Anfígeno para niños
| Grupo → | 16 |
| Periodo | |
| 2 | 8 O |
| 3 | 16 S |
| 4 | 34 Se |
| 5 | 52 Te |
| 6 | 84 Po |
| 7 | 116 Lv |
Los anfígenos, también conocidos como la familia del oxígeno, son un grupo de elementos químicos. Antiguamente se les llamaba grupo VI A, y hoy en día son el grupo 16 de la IUPAC. Este grupo incluye el oxígeno (O), azufre (S), selenio (Se), telurio (Te), polonio (Po) y livermorio (Lv).
El nombre "anfígeno" viene del griego y significa "formador de ambos". Esto se debe a que algunos de estos elementos pueden formar compuestos que se comportan como ácidos o como bases. Los elementos no metálicos de este grupo (oxígeno, azufre, selenio y telurio) también se conocen como calcógenos.
Todos los anfígenos tienen seis electrones en su capa más externa. Sin embargo, sus características cambian. Los primeros son no metálicos y los últimos tienen propiedades más parecidas a los metales. Esto ocurre a medida que aumenta su número atómico.
El oxígeno y el azufre son muy importantes en la industria. El telurio y el selenio se usan para fabricar semiconductores.
El azufre se conoce desde hace mucho tiempo. El oxígeno fue reconocido como un elemento en el siglo XVIII. El selenio, el telurio y el polonio se descubrieron en el siglo XIX. El livermorio es el más reciente, descubierto en el año 2000.
Todos los calcógenos necesitan dos electrones para completar su capa externa. Sus estados de oxidación más comunes son -2, +2, +4 y +6. Tienen radios atómicos relativamente pequeños, sobre todo los más ligeros.
Los calcógenos más ligeros, como el oxígeno y el azufre, no son perjudiciales en su forma pura. De hecho, son esenciales para la vida. Sin embargo, los calcógenos más pesados pueden ser perjudiciales para la salud. Todos los calcógenos naturales tienen alguna función biológica, ya sea como nutriente o con efectos no deseados. Por ejemplo, el selenio es un nutriente importante, pero en grandes cantidades puede ser perjudicial. El telurio puede causar efectos desagradables. El polonio, especialmente el isótopo polonio-210, siempre es perjudicial debido a su radiactividad.
El azufre tiene más de 20 alótropos (formas diferentes del mismo elemento). El oxígeno tiene nueve, el selenio al menos ocho y el polonio dos. Del telurio solo se conoce una estructura cristalina. Existen muchos compuestos orgánicos con calcógenos. Los compuestos orgánicos de azufre son los más comunes, seguidos por los de selenio y telurio.
El oxígeno se obtiene separándolo del aire. El azufre se extrae del petróleo y del gas natural. El selenio y el telurio se obtienen como subproductos al refinar el cobre. El polonio se encuentra en materiales naturales que contienen actinidas. El livermorio se crea en aceleradores de partículas.
El oxígeno elemental se usa principalmente en la siderurgia (para fabricar acero). El azufre se usa para producir ácido sulfúrico, que es muy importante en la industria química. El selenio se usa comúnmente en la fabricación de vidrio. Los compuestos de telurio se usan en discos ópticos, aparatos electrónicos y células solares. Algunas aplicaciones del polonio se deben a su radiactividad.
Contenido
¿Qué son los anfígenos y cómo se comportan?
Para alcanzar la configuración electrónica de gas noble (tener ocho electrones en su capa más externa), estos elementos suelen aceptar dos electrones. Por eso, a menudo tienen estados de oxidación negativos. Sin embargo, a medida que bajamos en el grupo, es más fácil que pierdan electrones, por lo que también pueden tener estados de oxidación positivos, más típicos de los metales.
El oxígeno es muy abundante en la Tierra, en el aire y combinado en el agua. Forma óxidos, hidróxidos y algunas sales. El azufre también es abundante, tanto solo como combinado. El selenio y el telurio se encuentran libres y combinados, pero en menor cantidad. El polonio es un elemento radiactivo que se encuentra muy poco en la naturaleza, en forma de sales. Este grupo de elementos también se combina con algunos metales para formar calcogenuros.
La forma en que reaccionan estos elementos varía mucho. El oxígeno es un no metal muy electronegativo y reactivo. El polonio, en cambio, es metálico. El oxígeno tiene propiedades muy diferentes a los demás elementos del grupo. Su pequeño tamaño lo hace muy oxidante y, por lo tanto, muy reactivo.
Propiedades de los anfígenos
¿Cómo son los anfígenos a nivel atómico y físico?
