Elementos del Período 2

Un elemento del período 2 es uno de los elementos químicos en la segunda fila (o período) de la tabla periódica de los elementos químicos. La tabla periódica se presenta en filas para ilustrar tendencias recurrentes (periódicas) en el comportamiento químico de los elementos a medida que aumenta su número atómico; se inicia una nueva fila cuando el comportamiento químico comienza a repetirse, creando columnas de elementos con propiedades similares.

El segundo período contiene los elementos litio, berilio, boro, carbono, nitrógeno, oxígeno, flúor y neón. En una descripción mecánica cuántica de la estructura atómica, este período corresponde al llenado de la segunda capa (n = 2), más específicamente sus subcapas 2s y 2p. Los elementos del período 2 (carbono, nitrógeno, oxígeno, flúor y neón) obedecen la regla del octeto en el sentido de que necesitan ocho electrones para completar su capa de valencia (el litio y el berilio obedecen la regla del dúo, el boro es deficiente en electrones), donde como máximo ocho electrones pueden acomodarse: dos en el orbital 2s y seis en la subcapa 2p.

Tendencias periódicas

El período 2 es el primer período de la tabla periódica a partir del cual se pueden extraer tendencias periódicas. El período 1, que solo contiene dos elementos (hidrógeno y helio), es demasiado pequeño para extraer tendencias concluyentes de él, especialmente porque los dos elementos no se comportan como otros elementos del bloque s. El período 2 tiene tendencias mucho más concluyentes. Para todos los elementos en el período 2, a medida que aumenta el número atómico, disminuye el radio atómico de los elementos, aumenta la electronegatividad y aumenta la energía de ionización.

El período 2 solo tiene dos metales (litio y berilio) de ocho elementos, menos que cualquier período posterior tanto en número como en proporción. También tiene la mayor cantidad de no metales, a saber, cinco, entre todos los períodos. Los elementos del período 2 suelen tener las propiedades más extremas en sus respectivos grupos; por ejemplo, el flúor es el halógeno más reactivo, el neón es el gas noble más inerte y el litio es el metal alcalino menos reactivo.

Todos los elementos del período 2 obedecen completamente la regla de Madelung; en el período 2, el litio y el berilio llenan la subcapa 2s, y el boro, el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el flúor y el neón llenan la subcapa 2p. El período comparte este rasgo con los períodos 1 y 3, ninguno de los cuales contiene elementos de transición o elementos de transición internos, que a menudo difieren de la regla.

Litio

El litio (Li) es un metal alcalino con número atómico 3, que se presenta naturalmente en dos isótopos: Li y Li. Los dos constituyen toda la ocurrencia natural de litio en la Tierra, aunque se han sintetizado más isótopos. En los compuestos iónicos, el litio pierde un electrón para cargarse positivamente, formando el catión Li. El litio es el primer metal alcalino en la tabla periódica y el primer metal de cualquier tipo en la tabla periódica. A temperatura y presión estándar, el litio es un metal blando, de color blanco plateado y altamente reactivo. Con una densidad de 0,564 g⋅cm, el litio es el metal más ligero y el elemento sólido menos denso.

El litio es uno de los pocos elementos sintetizados en el Big Bang. El litio es el elemento número 33 más abundante en la tierra, se presenta en concentraciones de entre 20 y 70 ppm por peso, pero debido a su alta reactividad solo se encuentra de forma natural en compuestos.

Las sales de litio se utilizan en la industria farmacológica como fármacos estabilizadores del estado de ánimo. Se utilizan en el tratamiento del trastorno bipolar, donde tienen un papel en el tratamiento de la depresión y la manía y pueden reducir las posibilidades de suicidio. Los compuestos 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 ₂O. El litio también se utiliza en baterías como ánodo y sus aleaciones con aluminio, cadmio, cobre y manganeso se utilizan para fabricar piezas de alto rendimiento para aeronaves, entre las que destaca el tanque externo del transbordador espacial.

