciones

Por su elevado calor específico, el mayor de todos los sólidos, se emplea en aplicaciones de transferencia de calor y por su elevado potencial electroquímico constituye un ánodo adecuado para las baterías eléctricas. Además tiene otros usos:
- Las sales de litio, partícularmente el carbonato de litio (Li₂C O₃) y el citrato de litio, se emplean en el tratamiento de la manía y la depresión bipolar, aunque últimamente, se ha extendido su uso a la depresión unipolar.
- El cloruro de litio y el bromuro de litio tienen una elevada higroscopicidad por lo que son excelentes secantes. El segundo se emplea en bombas de calor de absorción, enter otros compuestos como el nitrato de litio.
- El estearato de litio es un lubricante de propósito general en aplicaciones a alta temperatura.
- El litio es un agente aleante empleando en la síntesis de compuestos orgánicos.
- El hidróxido de litio se usa en las naves espaciales y submarinos para depurar el aire extrayendo el dióxido de carbono.
- Es componente común de las aleaciones de aluminio, cadmio, cobre y manganeso empleadas en la construcción aeronaútica, y se ha empleado con éxito en la fabricación de cerámicas y lentes, como la del telescopio de 0,5 m de monte Palomar.
- También tiene aplicaciones nucleares.

Historia

El litio (del griego λιθoς, piedra) fue descubierto por Johann Arfvedson en 1817. Arfvedson encontró el nuevo elemento en la espodumena y lepidolita de una mena de petalita, LiAl(Si₂O₅)₂, de la isla Utö (Suecia) que estaba analizando. En 1818 C.G. Gmelin fue el primero en observar que las sales de litio tornan la llama de un color rojo brillante. Ambos intentaron, sin éxito, aislar el elemento de sus sales, lo que finalmente consiguieron W.T. Brande y Sir Humphrey Davy mediante electrólisis del óxido de litio. El nombre del elemento proviene del hecho de haber sido descubiero en un mineral, mientras que el resto de los metales alcalinos fueron descubiertos en tejidos de plantas. En 1923 la empresa alemana Metallgesellschaft AG comenzó a producir litio mediante la electrólisis del cloruro de litio y cloruro de potasio fundidos.

Abundancia y obtención

Es un metal escaso en la corteza terrestre que encuentra disperso en ciertas rocas, pero nunca libre, dada su gran reactividad. Se encuentra en pequeña proporción en rocas volcánicas y sales naturales. Desde la Segunda Guerra Mundial, la producción de litio se ha incrementado enormemente, separándolo de las rocas de las que forma parte y de las aguas minerales. Los principales minerales de los que se extrae son lepidolita, petalita, espodumena y ambligonita. En Estados Unidos se obtiene de las salinas de California y Nevada principalmente.

Isótopos

Los isótopos estables del litio son dos, Li-6 y Li-7, siendo éste último el más abundante (92,5%). Se han caracterizado seis radioisótopos siendo los más estables el Li-8 con un periodo de semidesintegración de 838 milisegundos y el Li-9 con 178,3 ms de vida media. El resto de isótopos radiactivos tienen vidas medias menores de 8,5 ms. Los pesos atómicos del litio varían entre 4,027 y 11,0348 uma del Li-4 y el Li-11 respectivamente. El modo de desintegración principal de los isótopos más ligeros que el isótopo estable más abundante (Li-7) es la emisión protónica (con un caso de desintegración alfa) obteniéndose isótopos de helio; mientras que en los isótopos más pesados el modo más habitual es la desintegración beta, (con algún caso de emisión neutrónica) resultando isótopos de berilio. El Li-7 es uno de los elementos primordiales, producidos por síntesis nuclear tras el big bang. Los isótopos de litio se fraccionan sustancialmente en una gran variedad de procesos naturales, incluyendo la precipitación química en la formación de minerales, procesos metabólicos, y la sustitución del magnesio y el hierro en redes cristalinas de minerales arcillosos en los que el Li-6 es preferido frente al Li-7, etc.

Precauciones

Al igual que otros metales alcalinos, el litio puro es altamente inflamable y ligeramente explosivo cuando se expone al aire y especialmente al agua. Es además corrosivo por lo que requiere el empleo de medios adecuados de manipulación para evitar el contacto con la piel. Se debe almacenar en un líquido hidrocarburo inflamable como nafta. El litio se considera ligeramente tóxico.

Rol biológico

Las sales de litio se emplean en el tratamiento de la depresión y aunque se desconoce el mecanismo concreto de actuación se cree que es por desplazamiento del sodio. El rol biológico del litio no está claro y no existe acuerdo sobre su esencialidad.

Referencias externas

- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Li/index.html WebElements.com - Litio]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Li.html EnvironmentalChemistry.com - Litio]
- [http://education.jlab.org/itselemental/ele003.html Es Elemental - Litio]
- [http://www.mtas.es/insht/ipcsnspn/nspn0710.htm Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España]: Ficha internacional de seguridad química del litio. Categoría:Elementos químicos Categoría:Fármacos Categoría:Metales ja:リチウム ko:리튬 simple:Lithium th:ลิเทียม

Boro

El boro es un elemento químico de la tabla periódica que tiene el símbolo B y número atómico 5. Es un elemento metaloide, semiconductor, trivalente que existe abundantemente en el mineral bórax. Hay dos alotropos del boro; el boro amorfo es un polvo marrón, pero el boro metálico es negro. La forma metálica es dura (9,3 en la escala de Mohs) y es un mal conductor a temperatura ambiente. No se ha encontrado libre en la naturaleza.

Características principales

El boro es un elemento con vacantes electrónicas en el orbital p; por ello presenta una acusada apetencia de electrones, de modo que sus compuestos se comportan a menudo como ácidos de Lewis, reaccionando con rapidez con sustancias ricas en electrones. Entre las características ópticas de este elemento, se incluye la transmisión de radiación infrarroja. A temperatura ambiente, su conductividad eléctrica es pequeña, pero es buen conductor de la electricidad a alta temperatura. Este metaloide tiene la más alta resistencia a la tracción entre los elementos químicos conocidos; el material fundido con arco tiene una resistencia mecánica entre 1600 y 2400 MPa. El nitruro de boro, un aislante eléctrico que conduce el calor tan bien como los metales, se emplea en la obtención de materiales tan duros como el diamante. El boro tiene además cualidades lubricantes similares al grafito y comparte con el carbono la capacidad de formar redes moleculares mediante enlaces covalentes estables.

