GUÍA BREVE
50 ELEMENTOS QUÍMICOS QUÉ SON Y QUÉ REPRESENTAN 1
2
H
He
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Li
Be
B
C
N
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F
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Na Mg 19
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K
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V
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Cs Ba 87
88
Fr Ra
Y 57-70
**
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Al
Si
P
S
Cl
Ar
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Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 42
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Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In 72
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Lu Hf Ta
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I
Xe
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Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
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**
Lr
Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
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La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 89
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U
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Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No
Eric Scerri (ed.)
Título original: 30-Second Elements Edición: Caroline Earle, Jamie Pumfrey, Sara Hulse, Jason Hook Director creativo: Peter Bridgewater Director artístico: Michael Whitehead Texto de glosarios: Charles Phillips Ilustraciones: Ivan Hissey Diseño: Ginny Zeal Traducción: Dr. Ing. Alfonso Rodríguez Arias Coordinación de la edición en lengua española: Cristina Rodríguez Fischer Primera edición en lengua española 2013 © 2013 Art Blume, S. L. Av. Mare de Déu de Lorda, 20 08034 Barcelona Tel.: 93 205 40 00 Fax: 93 205 14 41 e-mail: info@blume.net © 2013 Ivy Press Limited, East Sussex, Reino Unido ISBN: 978-84-9801-724-3 Impreso en China Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, sea por medios mecánicos o electrónicos, sin la debida autorización por escrito del editor. www.blume.net Preservamos el medio ambiente. En la producción de nuestros libros procuramos, con el máximo empeño, cumplir con los requisitos medioambientales que promueven la conservación y el uso responsable de los bosques, en especial de los bosques primarios. Asimismo, en nuestra preocupación por el planeta, intentamos emplear al máximo materiales reciclados, y solicitamos a nuestros proveedores que usen materiales de manufactura cuya fabricación esté libre de cloro elemental (ECF) o de metales pesados, entre otros.
CONTENIDO
6 Introducción 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Alcalinos y alcalinotérreos GLOSARIO Y ELEMENTOS Sodio Potasio Francio Perfil: Dmitri Mendeléiev Magnesio Calcio Radio
30 32 34 36 38 40 42 44 46
Tierras raras GLOSARIO Y ELEMENTOS Prometio Europio Gadolinio Protactinio Uranio Perfil: Glenn T. Seaborg Plutonio
48 50 52 54 56 58 60 62 64 66
Halógenos os y gases nobles GLOSARIO Y ELEMENTOS EL Flúor Cloro Yodo Ástato Perfil: Sir William Ramsay Helio Neón Argón
114 116 118 120 122 124 126 128 130
Otros metales GLOSARIO Y ELEMENTOS Aluminio Galio Perfil: Paul Émile Lecoq de Boisbaudran Indio Estaño Talio Plomo
68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92
Metales de transición GLOSARIO Y ELEMENTOS Cromo Hierro Cobre Tecnecio Perfil: Emilio Segrè Plata Hafnio Renio Oro Mercurio Copernicio
132 134 136 138 140 1 142 1 144 1 146 148 150 152
No metales GLOSARIO Y ELEMENTOS Hidrógeno Carbono Nitrógeno Oxígeno Fósforo Auzfre Perfil: Pekka Pyykkö Flerovio Ununseptio
154 156 158 160
APÉNDICE Notas sobre los colaboradores Fuentes Índice Agradecimientos
94 96 98 100 102 104 106 108 110 112
Metaloides GLOSARIO Y ELEMENTOS Boro Silicio Germanio Arsénico Antimonio Teluro Perfil: Marie Curie Cu Polonio
SODIO el elemento en 30 segundos Este metal alcalino, blando y de SUMARIO EN 3 SEGUNDOS
Símbolo químico: Na Número atómico: 11 Nombre: Derivado de soda
REFLEXIÓN EN 3 MINUTOS
Los compuestos de sodio proceden originalmente de rocas que contienen silicato y carbonato sódico, disueltos por los ríos y las olas que actúan sobre ellas. En la naturaleza no existe el sodio en estado libre, pero está presente en numerosos minerales, y es el sexto elemento más común en la corteza terrestre, en la que representa el 2,6 por ciento en peso. Por su estructura atómica es muy reactivo, con un solo electrón en la última capa que siempre está dispuesto a ceder.