Berilio

El berilio (Be) es el elemento químico con número atómico 4, que se presenta en forma de Be. A temperatura y presión estándar, el berilio es un metal alcalinotérreo bivalente fuerte, de color gris acero, ligero y quebradizo, con una densidad de 1,85 g⋅cm. También tiene uno de los puntos de fusión más altos de todos los metales ligeros. El isótopo más común del berilio es Be, que contiene 4 protones y 5 neutrones. Constituye casi el 100% de todo el berilio natural y es su único isótopo estable; sin embargo, se han sintetizado otros isótopos. En los compuestos iónicos, el berilio pierde sus dos electrones de valencia para formar el catión Be.

Se sintetizaron pequeñas cantidades de berilio durante el Big Bang, aunque la mayor parte se descompuso o reaccionó aún más para crear núcleos más grandes, como carbono, nitrógeno u oxígeno. El berilio es un componente de 100 de los 4000 minerales conocidos, como bertrandita, Be ₄ Si ₂ O ₇ (OH) ₂, berilo, Al ₂ Be ₃ Si ₆ O ₁₈, crisoberilo, Al ₂ BeO ₄ y fenaquita, Be ₂ SiO4 _{_}. Las formas preciosas de 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 implica la reducción de fluoruro de berilio con magnesio metálico o la electrólisis de cloruro de berilio fundido, que contiene algo de cloruro de sodio, ya que el cloruro de berilio es un mal conductor de electricidad.

Debido a su rigidez, peso ligero y estabilidad dimensional en un amplio rango de temperatura, el metal de berilio se utiliza como material estructural en aviones, misiles y satélites de comunicación. Se utiliza como agente de aleación en el cobre berilio, que se utiliza para fabricar componentes eléctricos debido a su alta conductividad eléctrica y térmica. Las láminas de berilio se utilizan en los detectores de rayos X para filtrar la luz visible y dejar pasar solo los rayos X. Se utiliza como moderador de neutrones en los reactores nucleares porque los núcleos ligeros son más eficaces para frenar los neutrones que los núcleos pesados. El bajo peso y la alta rigidez del berilio también lo hacen útil en la construcción de tweeters en altavoces.

El berilio y los compuestos de berilio están clasificados por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer como carcinógenos del Grupo 1; son cancerígenos tanto para los animales como para los humanos. La beriliosis crónica es una enfermedad granulomatosa pulmonar y sistémica causada por la exposición al berilio. Entre el 1 % y el 15 % de las personas son sensibles al berilio y pueden desarrollar una reacción inflamatoria en el 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 donde se inhalan. Esto puede causar fiebre, fatiga, debilidad, sudores nocturnos y dificultad para respirar.

Boro

El boro (B) es el elemento químico con número atómico 5, que se presenta como B y B. A temperatura y presión estándar, el boro es un metaloide trivalente que tiene varios alótropos diferentes. 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 y existe en muchos polimorfos: dos formas romboédricas, boro α y boro β que contienen 12 y 106,7 átomos en la celda unitaria romboédrica respectivamente, y boro tetragonal de 50 átomos son los más comunes. El boro tiene una densidad de 2,34. El isótopo más común del boro es el B al 80,22 %, que contiene 5 protones y 6 neutrones. El otro isótopo común es el B al 19,78 %, que contiene 5 protones y 5 neutrones.Estos son los únicos isótopos estables de boro; sin embargo, se han sintetizado otros isótopos. El boro forma enlaces covalentes con otros no metales y tiene estados de oxidación de 1, 2, 3 y 4. El boro no se encuentra de forma natural como elemento 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. Es difícil obtenerla pura. boro. Se puede hacer a través de la reducción de magnesio de trióxido de boro, B ₂ O ₃. Este óxido se obtiene fundiendo ácido bórico, B(OH) ₃, que a su vez se obtiene del bórax. Se pueden obtener pequeñas cantidades de boro puro mediante la descomposición térmica del bromuro de boro, BBr ₃, en gas hidrógeno sobre alambre de tantalio caliente, que actúa como catalizador. Las fuentes de boro de mayor importancia comercial son: tetraborato de sodio pentahidratado, Na ₂ B ₄ O ₇ · 5H ₂ O, que se utiliza en grandes cantidades para fabricar fibra de vidrio aislante y lejía de perborato de sodio; el carburo de boro, un material cerámico, se utiliza para fabricar materiales para armaduras, especialmente en chalecos antibalas para soldados y policías; ácido ortobórico, H ₃ BO ₃o ácido bórico, utilizado en la producción de fibra de vidrio textil y pantallas planas; tetraborato de sodio decahidratado, Na ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O o bórax, utilizado en la producción de adhesivos; y el isótopo boro-10 se utiliza como control de reactores nucleares, como escudo para la radiación nuclear y en instrumentos utilizados para detectar neutrones.