Aplicaciones

El compuesto de boro de mayor importancia económica es el bórax que se emplea en grandes cantidades en la fabricación de fibra de vidrio aislante y perborato de sodio. Otros usos incluyen:
- Las fibras de boro usadas en aplicaciones mecánicas especiales, en el ámbito aeroespacial, alcanzan resistencias mecánicas de hasta 3600 MPa.
- El boro amorfo se usa en fuegos artificiales por su color verde.
- El ácido bórico se emplea en productos textiles.
- Los compuestos de boro tienen muchas aplicaciones en la síntesis orgánica y en la fabricación de cristales de borosilicato.
- Algunos compuestos se emplean como conservantes de la madera, siendo de gran interés su uso por su baja toxicidad.
- El B-10 se usa en el control de los reactores nucleares, como escudo frente a las readiaciones y en la detección de neutrones. Los hidruros de boro se oxidan con facilidad liberando gran cantidad de energía por lo que se ha estudiado su uso como combustible de cohetes.

Formación

Atendiendo a la teoría del Big Bang, en el origen el Universo encontramos como elementos H (hidrógeno), He (helio) y Li-7 (litio-7), pero el B, el quinto elemento de la tabla periódica no tiene presencia apreciable. Por lo tanto en la condensación de las primeras nebulosas, se forman estrellas fundamentalmente de H con una porción de He (helio) y Li-7 (litio-7), en las que se dan los distintos procesos de formación de elementos (Cadena protón-protón, proceso triple a y ciclo CNO). Pero en ninguna de ellas se forma boro como producto, ya que a tales temperaturas (del orden de 107-108k) reacciona a un ritmo mayor del que se forma. Tampoco se forma boro durante el proceso de captura de neutrones, que da como resultado átomos de gran masa atómica. El B se forma en un proceso denominado astillamiento (spallation), que consiste en la rotura de núcleos más pesados que el boro a causa del bombardeo de rayos cósmicos. Al ser tan poco frecuente este proceso, la abundancia cósmica del boro es muy pequeña.

Historia

Los compuestos de boro (del árabe buraq y éste del persa burah) se conocen desde hace miles de años. En el antiguo Egipto la momificación dependía del natrón, un mineral que contenía boratos y otras sales comunes. En China se usaban ya cristales de bórax hacia el 300 adC, y en la antigua Roma compuestos de boro en la fabricación de cristal. A partir del siglo VIII los boratos fueron usados en procesos de refinería de oro y plata. En 1808 Humphry Davy, Gay-Lussac y L. J. Thenard obtuviern boro con una pureza del 50% aproximadamente, aunque ninguno de ellos reconoció la sustancia como un nuveo elemento, cosa que haría Jöns Jacob Berzelius en 1824. El boro puro fue producido por primera vez por el químico estadounidense W. Weintraub en 1909.

Obtención

El boro en su forma elemental no se encuentra en la naturaleza. La mayor fuente de boro son los boratos de depósitos evaporíticos, como el borax y, con menos importancia, la colemanita. El boro también precipita como ácido ortobórico H3BO3 alrededor de algunas fuentes y humos volcánicos, dando sasolitas. También se forman menas de boro naturales en el proceso de solidificación de magmas silicatados; estos depósitos son las pegmatitas. Los yacimientos más importantes de estas menas son los siguientes: yacimientos del borax se encuentran en California (EEUU), Tincalayu (Argentina) y Kirka (Turquía). De colemanita en Turquía y en el Valle de la Muerte (EEUU). Sasolitas en lugares geológicamente activos de la región de Lardarello (Italia). El boro puro es difícil de preparar; los primeros métodos usados requerían la reducción del óxido con metales como el magnesio o aluminio, pero el producto resultante casi siempre se contaminaba. Puede obtenerse por reducción de halogenuros de boro volátiles con hidrógeno a alta temperatura.

Abundancia en el universo

La abundancia del boro en el universo ha sido estimada en 0,001 ppm, abundancia muy pequeña que junto con las abundancias del litio y el berilio forma el trío de elementos "ligeros" más escasos en el universo, el resto de elementos de los cuatro primeros periodos –hasta y exceptuando el arsénico- son cuando menos diez veces más abundantes que el boro (exceptuando el escandio y el galio, que son aproximadamente cinco veces más abundantes que el boro).

Distribución del boro en el Sistema Solar

El boro posee un elevado punto de fusión (2348k), por lo tanto es un elemento refractario que condensa y se acreciona en las primeras fases de la condensación de una nebulosa. Este hecho lo sitúa en el Sistema Solar Interno, ya que durante la fase del Sol conocida como T-Tauri (fase inicial de la vida de una estrella, durante la cual emite viento solar con una gran intensidad) el viento solar produce un efecto de arrastre sobre las masas de partículas que orbitan alrededor, arrastrando las menos densas hacia el exterior (elementos volátiles) y permaneciendo las más densas (elementos refractarios). Es decir que encontraremos boro en los planetas rocosos que forman el Sistema Solar Interno, pero la abundancia descenderá mucho en los planetas gaseosos del Sistema Solar Externo.

Distribución del boro en los meteoritos

Los meteoritos (condritas y acondritas) muestran concentraciones de boro alrededor de 0,4 y 1,4 ppm respectivamente. Estas concentraciones son substancialmente mayores que las del universo, ya que otros elementos más volátiles que el boro se encuentran dispersos por el espacio en fase gaseosa (elementos atmófilos cómo el hidrógeno y el helio, que no se encuentran en forma de sólidos ni condensan), o formando "nubes" de gas alrededor de sólidos a causa de un campo gravitatorio, o en forma de fluido atmosférico. La abundancia de éstos elementos en fase gaseosa representa una buena parte de la abundancia de materia en el universo, y si consideramos que los meteoritos (ya sean condritas o acondritas), al ser sólidos, no disponen de estos elementos, o no disponen de ellos en abundancia, entonces la abundancia de los otros elementos se verá aumentada. La diferencia entre las abundancias de condritas y acondritas se entiende en el hecho de que el boro es un elemento exclusivamente litófilo, es decir que tiene preferencia a incorporarse a las fases líquidas silicatadas. Las condritas son rocas o muestras de roca extraterrestre que no ha pasado por un proceso de diferenciación, es decir que no ha llegado a fundirse ni a separarse en silicatos, metales y sulfuros. Las acondritas en cambio son muestras de roca silicatada, procedentes de masas diferenciadas, por ello su abundancia de boro es mayor que en las condritas.