Los calcógenos tienen patrones similares en su configuración electrónica, especialmente en la capa más externa. Todos tienen el mismo número de electrones de valencia, lo que hace que se comporten de forma parecida en las reacciones químicas.
| Z | Elemento | Número de electrones/capa |
|---|---|---|
| 8 | Oxígeno | 2, 6 |
| 16 | Azufre | 2, 8, 6 |
| 34 | Selenio | 2, 8, 18, 6 |
| 52 | Telurio | 2, 8, 18, 18, 6 |
| 84 | Polonio | 2, 8, 18, 32, 18, 6 |
| 116 | Livermorio | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 6 (predicho) |
| Elemento | Punto de fusión (°C) | Punto de ebullición (°C) | Densidad en STP (g/cm3) |
|---|---|---|---|
| Oxígeno | −219 | −183 | 0.00143 |
| Azufre | 120 | 445 | 2.07 |
| Selenio | 221 | 685 | 4.3 |
| Telurio | 450 | 988 | 6.24 |
| Polonio | 254 | 962 | 9.2 |
| Livermorio | 220 (predicho) | 800 (predicho) | 14 (predicho) |
Todos los calcógenos tienen seis electrones de valencia. Los calcógenos sólidos y estables son blandos y no conducen bien el calor. La electronegatividad disminuye a medida que el número atómico de los calcógenos aumenta. La densidad, los puntos de fusión y ebullición, y los radios atómicos e radios iónicos tienden a aumentar en los calcógenos con números atómicos más altos.
¿Qué son los isótopos de los anfígenos?
De los seis calcógenos conocidos, el oxígeno tiene un número mágico nuclear. Esto significa que sus núcleos atómicos son más estables y menos propensos a la desintegración radiactiva. El oxígeno tiene tres isótopos estables y 14 inestables. El azufre tiene cuatro isótopos estables, 20 radiactivos y un isómero. El selenio tiene seis isótopos estables o casi estables, 26 radiactivos y 9 isómeros. El telurio tiene ocho isótopos estables o casi estables, 31 inestables y 17 isómeros. El polonio tiene 42 isótopos, y ninguno es estable. Además, tiene 28 isómeros.
Además de los isótopos estables, algunos isótopos radiactivos de calcógenos se encuentran en la naturaleza. Esto puede ser porque son productos de desintegración, como el 210Po, o porque son primordiales, como el 82Se. También pueden formarse por la espalación de rayos cósmicos o por la fisión nuclear del uranio. Se han descubierto isótopos de livermorio desde el 290Lv hasta el 293Lv. El isótopo de livermorio más estable es el 293Lv, que tiene una vida media de 0.061 segundos.
En los calcógenos más ligeros (oxígeno y azufre), los isótopos con menos neutrones sufren emisión de protones. Los isótopos con una cantidad moderada de neutrones sufren captura de electrones o β+. Los isótopos con más neutrones sufren β-. Y los isótopos con muchos neutrones sufren emisión de neutrones. Los calcógenos intermedios (selenio y telurio) tienen formas de desintegración similares, pero sus isótopos no emiten protones. Algunos isótopos de telurio con menos neutrones sufren desintegración alfa. Los isótopos de polonio suelen desintegrarse por desintegración alfa o desintegración beta.
¿Qué son los alótropos de los anfígenos?
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El alótropo más común del oxígeno es el oxígeno diatómico, u O2. Es una molécula reactiva que se encuentra en todos los organismos aeróbicos y es de color azul en su estado líquido. Otro alótropo es el O3, u ozono, que tiene tres átomos de oxígeno unidos. También existe un alótropo llamado tetraoxígeno, u O4, y seis alótropos de oxígeno sólido, incluyendo el "oxígeno rojo" (O8).
El azufre tiene más de 20 alótropos conocidos, más que cualquier otro elemento excepto el carbono. Los más comunes son anillos de ocho átomos, pero también hay moléculas con solo dos átomos o hasta 20. Otros alótropos importantes del azufre son el azufre rómbico y el azufre monoclínico. El azufre rómbico es el más estable. El azufre monoclínico tiene forma de agujas largas y se forma cuando el azufre líquido se enfría un poco por debajo de su punto de fusión. Si el azufre líquido se enfría muy rápido, se forma azufre amorfo o "plástico". El azufre gaseoso es una mezcla de azufre diatómico (S2) y anillos de 8 átomos.
El selenio tiene al menos ocho alótropos diferentes. El alótropo gris, a menudo llamado "metálico" (aunque no es un metal), es estable y tiene una estructura cristalina hexagonal. Es blando, con una dureza Mohs de 2, y quebradizo. Otros cuatro alótropos del selenio son metaestables. Estos incluyen dos alótropos monoclínicos rojos y dos alótropos amorfos, uno rojo y otro negro. El alótropo rojo se convierte en el negro con calor. El alótropo gris del selenio está formado por espirales de átomos de selenio, mientras que uno de los alótropos rojos está formado por anillos de selenio (Se8) apilados.
No se sabe que el telurio tenga alótropos, aunque su forma común es hexagonal. El polonio tiene dos alótropos: α-polonio y β-polonio. El α-polonio tiene una estructura cristalina cúbica y se convierte en el β-polonio romboédrico a 36 °C.
Los calcógenos tienen diferentes estructuras cristalinas. El oxígeno es monoclínico, el azufre es ortorrómbico, el selenio y el telurio son hexagonales, y el polonio tiene una estructura cristalina cúbica.