El boro es un micronutriente vegetal esencial, necesario para fortalecer y desarrollar la pared celular, la división celular, el desarrollo de semillas y frutos, el transporte de azúcar y el desarrollo hormonal. Sin embargo, las altas concentraciones en el suelo de más de 1,0 ppm pueden causar necrosis en las hojas y un crecimiento deficiente. Niveles tan bajos como 0,8 ppm pueden provocar la aparición de estos síntomas en plantas especialmente sensibles al boro. La mayoría de las plantas, incluso aquellas tolerantes al boro en el suelo, mostrarán síntomas de toxicidad por boro cuando los niveles de boro sean superiores a 1,8 ppm. En los animales, el boro es un elemento ultratraza; en la dieta humana, la ingesta diaria oscila entre 2,1 y 4,3 mg de boro/kg de peso corporal (pc)/día. También se utiliza como complemento para la prevención y el tratamiento de la osteoporosis y la artritis.

Carbón

El carbono es el elemento químico con número atómico 6, que se presenta como C, C y C. A temperatura y presión estándar, el carbono es un sólido que se presenta en muchos alótropos diferentes, los más comunes de los cuales son el grafito, el diamante, los fullerenos y el carbono amorfo..El grafito es un semimetal negro opaco, cristalino hexagonal, blando, con muy buenas propiedades conductivas y termodinámicamente estables. Sin embargo, el diamante es un cristal cúbico incoloro altamente transparente con malas propiedades conductoras, es el mineral natural más duro conocido y tiene el índice de refracción más alto de todas las piedras preciosas. En contraste con la estructura de red cristalina del diamante y el grafito, los fullerenos son moléculas que llevan el nombre de Richard Buckminster Fuller, cuya arquitectura se parece a las moléculas. Hay varios fullerenos diferentes, siendo el más conocido el "buckeyball" C ₆₀. Poco se sabe sobre los fullerenos y son un tema de investigación actual. También existe el carbono amorfo, que es carbono sin estructura cristalina.En mineralogía, el término se utiliza para referirse al hollín y al carbón, aunque estos no son realmente amorfos ya que contienen pequeñas cantidades de grafito o diamante. El isótopo más común del carbono con un 98,9 % es C, con seis protones y seis neutrones. C también es estable, con seis protones y siete neutrones, al 1,1%. Trazas de C también ocurren naturalmente, pero este isótopo es radiactivo y se desintegra con una vida media de 5730 años; se utiliza para la datación por radiocarbono. También se han sintetizado otros isótopos de carbono. El carbono forma enlaces covalentes con otros no metales con un estado de oxidación de −4, −2, +2 o +4.

El carbono es el cuarto elemento más abundante en el universo en masa después del hidrógeno, el helio y el oxígeno y es el segundo elemento más abundante en el cuerpo humano en masa después del oxígeno, el tercero más abundante en número de átomos. Hay una cantidad casi infinita de compuestos que contienen carbono debido a la capacidad del carbono para formar largas cadenas estables de enlaces C — C. Las moléculas que contienen carbono más simples son los hidrocarburos, que contienen carbono e hidrógeno, aunque a veces contienen otros elementos en grupos funcionales. Los hidrocarburos se utilizan como combustibles fósiles y para fabricar plásticos y productos petroquímicos. Todos los compuestos orgánicos, los esenciales para la vida, contienen al menos un átomo de carbono.Cuando se combina con oxígeno e hidrógeno, el carbono puede formar muchos grupos de compuestos biológicos importantes, incluidos azúcares, lignanos, quitinas, alcoholes, grasas y ésteres aromáticos, carotenoides y terpenos. Con nitrógeno forma alcaloides, y con la adición de azufre también forma antibióticos, aminoácidos y productos de caucho. Con la adición de fósforo a estos otros elementos, forma ADN y ARN, los portadores de código químico de la vida, y trifosfato de adenosina (ATP), la molécula de transferencia de energía más importante en todas las células vivas.