El boro en la corteza terrestre

La concentración estimada del boro en la corteza terrestre es de 10ppm, y su masa de 2,4x1017kg. Actualmente se sabe que el boro es mucho más abundante en rocas sedimentarias (300ppm) que en rocas ígneas (3ppm), esta diferencia es consecuencia de tres características: la preferencia del boro por las fases fundidas (elemento incompatible), su alta movilidad en la fase acuosa y su fuerte afinidad por minerales arcillosos (elemento litófilo). El boro llega a la corteza terrestre a través de diferentes vías, y éstas son la precipitación atmosférica, que contiene pequeñas cantidades de boro en disolución; y el vulcanismo y la actividad geológica análoga, que liberan roca fundida con concentraciones variables de boro. También hay flujos del océano a la corteza oceánica en forma de sedimentación y diagénesis. Las vías de salida del boro curtical son la erosión y los procesos de subducción de placas. El boro tiende a concentrarse en las fases residuales de la parte fundida, los elementos que componen la masa de magma solidifican en función de su punto de fusión y de su compatibilidad con la fase sólida, de esta forma, en los sucesivos estadios de la solidificación, la concentración de los elementos incompatibles (entre ellos el boro) va aumentando en el magma, hasta que finalmente tenemos un líquido formado por elementos incompatibles que acaban solidificándose. Estos depósitos de elementos incompatibles son los que conocemos por el nombre de pegmatitas. Obedeciendo a este hecho las concentraciones del boro son relativamente bajas en basaltos (6-0,1ppm) y más altas en rocas más cristalizadas como el granito (85ppm) aunque también se encuentran altas concentraciones de boro en granitos derivados de rocas sedimentarias ricas en boro. Las pegmatitas pueden contener concentraciones de boro de 1360ppm. Durante el deterioro de rocas submarinas, las rocas ígneas se degradan y forman minerales arcillosos que adsorben boro del agua marina, de esta forma se enriquece en boro la masa de roca. Los basaltos de las islas magmáticas tienden a estar enriquecidos en boro; este enriquecimiento se atribuye a la deshidratación de los bloques rocosos subducidos, ricos en boro adsorbido por minerales arcillosos. Las fracciones ricas en boro toman parte en el proceso de fusión y las rocas volcánicas resultantes (andesitas y dioritas) están consecuentemente enriquecidas en boro. Minerales arcillosos (tales como ilitas, esmectitas y montmorillonitas) incorporan boro del agua tanto por adsorción como en forma de elemento de sustitución en la estructura. Las rocas sedimentarias de los océanos tienden a contener más boro que las rocas sedimentarias fluviales ya que el agua marina contiene mayor concentración de boro que las aguas continentales. El boro es adsorbido sólo a temperaturas inferiores a 40ºC, a más altas temperaturas (>150ºC) puede ser liberado del mineral, por ello, durante el metamorfismo de rocas sedimentarias mucho del boro adsorbido es liberado en el agua, y si se incrementa aún más el metamorfismo el boro como elemento sustituyente es también liberado, por lo tanto los sedimentos metamorfizados tienden a contener concentraciones de boro ampliamente menores que las equivalentes rocas sedimentarias sin metamorfizar. Los minerales principales en lo que encontramos boro son en su mayoría rocas evaporíticas, como el borax, altamente soluble en agua; la colemanita; la kernita (una forma parcialmente deshidratada del borax) y la ulexita. También existen importantes minerales del boro en forma de yacimientos de rocas ígneas, la datolita, el chorlo y la elbanita, estos minerales se clasifican en el grupo de los boratos (sales inorgánicas compuestas por boro y otros iones), exceptuando los dos últimos minerales mencionados, los cuales pertenecen al grupo de las turmalinas, que aparecen especialmente en filones del tipo pegmatítico.

El boro en la hidrosfera

El boro se encuentra en el agua marina en concentraciones estimadas en 4,6 ppm y en una masa de 5,4x1015kg. Se encuentra como componente de dos moléculas hidratadas; el B(OH)3 trigonal y el B(OH)4- tetraédrico. La proporción de las dos formas depende del pH del agua de mar y el equilibrio entre las concentraciones de las dos formas se encuentra en pH de 8,7-8,8, en medios más básicos predomina la forma tetraédrica y en medios más ácidos la trigonal. Debido al gran tiempo de residencia del boro en el agua de mar (25 millones de años), las concentraciones de B(OH)3 y B(OH)4- no varían significativamente en los distintos océanos. El boro llega a la hidrosfera desde los continentes mediante el ciclo del agua y por procesos de erosión de rocas, y desde la corteza oceánica por circulación hidrotermal, además también procede de la precipitación atmosférica.

El boro en la atmósfera

La atmósfera contiene unos 2,7x108kg de boro. Éste se encuentra en la troposfera en estado gaseoso en un 97%, el 3% restante se encuentra en estado sólido en forma de partículas. Los tiempos de residencia que se consideran para el boro troposférico en su forma gaseosa son de 19 a 36 días, para el boro particulado son de 2 a 6 días. Debido a estos tiempos de residencia tan bajos las concentraciones de boro son variables en distintos puntos de la atmósfera. El boro llega a la atmósfera a través de la evaporación del agua marina, entonces puede volver a los océanos o a los continentes por precipitación.

Isótopos

En la naturaleza se encuentran dos isótopos de boro, B-11 (80,1%) y B-10 (19,9%).

Precauciones

Ni el boro ni los boratos son tóxicos; sin embargo algunos de los más exóticos compuestos de boro e hidrógenos son tóxicos y han de manipularse con cuidado.

Véase también

- Borazano Categoría: Elementos químicos ja:ホウ素 ko:붕소 th:โบรอน

Listado alfabético de elementos químicos

Esta es una lista de elementos químicos por nombre. Dado es el símbolo, número atómico, masa atómica y números del grupo y periodo de la tabla periódica de los elementos de cada elemento.