¿Cuáles son las propiedades químicas de los anfígenos?
El oxígeno, el azufre y el selenio son no metales. El telurio es un metaloide, lo que significa que sus propiedades están entre las de un metal y un no metal. No se sabe con certeza si el polonio es un metal o un metaloide. Algunas fuentes lo llaman metaloide, aunque tiene algunas propiedades metálicas. Además, algunos alótropos del selenio muestran características de metaloide, aunque el selenio se considera un no metal.
Aunque el oxígeno es un calcógeno, sus propiedades químicas son diferentes a las de los demás. Una razón es que los calcógenos más pesados tienen orbitales d vacíos. Además, la electronegatividad del oxígeno es mucho mayor que la de los otros calcógenos. Esto hace que la polarizabilidad eléctrica del oxígeno sea mucho menor.
Para formar un enlace covalente, un calcógeno puede aceptar dos electrones para cumplir la regla del octeto, dejando dos pares solitarios. Cuando un átomo forma dos enlaces simples, estos forman un ángulo entre 90° y 120°. En catiónes como el H
3O+
, un calcógeno forma tres orbitales moleculares con forma piramidal trigonal y un par solitario. Los dobles enlaces también son comunes en los compuestos calcogénicos.
El número de oxidación más común de los calcógenos en compuestos con metales positivos es -2. Sin embargo, esta tendencia disminuye en los calcógenos más pesados. También se encuentran otros números de oxidación, como -1 en la pirita y el peróxido. El número de oxidación formal más alto es +6. Este se encuentra en sulfatos, selenatos, teluratos, polonatos y sus ácidos correspondientes, como el ácido sulfúrico.
El oxígeno es el elemento más electronegativo después del flúor. Forma compuestos con casi todos los elementos químicos, incluso con algunos gases nobles. Suele unirse a muchos metales y metaloides para formar óxidos, como el óxido de hierro, el óxido de titanio y el óxido de silicio. El estado de oxidación más común del oxígeno es -2, y el -1 también es bastante común. Con el hidrógeno forma agua y peróxido de hidrógeno. Los compuestos orgánicos de oxígeno son muy comunes en la química orgánica.
Los estados de oxidación del azufre son -2, +2, +4 y +6. Los compuestos que contienen azufre y son similares a los de oxígeno suelen tener el prefijo "tio". La química del azufre es parecida a la del oxígeno en muchos aspectos. Una diferencia es que los dobles enlaces azufre-azufre son mucho más débiles que los dobles enlaces oxígeno-oxígeno. Sin embargo, los enlaces simples azufre-azufre son más fuertes que los enlaces simples oxígeno-oxígeno. Los compuestos orgánicos de azufre, como los tioles, tienen un olor fuerte y algunos organismos los usan.
Los estados de oxidación del selenio son -2, +4 y +6. El selenio, como la mayoría de los calcógenos, se une al oxígeno. Existen algunos compuestos orgánicos de selenio, como las selenoproteínas. Los estados de oxidación del telurio son -2, +2, +4 y +6. El telurio forma los óxidos monóxido de telurio, dióxido de telurio y trióxido de telurio. Los estados de oxidación del polonio son +2 y +4.
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Existen muchos ácidos que contienen anfígenos, como el ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido selénico y ácido telúrico. Todos los calcogenuros de hidrógeno son perjudiciales, excepto el agua. Los iones de oxígeno a menudo se presentan como iones óxido (O2−
), iones peróxido (O2−
2) e iones hidróxido (OH−
). Los iones azufre suelen presentarse como sulfuros (S2−
), sulfitos (SO2−
3), sulfatos (SO2−
4) y tiosulfatos (S
2O2−
3). Los iones selenio suelen presentarse como seleniuros (Se2−
) y selenatos (SeO2−
4). Los iones telurio a menudo se presentan como telururos (Te2-) y teluratos (TeO2−
4). Las moléculas que contienen metales unidos a anfígenos son comunes en los minerales. Por ejemplo, la pirita (FeS2) es un mineral de hierro, y el raro mineral calaverita es el telururo AuTe2.
Aunque todos los elementos del grupo 16, incluido el oxígeno, pueden llamarse calcógenos, el oxígeno y sus óxidos suelen distinguirse de los demás calcógenos y calcogenuros. El término "calcogenuro" se usa más para sulfuros, seleniuros y telururos, no tanto para óxidos.
Excepto el polonio, todos los calcógenos son bastante similares químicamente entre sí. Cuando reaccionan con metales electropositivos, todos forman iones X2-.
Los minerales sulfurosos y compuestos similares producen gases al reaccionar con el oxígeno.
¿De dónde viene el nombre "anfígeno"?
El término "anfígeno" viene del griego y significa "formador de ambos". Esto se refiere a que algunos elementos de este grupo participan en la formación de ácidos y otros en la de bases.
Véase también
En inglés: Group 16 element Facts for Kids