16 g Alcalinos y alcalinotérreos
tono plateado es conocido por su reactividad. Si se echa un pedacito en agua, burbujea enérgicamente y se convierte en hidróxido sódico e hidrógeno, y genera una gran cantidad de calor. A pesar de esta energética característica, su nombre procede de la palabra «soda», pero no en su significado de bebida gaseosa, sino como sinónimo de sosa, carbonato sódico, obtenida de las cenizas de la barrilla. Esta a su vez procede del término árabe suda («dolor de cabeza») ya que la soda era una cura popular contra dicho dolor. Su símbolo, Na, es la abreviatura del latín natrium, que deriva de «natrón», nombre del carbonato sódico que se encuentra en la naturaleza. Cada día nos encontramos con el sodio en la luz amarilla de las lámparas de vapor de sodio, fuentes de iluminación de las carreteras, que deben su color a las potentes líneas del espectro de emisión del sodio, pero donde lo hallamos con más frecuencia es en la sal común (cloruro sódico). El sodio es muy importante para un gran número de seres vivos, entre ellos los humanos. Ayuda a regular la presión sanguínea y desempeña un papel importante en la transmisión de los impulsos nerviosos en las neuronas y en el cerebro. La dieta moderna tiende a contener demasiada sal, lo que provoca un aumento de la tensión arterial y los problemas de salud que esto conlleva.
ELEMENTOS RELACIONADOS
Véanse también: POTASIO (19K) página 18 FRANCIO (87Fr) página 20
MINIBIOGRAFÍAS HUMPHRY DAVY
1778–1829
Químico británico, el primero en aislar el sodio JÖNS JACOB BERZELIUS
1779–1848
Químico sueco que dio al sodio el símbolo Na
TEXTO EN 30 SEGUNDOS Brian Clegg
El sodio regula la presión sanguínea y da a las luminarias de carretera su brillo característico, pero donde lo tenemos más presente es en forma de cloruro sódico (sal común).
Na
PROMETIO el elemento en 30 segundos El descubrimiento del elemento 61 SUMARIO EN 3 SEGUNDOS
Símbolo químico: Pm Número atómico: 61 Nombre: De Prometeo, de la mitología griega, que robó el fuego a los dioses
REFLEXIÓN EN 3 MINUTOS
Hasta hace poco tiempo, las baterías a base de prometio utilizadas en aplicaciones espaciales y militares eran grandes, pero un equipo de la Universidad de Misuri, en Estados Unidos, ha fabricado baterías del tamaño de una moneda de un centavo de dólar estadounidense y pretende reducir su espesor hasta el de un cabello humano. Estas baterías tienen una carga un millón de veces superior a la de las convencionales.
34 g Tierras raras
significó poder rellenar el hueco que quedaba en la antigua tabla periódica y se logró gracias al desarrollo de la cromatografía de intercambio iónico en el Proyecto Manhattan, durante la segunda guerra mundial. No había sido posible descubrirlo utilizando los métodos clásicos de separación ya que no hay bastante material en la corteza terrestre. De hecho, los investigadores que lo sintetizaron en 1945 no pretendían hacerlo de un modo deliberado. El nuevo elemento, que recibió el nombre de «prometio», se descubrió en el transcurso del proceso de identificación de los isótopos producidos en experimentos de radiación. El prometio es extraordinariamente inestable, y el único entre los lantánidos que es radiactivo. Contrariamente a lo que se ha afirmado en numerosas ocasiones, el prometio está presente en la naturaleza en cantidades minúsculas en los minerales apatito y pecblenda. El isótopo Pm-147 se utiliza en las baterías nucleares ya que es un medio emisor de partículas beta que no produce demasiada radiación secundaria no deseable. Las baterías nucleares son caras, pero tienden a tener una vida mitad de 10 a 20 años, lo que las hace mucho más duraderas que las convencionales baterías químicas. Son excelentes fuentes de energía para los vehículos espaciales, los audífonos y los marcapasos.