Notas

- Este elemento no tiene isótopos estables, y el valor entre corchetes (como [209]) indica el número de masa del isótopo más estable. Sin embargo, tres elementos, torio, protactinio y uranio, tienen una composición isotópica característica en la Tierra y por eso se incluye su masa atómica.
- La composición isotópica de este elemento puede variar más de lo que se establece en la lista.
- La composición isotópica de este elemento puede variar en materiales comerciales, así que la masa atómica puede ser diferente al valor dado.
- La composición isotópica de este elemento es variable, por lo cual no se puede proporcionar un valor más preciso de la masa atómica.
- La masa atómica de litio comercial puede variar entre 6.939 y 6.996.

Fuentes

- Atomic Weights of the Elements 2001, [http://www.iupac.org/publications/pac/2003/7508/7508x1107.html Pure Appl. Chem. 75(8), 1107-1122, 2003]. Actual el 30 de junio de 2005. Masas atómicas de elementos con números atómicos entre 1 y 109 tomado de esta fuente.
- [http://www.webelements.com/ WebElements Periodic Table]. Actual el 30 de junio de 2005. Masas atómicas de elementos con números atómicos entre 110 y 118 tomado de esta fuente.

Véase también

- Tabla periódica de los elementos
- Lista de elementos por símbolo Category:Elementos químicos ja:元素の一覧 (名前順)

Metal alcalinotérreo

Los alcalinotérreos o metales alcalinotérreos son un grupo de elementos que forman una familia. Estos elementos se encuentran situados en el grupo 2 de la tabla periódica y son los siguientes: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Este último no siempre se considera, pues tiene un tiempo de vida media corto. El nombre de alcalinotérreos proviene del nombre que recibían sus óxidos, tierras, que tienen propiedades básicas (alcalinas). Poseen una electronegatividad ≤ 1,3 según la escala de Pauling. Son metales de baja densidad, coloreados y blandos. Reaccionan con facilidad con halógenos para formar sales iónicas, y con agua (aunque no tan rápidamente como los alcalinos) para formar hidróxidos fuertemente básicos. Todos tienen sólo dos electrones en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlos, con lo que forman un ión dipositivo, M²⁺. categoría:Grupo de elementos químicos ja:第2族元素 ko:알칼리 토금속 ms:Alkali Bumi th:โลหะแอลคาไลน์เอิร์ธ

Grupo de la tabla periódica

Un grupo de la tabla periódica es una columna de la tabla periódica de los elementos. Hay 18 grupos en la tabla periódica estándar. No es coincidencia que muchos de estos grupos correspondan a conocidas familias de elementos químicos: la tabla periódica se ideó para ordenar estas familias de una forma coherente y fácil de ver. La explicación moderna del ordenamiento en la tabla periódica es que los elementos de un grupo tienen configuraciones electrónicas similares en los niveles de energía más exteriores; y como la mayoría de las propiedades químicas dependen profundamente de las interacciones de los electrones que están colocados en los niveles más externos, esto hace que los elementos de un mismo grupo tengan propiedades físicas y químicas parecidas.

Numeración de los grupos

Actualmente la forma en la que se suelen numerar los 18 grupos es empleando el sistema recomendado por la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) en 1985, que consiste en utilizar números arábigos. De esta forma la primera columna es el grupo 1, la segunda el grupo 2, y así hasta la decimoctava que corresponde al grupo 18. Anteriormente a la forma de la IUPAC existían dos maneras de nombrar los grupos, un sistema europeo y otro estadounidense, ambos cada vez más en desuso. Éstas emplean números romanos y letras. En el sistema europeo primero se pone el número romano y luego una A si el elemento está a la izquierda o una B si lo está a la derecha. En el estadounidense se hace lo mismo pero la A se pone cuando se trata de un elemento representativo (grupos 1, 2 y 13 a 18) y una B en el resto. Se listan a continuación los grupos (entre paréntesis los antiguos sistemas: europeo y estadounidense):
- Grupo 1 (IA,IA): alcalinos
- Grupo 2 (IIA,IIA): alcalinotérreos
- Grupo 3 (IIIA,IIIB)
- Grupo 4 (IVA,IVAB)
- Grupo 5 (VA,VB)
- Grupo 6 (VIA,VIB)
- Grupo 7 (VIIA,VIIB)
- Grupo 8 (VIIIA,VIIIB)
- Grupo 9 (VIIIA,VIIIB)
- Grupo 10 (VIIIA,VIIIB)
- Grupo 11 (IB,IB): metales de acuñar (nombre no recomendado por la IUPAC)
- Grupo 12 (IIB,IIB)
- Grupo 13 (IIIB,IIIA): grupo del boro
- Grupo 14 (IVB,IVA): grupo del carbono
- Grupo 15 (VB,VA): grupo del nitrógeno
- Grupo 16 (VIB,VIA): grupo del oxígeno
- Grupo 17 (VIIB,VIIA): halógenos
- Grupo 18 (VIIIB,VIIIA): gases nobles ja:元素の族 ko:주기율표 족 th:หมู่ในตารางธาตุ

Periodo de la tabla periódica

En la tabla periódica de los elementos, un periodo es cada fila de la tabla. El número de niveles energéticos que tiene un átomo determina el periodo al que pertenece. Cada nivel está dividido en distintos subniveles, que conforme aumenta su número atómico se van llenado en este orden (véase configuración electrónica): 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s 5g 6f 7d 8p ... Y esta es la razón de la estructura que presenta la tabla periódica. Puesto que los electrones situados en niveles más externos determinan en gran medida las propiedades químicas, estos tienden a ser similares dentro de un grupo de la tabla periódica. Dos elementos adyacentes en un grupo tienen propiedades físicas parecidas, a pesar de la significativa diferencia de masa. Dos elementos adyacentes en un periodo tienen masa similar, pero propiedades diferentes.