Nitrógeno

El nitrógeno es el elemento químico de número atómico 7, de símbolo N y masa atómica 14,00674 u. El nitrógeno elemental es un gas diatómico incoloro, inodoro, insípido y en su mayoría inerte en condiciones estándar, que constituye el 78,08% por volumen de la atmósfera terrestre. El elemento nitrógeno fue descubierto como un componente separable del aire por el médico escocés Daniel Rutherford en 1772. Se presenta naturalmente en forma de dos isótopos: nitrógeno-14 y nitrógeno-15.

Muchos compuestos de importancia industrial, como el amoníaco, el ácido nítrico, los nitratos orgánicos (propelentes y explosivos) y los cianuros, contienen nitrógeno. El enlace extremadamente fuerte en el nitrógeno elemental domina la química del nitrógeno, causando dificultades tanto para los organismos como para la industria al romper el enlace para convertir el N₂molécula en compuestos útiles, pero al mismo tiempo provoca la liberación de grandes cantidades de energía a menudo útil cuando los compuestos se queman, explotan o se descomponen nuevamente en gas nitrógeno.

El nitrógeno se encuentra en todos los organismos vivos, y el ciclo del nitrógeno describe el movimiento del elemento desde el aire hacia la biosfera y los compuestos orgánicos, y luego regresa a la atmósfera. Los nitratos producidos sintéticamente son ingredientes clave de los fertilizantes industriales y también contaminantes clave que causan la eutrofización de los sistemas de agua. El nitrógeno es un elemento constitutivo de los aminoácidos y, por tanto, de las proteínas, y de los ácidos nucleicos (ADN y ARN). Reside en la estructura química de casi todos los neurotransmisores y es un componente definitorio de los alcaloides, moléculas biológicas producidas por muchos organismos.

Oxígeno

El oxígeno es el elemento químico con número atómico 8, que se presenta principalmente como O, pero también como O y O.

El oxígeno es el tercer elemento más común por masa en el universo (aunque hay más átomos de carbono, cada átomo de carbono es más ligero). Es un gas altamente electronegativo y no metálico, generalmente diatómico, hasta temperaturas muy bajas. Solo el flúor es más reactivo entre los elementos no metálicos. Le faltan dos electrones para un octeto completo y fácilmente toma electrones de otros elementos. Reacciona violentamente con metales alcalinos y fósforo blanco a temperatura ambiente y menos violentamente con metales alcalinotérreos más pesados ​​que el magnesio. A temperaturas más altas, quema la mayoría de los demás metales y muchos no metales (incluidos el hidrógeno, el carbono y el azufre). Muchos óxidos son sustancias extremadamente estables y difíciles de descomponer, como el agua, el dióxido de carbono, la alúmina, la sílice y los óxidos de hierro (este último suele aparecer como óxido).

El oxígeno es esencial para toda la vida. Las plantas y el fitoplancton fotosintetizan agua y dióxido de carbono y agua, ambos óxidos, en presencia de la luz solar para formar azúcares con la liberación de oxígeno. Luego, los azúcares se convierten en sustancias tales como celulosa y (con nitrógeno y, a menudo, azufre) proteínas y otras sustancias esenciales para la vida. Los animales especialmente, pero también los hongos y las bacterias, dependen en última instancia de las plantas fotosintéticas y del fitoplancton para obtener alimento y oxígeno.