ELEMENTOS RELACIONADOS
Véanse también: EUROPIO (63Eu) página 36 GADOLINIO (64Gd) página 38
MINIBIOGRAFÍAS HENRY MOSELEY
1887–1915
Físico inglés que confirmó que faltaba el elemento 61 JACOB MARINSKY Y LAWRENCE GLENDENIN
1918–2005 y 1918–2008 Químicos estadounidenses codescubridores del prometio
TEXTO EN 30 SEGUNDOS Eric Scerri
Las baterías de prometio son ideales cuando es conveniente no cambiarlas con mucha frecuencia, como en el caso de los marcapasos y de los vehículos espaciales.
Pm
PLUTONIO el elemento en 30 segundos Algunas veces se describe el metal SUMARIO EN 3 SEGUNDOS
Símbolo químico: Pu Número atómico: 94 Nombre: Del planeta enano Plutón
REFLEXIÓN EN 3 MINUTOS
El plutonio se presenta en seis formas alotrópicas (alótropos); tiene numerosos compuestos ya que posee cinco estados de oxidación. Este metal plateado, que se oxida rápidamente adquiriendo una pátina gris, puede utilizarse combinado con cobalto y galio para producir un superconductor a la temperatura relativamente alta de 18,5 K (-254,65 °C), aunque su carácter superconductor se pierde cuando decae el plutonio.
46 g Tierras raras
actínido plutonio como la sustancia más venenosa que existe, pero, aunque este elemento es, sin duda, venenoso si se ingiere o se inhala, existen varias toxinas que son más mortales y, de todos modos, sería muy difícil en la práctica utilizar el plutonio para causar envenenamientos masivos. Desde su descubrimiento, se ha considerado un rival del uranio para la generación de energía y para la fabricación de armas nucleares. Es difícil conseguir la suficiente cantidad de plutonio al mismo tiempo para alcanzar la masa crítica, pero si se logra, 8 kg de plutonio-239 son suficientes para causar daños como los infligidos a Nagasaki en 1945 con la bomba descargada sobre aquella ciudad. Hay quienes afirman que el uranio es el más pesado de los elementos naturales y que los elementos transuránidos como el plutonio son artificiales. Sin embargo, el plutonio existe en la naturaleza. Como todos los elementos más pesados que el hierro, se crea en las explosiones de las supernovas. Encontramos muy poco plutonio en la Tierra ya que, en los 45.000 millones de años de su existencia, casi todo el plutonio natural, con su isótopo de mayor vida mitad, el plutonio-244, de unos 80 millones de años, ha decaído radiactivamente para formar uranio.
ELEMENTO RELACIONADO
Véase también: URANIO (92U) página 42
MINIBIOGRAFÍAS EDWIN MCMILLAN
1907–1991
Físico estadounidense que fue el primero en crear un elemento transuránido (neptunio, en 1940) GLENN T. SEABORG
1912–1999
Químico estadounidense que descubrió el plutonio en Berkeley, en 1940
TEXTO EN 30 SEGUNDOS Brian Clegg
Creado en las explosiones de las supernovas en el lejano espacio, y fuente de energía de la bomba Fat Man detonada sobre N Nagasaki, Japón, el 9 de agosto de 1945, el plutonio se encuentra en la Tierra en estado natural en minúsculas cantidades en las menas de uranio.
94
Pu
MERCURIO el elemento en 30 segundos El mercurio es el único metal SUMARIO EN 3 SEGUNDOS
Símbolo químico: Hg Número atómico: 80 Nombre: De sus relaciones alquímicas y astrológicas con el planeta Mercurio.
REFLEXIÓN EN 3 MINUTOS
El comportamiento químico del sulfuro de mercurio despertó un gran interés entre los alquimistas, que esperaban obtener oro combinando azufre y mercurio. Más tarde, los químicos observaron que esta reacción reversible (calentando mercurio y azufre se obtiene el sulfuro; calentando de nuevo este último se descompone en sus componentes) era un indicio de que los elementos ni se crean ni se destruyen. El filósofo natural Joseph Priestley, en sus experimentos con el oxígeno, utilizó una reacción semejante del óxido de mercurio.