Véase también

- Elementos del periodo 1
- Elementos del periodo 2
- Elementos del periodo 3
- Elementos del periodo 4
- Elementos del periodo 5
- Elementos del periodo 6
- Elementos del periodo 7 ja:元素の周期 ko:주기율표 주기 th:คาบในตารางธาตุ

Elementos del grupo 2

Elementos del bloque s

Los elementos del bloque s (del inglés sharp) son aquellos situados en los grupos 1 y 2 de la tabla periódica de los elementos. En estos elementos el nivel energético más externo corresponde a orbitales s (véase la configuración electrónica). imagen:bloques_tabla_periódica.png En el diagrama se muestra la tabla periódica dividida en bloques. Los elementos del grupo 1 (excepto el hidrógeno) se llaman alcalinos, y los del grupo 2 alcalinotérreos. El helio es un gas noble y el hidrógeno no se clasifica en ningún grupo en concreto. En los orbitales s caben dos electrones, y estos elementos tienen tendencia a perder estos electrones, alcanzando así la configuración electrónica del gas noble más cercano. Otros bloques:
- Bloque p
- Bloque d
- Bloque f
- Bloque g categoría:Grupo de elementos químicos ja:Sブロック元素 th:บล็อก-s

Densidad

El término densidad puede referirse a distintos conceptos:
- En Física, el término se aplica a los conceptos que se enumeran en la tabla.
- También puede referirse a la Teoría del Funcional de la Densidad.
- En demografía, densidad se refiere a la cantidad de seres por unidad de área.
- En lipoproteínas, densidad puede referirse a Lipoproteína de baja densidad (LDL) y a Lipoproteína de alta densidad.
- En Estadística, densidad se refiere a la Función de densidad. th:ความหนาแน่น (แก้ความกำกวม)

Kilogramo por metro cúbico

"Kilogramo por metro cúbico" son las unidades en el Sistema Internacional de Unidades empleadas para medir la densidad. Estas unidades se representan como kg/m³, en donde kg significa kilogramo y m³ metro cúbico. Para convertir desde g/cm³ a kg/m³ es necesario multiplicar la cantidad por 1000 (dividir entre 1000 para la conversión inversa). Por el contrario, para un gramo por litro, g/L, no hace falta ninguna conversión pues son equivalentes.

Enlace externo

- [http://www.ex.ac.uk/cimt/dictunit/ccdens.htm Calculadora para convertir unidades de densidad] Categoría:Unidad derivada del SI ja:キログラム毎立方メートル ko:킬로그램 매 세제곱미터

Peso atómico

Masa de un átomo correspondiente a un determinado elemento químico. Se suele utilizar la uma (u) como unidad de medida. Donde u.m.a son siglas que significan "unidad de masa atómica". Esta unidad también suele denominarse Dalton (Da) en honor al químico inglés John Dalton. Equivale a una doceava parte de la masa del núcleo del isótopo más abundante del carbono, el carbono-12. Se corresponde aproximadamente con la masa de un protón (o un átomo de hidrógeno). Se abrevia como "uma", aunque también puede encontrarse por su acrónimo inglés "amu" (Atomic Mass Unit). Las masas atómicas de los elementos químicos se suelen calcular con la media ponderada de las masas de los distintos isótopos de cada elemento teniendo en cuenta la abundancia relativa de cada uno de ellos, lo que explica la no correspondencia entre la masa atómica en umas, de un elemento, y el número de nucleones que alberga el núcleo de su isótopo más común. En cambio, la masa atómica de un isótopo sí coincide aproximadamente con la masa de sus nucleones. Esta diferencia es debida a que los elementos no están formados por un solo isótopo si no por una mezcla con unas ciertas abundancias para cada uno de ellos. Mientras que cuando medimos la masa de un isótopo en concreto no tenemos en cuenta las abundancias. De todas formas ni siquiera la masa atómica de los isótopos equivale a la suma de las masas de los nucleones. Esto es debido al defecto de masa. Ejemplo: Para calcular la masa atómica del litio haremos lo siguiente: :El litio consta de dos isótopos estables el Li-6 (7,59%) y el Li-7 (92,41%). Así pues los cálculos serán como siguen:

M = \frac = 6,94

:El valor resultante, como era de esperar, está entre los dos anteriores aunque más cerca del Li-7, más abundante. categoría:Propiedades químicas categoría:Física nuclear y de partículas ko:원자 질량 th:มวลอะตอม

Picómetro

El picómetro es una unidad de longitud del SI que equivale a la billonésima parte de un metro. Se abrevia pm. 1 pm = 1x10^-12 m. Se emplea para medir distancias de escala atómica, aunque es más común usar el angström (Å). Los diámetros atómicos son de entre 50 pm a 600 pm.

Otras equivalencias

:1 nm = 1000 pm :1 Å = 100 pm :1 pm = 1000 fm

- Lista completa de los prefijos del SI

Enlace externo

[http://www.ex.ac.uk/cimt/dictunit/ccleng.htm Calculadora para convertir entre distintas unidades de longitud] Categoría:Submúltiplos del metro ja:ピコメートル

Radio covalente

Se denomina radio covalente a la mitad de la distancia entre dos átomos iguales que forman un enlace covalente. ---- Química ja:共有結合半径 ko:공유 반지름 th:รัศมีโควาเลนต์

Configuración electrónica

En química, la configuración electrónica es el modo en el cual los electrones están ordenados en un átomo. Como los electrones son fermiones están sujetos al principio de exclusión de Pauli, que dice que dos fermiones no pueden estar en el mismo estado cuántico a la vez. Por lo tanto, en el momento en que un estado es ocupado por un electrón, el siguiente electrón debe ocupar un estado mecanocuántico diferente. En un átomo, los estados estacionarios de la función de onda de un electrón (los estados que son función propia de la ecuación de Schrödinger HΨ = EΨ en donde H es el hamiltoniano) se denominan orbitales, por analogía con la clásica imagen de los electrones orbitando alrededor del núcleo. Estos estados tienen cuatro números cuánticos: n, l, m_l and m_s, y, en resumen, el principio de Pauli quiere decir que no puede haber dos electrones en un mismo átomo con los cuatro valores de los números cuánticos iguales. Los más importantes de estos son el n y el l.