El fuego usa oxígeno para oxidar compuestos típicamente de carbono e hidrógeno a agua y dióxido de carbono (aunque pueden estar involucrados otros elementos) ya sea en conflagraciones incontroladas que destruyen edificios y bosques o el fuego controlado dentro de motores o que suministran energía eléctrica de turbinas, calor para mantener los edificios calientes, o la fuerza motriz que impulsa los vehículos.

El oxígeno forma aproximadamente el 21% de la atmósfera terrestre; todo este oxígeno es el resultado de la fotosíntesis. El oxígeno puro tiene uso en el tratamiento médico de personas que tienen dificultades respiratorias. El exceso de oxígeno es tóxico.

El oxígeno se asoció originalmente con la formación de ácidos, hasta que se demostró que algunos ácidos no contenían oxígeno. El oxígeno se llama así por su formación de ácidos, especialmente con no metales. Algunos óxidos de algunos no metales son extremadamente ácidos, como el trióxido de azufre, que forma ácido sulfúrico al entrar en contacto con el agua. La mayoría de los óxidos con metales son alcalinos, algunos extremadamente, como el óxido de potasio. Algunos óxidos metálicos son anfóteros, como el óxido de aluminio, lo que significa que pueden reaccionar tanto con ácidos como con bases.

Aunque el oxígeno es normalmente un gas diatómico, el oxígeno puede formar un alótropo conocido como ozono. El ozono es un gas triatómico aún más reactivo que el oxígeno. A diferencia del oxígeno diatómico regular, el ozono es un material tóxico que generalmente se considera un contaminante. En la atmósfera superior, parte del oxígeno forma ozono, que tiene la propiedad de absorber los peligrosos rayos ultravioleta dentro de la capa de ozono. La vida terrestre era imposible antes de la formación de una capa de ozono.

Flúor

El flúor es el elemento químico con número atómico 9. Se presenta naturalmente en su única forma estable F.

El flúor es un gas diatómico de color amarillo pálido en condiciones normales y hasta temperaturas muy bajas. Corto un electrón del octeto altamente estable en cada átomo, las moléculas de flúor son lo suficientemente inestables como para romperse fácilmente, con átomos de flúor sueltos que tienden a agarrar electrones individuales de casi cualquier otro elemento. El flúor es el más reactivo de todos los elementos, e incluso ataca muchos óxidos para reemplazar el oxígeno con flúor. El flúor ataca incluso a la sílice, uno de los materiales preferidos para transportar ácidos fuertes, y quema el asbesto. Ataca la sal común, uno de los compuestos más estables, con liberación de cloro. Nunca aparece sin combinar en la naturaleza y casi nunca permanece sin combinar por mucho tiempo. Quema hidrógeno simultáneamente, ya sea líquido o gaseoso, incluso a temperaturas cercanas al cero absoluto.Es extremadamente difícil aislarlo de cualquier compuesto, y mucho menos mantenerlo sin combinar.

El gas flúor es extremadamente peligroso porque ataca casi todo el material orgánico, incluida la carne viva. Muchos de los compuestos binarios que forma (llamados fluoruros) son altamente tóxicos, incluidos los fluoruros solubles y especialmente el fluoruro de hidrógeno. El flúor forma enlaces muy fuertes con muchos elementos. Con azufre puede formar el hexafluoruro de azufre extremadamente estable y químicamente inerte; con carbón puede formar el notable material teflón, que es un sólido estable e incombustible con un alto punto de fusión y un coeficiente de fricción muy bajo que lo convierte en un excelente revestimiento para sartenes e impermeables. Los compuestos de flúor-carbono incluyen algunos plásticos únicos. también se utiliza como reactivo en la fabricación de pasta de dientes.

Neón

El neón es el elemento químico con número atómico 10, que se presenta como Ne, Ne y Ne.

El neón es un gas monoatómico. Con un octeto completo de electrones externos, es muy resistente a la eliminación de cualquier electrón y no puede aceptar un electrón de nada. El neón no tiene tendencia a formar compuestos normales bajo temperaturas y presiones normales; es efectivamente inerte. Es uno de los llamados "gases nobles".

El neón es un componente traza de la atmósfera sin ningún papel biológico.