90 g Metales de transición
líquido y, con el bromo, uno de los dos únicos elementos que son líquidos a temperatura ambiente. Esta peculiaridad lo hace sumamente atractivo: los conquistadores árabes de la España medieval tenían estanques de mercurio en los jardines en los que los visitantes podían meter las manos. Por lo general, este elemento se extrae del cinabrio o bermellón (sulfuro de mercurio), que es también un pigmento utilizado para preparar el color rojo que se emplea en algunos ritos hindúes. El mercurio se ha utilizado en medicina durante muchos años en medicamentos como el purgante calomelanos o el desinfectante mercurocromo; algunos compuestos más reactivos se emplearon en el tratamiento de la sífilis. Asimismo, tiene una amplia aplicación en la medicina china. Sin embargo, es muy venenoso. En los siglos XVIII y XIX, los sombrereros lo empleaban para tratar las pieles de animales utilizadas en su fabricación, lo que provocaba síntomas agudos de enfermedades físicas y psíquicas, de ahí la expresión inglesa «loco como un sombrerero» y el personaje de la novela de Lewis Carrol Alicia en el País de las Maravillas. Se han desarrollado sustitutos menos tóxicos para muchas de las aplicaciones del mercurio en instrumentos de medición, válvulas, interruptores y amalgamas dentales. Sin embargo, otras aplicaciones tales como las lámparas fluorescentes compactas de bajo consumo han supuesto un incremento en la demanda de este elemento.
ELEMENTOS RELACIONADOS
Véanse también: CINC (30Zn) página 51 COPERNICIO (112Cn) página 92
MINIBIOGRAFÍAS EVANGELISTA TORRICELLI
1608–1647
Físico italiano inventor del barómetro de mercurio DANIEL FAHRENHEIT
1686–1736
Físico alemán étnico inventor del termómetro de mercurio ALEXANDER CALDER
1898–1976
Estadounidense creador de la Fuente de Mercurio
TEXTO EN 30 SEGUNDOS Hugh Aldersey-Williams
Venenoso pero bello, el mercurio fue la causa de la locura de muchos sombrereros, como el de la célebre obra de Lewis Carroll. Hoy en día se utiliza de forma segura en instrumentos y lámparas fluorescentes.
80
Hg
Los elementos químicos son los componentes del universo y de la vida, pero ¿podría hablar sobre la tabla periódica de los elementos en una charla de sobremesa? ¿Qué elementos son los que generan el azul del Blu-ray o la antigua intensa luz de los escenarios limelight? ¿O podría quizá sorprender a sus amigos en el bar con sus conocimientos sobre el antimonio, el arsénico o el aluminio?
50 elementos químicos le proporciona los conocimientos básicos de la química, presentando cada uno de los 50 elementos más importantes con no más de dos páginas, poco más de 300 palabras y una ilustración. Dividido en siete capítulos, el libro incluye los detalles de los átomos de los restantes 68 elementos y las relaciones entre los 118, así como los perfiles biográficos de los químicos que transformaron el conocimiento científico y descubrieron los secretos de la vida misma. Ilustrada con fantásticas imágenes, esta obra única constituye la herramienta más rápida para diferenciar el arsénico del europio. Eric Scerri es químico y un destacado filósofo especializado en la historia y la filosofía de la tabla periódica. Es fundador y editor jefe de la revista Foundations of Chemistry, así como autor de The Periodic Table: Its Story and Its Significance (2006) y La tabla periódica: una breve introducción (2011). El doctor Scerri es profesor del Departamento de Química y Bioquímica de la UCLA. Preservamos el medio ambiente • Reciclamos y reutilizamos. • Usamos papel de bosques gestionados de manera responsable. • Pedimos a nuestros impresores que reduzcan el consumo de agua y energía. • Verificamos que nuestros proveedores jamás empleen mano de obra infantil.
sodio potasio francio magnesio calcio radio prometio europio gadolinio protactinio uranio plutonio flúor cloro yodo ástato helio neón argón cromo hierro cobre tecnecio plata hafnio renio oro mercurio copernicio boro sílice germanio arsénico antimonio teluro polonio aluminio galio indio estaño talio plomo hidrógeno carbono nitrógeno oxígeno fósforo azufre flerovio ununseptio