Valores de los números cuánticos

El primer número cuántico n (llamado a veces número cuántico principal) corresponde a los diferentes niveles de energía permitidos o niveles cuánticos; los valores que toma son 1, 2, 3, 4,... Para n=1 se tiene el nivel de menor energía. En algunos casos (por ejemplo en espectroscopia de rayos X) también se denotan como K, L, M, N,... El segundo número cuántico l corresponde al momento angular del estado. Estos estados tienen la forma de harmónicos esféricos, y por lo tanto se describen usando polinomios de Legendre. A estos subniveles, por razones históricas, se les asigna una letra, y hacen referencia al tipo de orbital (s, p, d, f): Los valores que puede tomar l son: 0,..., (n-1), siendo n el número cuántico principal. El tercer número cuántico, m, puede tomar los valores desde -l a l, y por lo tanto hay un total de 2l+1 estados posibles. Cada uno de estos puede ser ocupado por dos electrones con espines opuestos, lo que viene dado por el número cuántico s(spin), que puede valer +1/2 o -1/2. Esto da un total de 2(2l+1) electrones en total (tal como se puede ver en la tabla anterior). En resumen, estos son los valores que pueden tomar los números cuánticos:

Llenado de orbitales

Para obtener la configuración electrónica de un elemento, los estados se van ocupando por electrones según la energía de estos estados: primero se ocupan los de menor energía. Por el hecho de que el estado 3d (n=3 y l=2) está más alto en energía que el 4s (n=4 y l=0), existen los metales de transición; y como en el orbital d caben 10 electrones según la primera tabla (o bien haciendo l=2 en 2(2l+1)=10), hay diez elementos en cada serie de transición. Lo mismo ocurre con otros bloques de elementos que se pueden ver en la tabla periódica de los elementos. Se suele emplear una regla mnemotécnica consistente en hacer una tabla en donde en la primera fila se escribe 1s, 2s, 3s,..., en la segunda fila, saltándose una columna, 2p, 3p,... y así sucesivamente. Los primeros niveles que se van llenando con electrones son los que quedan más a la izquierda y abajo de la tabla, como indica el sentido de las flechas en el diagrama: imagen:llenado_orbitales.png Concretamente, en el diagrama se llenan hasta el 3d, comenzando la primera serie de transición. Si por ejemplo se quiere saber la configuración electrónica del vanadio, con el diagrama obtendríamos: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d³ En donde el primer número es el número cuántico principal, la letra es el segundo (tipo de orbital) y el superíndice es el número de electrones que están en ese nivel (los términos anteriores se ordenan luego siguiendo el orden del número cuántico principal). Por tratarse del vanadio hay que colocar 23 electrones. En un orbital s caben 2; en uno p, 6 y en uno d, 10. El último orbital sólo tendría 3 electrones por lo que no estaría lleno. Sin embargo, existen algunas excepciones de elementos que no siguen totalmente esta regla, por ejemplo el cromo, con un electrón más, 3d⁵4s¹ (véase configuración electrónica de los elementos químicos). Otra notación que se puede emplear es la de indicar ordenadamente el número de electrones que hay en cada nivel, por ejemplo en el silicio sería: 2 8 4.

Bloques de la tabla periódica

Las propiedades químicas de un átomo dependen mucho de cómo están ordenados los electrones en los orbitales de más energía (a veces llamados de valencia), aparte de otros factores como el radio atómico, la masa atómica, o la accesibilidad de otros estados electrónicos. Conforme se baja en un grupo de elementos, desde el más ligero al más pesado, los electrones más externos, en niveles de energía más altos, y que por tanto es más fácil que participen en las reacciones químicas, están en el mismo orbital, con una forma parecida, pero con una energía y distancia al núcleo mayores. Por ejemplo, el carbono y el plomo tienen cuatro electrones en sus orbitales más externos. Debido a la importancia de los niveles energéticos más exteriores, las distintas regiones de la tabla periódica se dividen en bloques, llamándolas según el último nivel ocupado: bloque s, bloque p, bloque d y bloque f, tal como se ve en el diagrama. imagen:bloques_tabla_periódica.png

Regla de octeto

Para que un átomo sea estable debe tener todos sus orbitales llenos (cada orbital con dos electrones, uno de spin +1/2 y otro de spin -1/2) Por ejemplo, el oxígeno, que tiene configuración electrónica 1s², 2s², 2p⁴, debe llegar a la configuración 1s², 2s², 2p⁶ con la cual los niveles 1 y 2 estarían llenos. Entonces el oxígeno tendrá la tendencia a ganar los 2 electrones que le faltan, por esto se combina con 2 hidrógenos (en el caso del agua, para poner un ejemplo), que cada uno necesita 1 electrón (el cual recibe del oxígeno) y otorga a dicho átomo 1 electrón cada uno. De este modo, cada hidrógeno completó el nivel 1 y el oxígeno completó el nivel 2.

Moléculas

En las moléculas hay que tratar con los orbitales moleculares. Se conoce como molécula a la unión de átomos no metálicos los cuales por tener cantidad de electrones exteriores muy cercana al octeto, tienen una alta electronegatividad por lo tanto tienden a atraer electrones (a diferencia de los metales que tienden a perderlos) por lo tanto, si se encuentran con otro átomo no metálico compartirán electrones hasta ambos llegar a los 8 electrones exteriores. Éste tipo de union se llama COVALENTE y es la más fuerte conocida por la ciencia (superior a la fuerza de atracción metálica, iónica, polar, etc.) Para poner un ejemplo, el material más duro y resistente de la naturaleza, el diamante, es una red de átomos de carbono unidos entre si por uniones covalentes. Para llegar a romper esas uniones se necesita elevar la sustancia a aproximadamente 6273K ---- En física y química se denomina orbital a la zona del espacio que rodea a un núcleo atómico donde la probabilidad de encontrar un electrón es maxima, cercana al 90%. ---- Categoría:Química ja:電子配置

Helio

Hidrógeno - Helio
He Ne
	300px Tabla completa

General

Nombre, símbolo, número

Helio, He, 2

Serie química

Gases nobles

Grupo, periodo, bloque

18, 1 , p

Densidad, dureza Mohs

0,1785 kg/m³, sin datos

Apariencia

Incoloro
125px

Propiedades atómicas

Peso atómico

4,002602 uma

Radio medio^†

Sin datos

Radio atómico calculado

31 pm

Radio covalente

32 pm

Radio de Van der Waals

140 pm

Configuración electrónica

1s²

Estados de oxidación (óxido)

0 (desconocido)

Estructura cristalina

Hexagonal

Propiedades físicas

0,95 K (26 atm)

4,22 K

Entalpía de vaporización

0,0845 kJ/mol

Entalpía de fusión

5,23 kJ/mol

Presión de vapor

No aplicable

Velocidad del sonido

970 m/s a 293.15 K

Información diversa

Electronegatividad

Sin datos (Pauling)

Calor específico

5193 J/(kg·K)

Conductividad eléctrica

Sin datos

Conductividad térmica

0,152 W/(m·K)

1^erPotencial de ionización

2372,3 kJ/mol

2º Potencial de ionización

5250,5 kJ/mol

Isótopos más estables

iso.	AN (%)	Vida media	MD	ED (M eV)	PD
³He	0,000137	He es estable con 1 neutrón
⁴He	99,999863	He es estable con 2 neutrones
⁶He	Sintético	806,7 ms	β^-	3,508	⁶Li

Valores en el SI y en condiciones normales
(0 ºC y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
^†Calculado a partir de distintas longitudes
de enlace covalente, metálico o iónico.

El helio es un elemento químico de número atómico 2 y símbolo He. A pesar de que su configuración electrónica es 1s², el helio no figura en el grupo 2 de la tabla periódica de los elementos, junto al hidrógeno en el bloque s, sino que se coloca en el grupo 18 del bloque p, ya que al tener el nivel de energía completo, presenta las propiedades de un gas noble, es decir, es inerte (no reacciona) y al igual que éstos, es un gas monoatómico incoloro e inodoro. El helio tiene el menor punto de evaporación de todos los elementos químicos, y sólo puede ser solidifcado bajo presiones muy grandes. Es además, el segundo elemento químico en abundancia en el universo, tras el hidrógeno, encontrándose en la atmósfera trazas debidas a la desintegración de algunos elementos. En algunos depósitos naturales de gas se encuentra en cantidad suficiente para la explotación, empleándose para el llenado de globos y dirigibles, como líquido refrigerante de materiales superconductores criogénicos y como gas envasado en el buceo a gran profundidad.

Características principales

En condiciones normales de presión y temperatura el helio es un gas monoatómico, pudiéndose licuar sólo en condiciones extremas (de alta presión y baja temperatura). Tiene el punto de solidificación más bajo de todos los elementos químicos, siendo el único líquido que no puede solidificarse bajando la temperatura, ya que permanece en estado líquido en el cero absoluto a presión normal. De hecho, su temperatura crítica es de tan sólo 5,19 K. Los sólidos ³He y ⁴He son los únicos en los que es posible, incrementando la presión, reducir el volumen más del 30%. El calor específico del gas helio es muy elevada y el helio vapor muy denso, expandiéndose rápidamente cuando se calienta a temperatura ambiente. El helio sólido sólo existe a presiones del orden de 100 MPa a 15 K (-248,15 ºC). Aproximadamente a esa temperatura, el helio sufre una transformación cristalina, de estructura cúbica a estructura hexagonal compacta; en condiciones más extremas, se produce un nuevo cambio, empaquetándose los átomos en una estructura cúbica centrada en el cuerpo. Todos estos empaquetamientos tienen energías y densidades similares, debiéndose los cambios a la forma en la que los átomos interactúan.

Aplicaciones

El helio es más ligero que el aire y a diferencia del hidrógeno no es inflamable, siendo además su poder ascensional un 8% menor que la de éste, por lo que se emplea como gas de relleno en globos y zepelines publicitarios, de investigación atmosférica e incluso para realizar reconocimientos militares. Aún siendo la anterior la principal el helio tiene más aplicaciones:
- Las atmósferas helio-oxígeno se emplean en la inmersión a gran profundidad, ya que el helio es inerte, menos soluble en la sangre que el nitrógeno y se difunde 2,5 veces más deprisa que él, todo lo cual reduce el tiempo requerido para la descompresión, aunque ésta debe comenzar a mayor profundidad, y elimina el riesgo de narcosis por nitrógeno (borrachera de las profundidades).
- Por su bajo punto de licuefacción y evaporación puede utilizarse como refrigerante en aplicaciones a temperatura extremadamente baja como en imanes supercondutores e investigación criogénica a temperaturas próximas al cero absoluto.
- En cromatografía de gases se usa como gas portador inerte.
- La atmósfera inerte de helio se emplea en la soldadura por arco y en la fabricación de cistales de silicio y germanio, así como para presurizar combustibles líquidos de cohetes.
- En túneles de viento supersónicos.
- Como agente refrigerante en reactores nucleares.
- El helio líquido encuentra cada vez mayor uso en las aplicaciones médicas de la imagen por resonancia magnética (RMI).

Historia

El helio fue descubierto de forma independiente por el francés Pierre Janssen y el inglés Norman Lockyer, en 1868 al analizar el espectro de la luz solar durante un eclipse solar ocurrido aquel año, y encontrar una línea de emisión de un elemento desconocido. Eduard Frankland confirmó los resultados de Janssen y propuso el nombre helium para el nuevo elemento, en honor al dios griego del sol (helios) al que se añadió el sufijo -ium ya que se esperaba que el nuevo elemento fuera metálico. En 1895 Sir William Ramsay aisló el helio descubriendo que no era metálico, a pesar de lo cual el nombre original se conservó. Los químicos suecos Nils Langlet y Per Theodor Cleve consiguieron también, por la misma época, aislar el elemento. En 1907 Ernest Rutherford y Thomas Royds mostraron que las partículas alfa son núcleos de helio. En 1908 el físico alemán Heike Kamerlingh Onnes produjo helio líquido enfriando el gas hasta 0,9 K, lo que le hizo merecedor del premio Nobel. En 1926 su discípulo Willem Hendrik Keesom logró por vez primera solidificar el helio.

Abundancia y obtención

El helio es el segundo elemento más abundante del universo tras el hidrógeno y constituye alrededor del 20% de la materia de las estrellas, en cuyo proceso de fusión nuclear desempeña un importante papel. La abundancia de helio no puede ser explicada por la generada en las estrellas, aunque es consistente con el modelo del Big bang, creyéndose que la mayor parte del helio existente se formó en los tres primeros minutos del universo. En la atmósfera terrestre hay del orden de 5 ppm y se encuentra también como producto de desintegración en diversos minerales radiactivos de uranio y torio. Además está presente en algunas aguas minerales, en gases volcánicos y en ciertos yacimientos de gas natural de los Estados Unidos, de los que proviene la mayoría del helio comercial. El helio puede sintetizarse bombardeando núcleos de litio o boro con protones a alta velocidad.

Compuestos

Dado que el helio es un gas noble, en la práctica no participa en las reacciones químicas, aunque bajo la influencia de descargas eléctricas o bombardeado con electrones forma compuestos con el wolframio, yodo, flúor y fósforo.

Isótopos

El isótopo más común del helio es el ⁴He, cuyo núcleo está constituido por dos protones y dos neutrones. Su excepcional estabilidad nuclear se debe a que tiene un número mágico de nucleones, es decir, una cantidad que se distribuye en niveles completos (de modo análogo a como se distribuyen los electrones en los orbitales). Numerosos núcleos pesados se desintegran emitiendo un núcleo de ⁴He; éste proceso, que se denomina desintegración alfa y por el que al núcleo emitido se le llama partícula alfa, es el origen de la mayoría del helio terrestre. El helio tiene un segundo isótopo, el ³He, así como otros más pesados que son radiactivos. El helio-3 es prácticamente inexistente en la tierra, dado que la desintegración alfa produce exclusivamente núcleos de helio-4 y tanto éstos como el helio atmosférico escapan al espacio en periodos geológicos relativamente cortos. Ambos isótopos se produjeron en el Big bang y cantidades significativas se siguen produciendo mediante la fusión del hidrógeno en las estrellas siguiendo la cadena protón-protón.

Formas

El helio líquido (helio-4) se encuentra en dos formas distintas: helio-4 I y helio-4 II, entre los que se produce una brusca transición a 2.1768 K (punto lambda) a la presión de vapor. El He-I, por encima de esa temperatura es un líquido normal, pero el He-II, por debajo de ella, no se parece a ninguna otra sustancia convirtiéndose en un superfluido cuyas inusuales características se deben a efectos cuánticos, uno de los primeros casos en los que se han observado a escala macroscópica. El helio-II tiene una viscosidad nula por lo que fluye con facilidad a través de finísimos capilares a través de los que el helio-I no puede fluir, y tiene además una conductividad térmica mucho mayor que cualquier otra sustancia. Exhibe un efecto fuente, de modo que si se sumerge parcialmente un tubo con un extremo capilar en helio-II y se calienta el tubo para superar el punto lambda, el helio-I se verterá por el extremo libre del tubo a modo de fuente, produciéndose un flujo constante de helio-II a través del capilar hacia el tubo calentado. Inversamente, cuando se fuerza el paso de helio-II a través de un capilar, el líquido se enfría. Los pulsos de calor se propagan a través del líquido de forma análoga a como lo hace el sonido, un fenómeno al que se denomina, por ello, segundo sonido. Además, el helio-II tiene la capacidad de reptar, de modo que cualquier sólido en contacto con él se cubre con un capa de entre 50 y 100 átomos de espesor a través de la cual el líquido puede fluir a una velocidad que depende de la temperatura, de hecho si se sumerge parcialmente una vasija con el fondo estanco en un lecho de helio-II, éste reptará por las paredes exteriores de la vasija llenándola hasta que los niveles en ambos se igualen, esta propiedad dificulta por razones obvias la construcción de recipientes de helio-II.

Precauciones

Los depósitos de helio gas de 5 a 10 K deben almacenarse como si contuvieran líquido debido al gran incremento de presión que se produce al calentar el gas a temperatura ambiente.

Referencias externas

- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/He/index.html WebElements.com]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/He.html EnvironmentalChemistry.com]
- [http://education.jlab.org/itselemental/ele003.html Es Elemental]
- [http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~jpccec/tablap/ Elementos Químicos]
- [http://www.mtas.es/insht/ipcsnspn/nspn0603.htm Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España]: Ficha internacional de seguridad química del helio. Categoría: Elementos químicos ja:ヘリウム ko:헬륨 ms:Helium simple:Helium th:ฮีเลียม

Orbital

En un átomo, los estados estacionarios de la función de onda de un electrón ( funciones propias del Hamiltoniano (H) en la ecuación de Schrödinger HΨ = EΨ ;Ψ la función de onda ) se denominan orbitales atómicos. Sin embargo, los orbitales no representan la posición concreta de un electrón en el espacio, que no puede conocerse dada su naturaleza ondulatoria, sino que delimitan una región del espacio en la que la probabilidad de encontrar al electrón es elevada.

Introducción

En el caso del átomo de hidrógeno, Schrödinger pudo resolver la ecuación anterior de forma exacta, encontrando que las funciones de onda están determinadas por los valores de cuatro números cuánticos n, l, m_l y s.
- El valor del número cuántico n (número cuántico principal, toma valores 1,2,3...) define el tamaño del orbital. Cuanto mayor sea, mayor será el volumen. También es el que tiene mayor influencia en la energía del orbital.
- El valor del número cuántico l (número cuántico del momento angular) indica la forma del orbital y el momento angular. El momento angular viene dado por

|L|=\hbar \cdot \sqrt

La notación (procedente de la espectroscopia) es la siguiente:
- Para l = 0, orbitales s
- Para l = 1, orbitales p
- Para l = 2, obitales d
- Para l = 3, orbitales f
- Para l = 4, orbitales g; siguiéndose ya el orden alfabético.
- El valor de m_l (número cuántico magnético) define la orientación espacial del orbital frente a un campo magnético externo. Para la proyección del momento angular frente al campo externo, se verifica:

L_z=\hbar \cdot m

- El valor de s (número cuántico de espín) puede ser +1/2 o -1/2. (Al orbital sin el valor de s se le llama orbital espacial, al orbital con el valor de s se le llama espínorbital.) La función de onda se puede descomponer, empleando coordenadas esféricas, de la siguiente forma: :Ψ_{n, l, m_l} = R_{n, l} (r) Θ_{l, m_l} (θ) Φ_{m_l} (φ) Donde
- R_{n, l} (r) representa la distancia del electrón al núcleo y
- Θ_{l, m_l} (θ) Φ_{m_l} (φ) la geometría del orbital. Para la representación del orbital se emplea la función cuadrado, |Θ_{l, m_l} (θ)|² |Φ_{m_l} (φ)|², ya que ésta es proporcional a la densidad de carga y por tanto a la densidad de probabilidad, es decir, el volumen que encierra la mayor parte de la probabilidad de encontrar al electrón o, si se prefiere, el volumen o región del espacio en la que el electrón pasa la mayor parte del tiempo.

Más allá del átomo de hidrógeno

En sentido estricto, los orbitales son construcciones matemáticas que tratan de describir, de forma coherente con la mecánica cuántica, los estados estacionarios de un electrón en un campo eléctrico central. (Dado que el núcleo no está descrito de forma explícita, ni siquiera describen de forma completa al átomo de hidrógeno). Estas construcciones matemáticas no están preparadas, por su origen monoelectrónico, para tener en cuenta ni la correlación entre electrones ni la antisimetría exigida por la estadística de Fermi (los electrones son