ELEMENTOS Y COMPUESTOS
Un elemento es una porción de materia formada por una sola clase de átomos, es decir se trata de una sustancia en la que todos los átomos tienen las mismas propiedades químicas. No pueden dividirse en sustancias más simples.
La identificación de los elementos presentes en las distintas sustancias no fue tarea fácil: tardó siglos.
Los filósofos griegos que vivieron en el siglo V a.C. creían que toda la materia estaba formada por cuatro elementos fundamentales: tierra, aire, fuego y agua. Con el tiempo quedó claro que ninguno de los cuatro es en realidad un elemento. No se han encontrado en la naturaleza elementos con número atómicos mayores de 91, pero 17 han sido sintetizados a partir de 1940. Los descubrimientos más recientes tuvieron lugar en 1984, cuando se produjo por vez primera el elemento 108, y en 1991 y 1992, cuando se sintetizaron los elementos 107 y 109, respectivamente. Se cree que tres de los primeros 92 elementos no están presentes en la tierra, pero han sido sintetizados. En el 2010 se reconoce oficialmente el elemento 112.
Hasta el momento se reconocen 118 elementos químicos, de los cuales 91 son naturales. Los restantes se han producido solo en forma sintética por medio de reacciones nucleares.
La mayoría de los elementos se encuentran en la naturaleza formando parte de compuestos y pueden separarse de estos compuestos y mantenerse en forma simple. Por ejemplo, muchos metales como el hierro y el aluminio se obtienen (refinados) de compuestos (contenidos en minerales) que se encuentran en la naturaleza.
El tecnesio no se presenta en forma natural en la tierra, pero los astrónomos creen que este elemento existe en ciertas estrellas. La abundancia de los elementos varía en gran medida en todo el universo.
Alrededor del 93% de todos los átomos que hay en el universo son de hidrógeno. En nuestro planeta, 11 elementos forman más del 99% de la masa de la corteza terrestre, del agua de los ríos y oceános y de la atmósfera. El agua que cubre alrededor del 71% de la superficie de la tierra contiene aproximadamente 89% de oxígeno, en masa.
Tan solo tres elementos (oxígeno, carbono e hidrógeno) son responsables del 93 % de la masa del cuerpo humano, y junto con el nitrógeno, calcio y fósforo componen el 99% de la masa del mismo. Solo se encuentran huellas de otros elementos en el cuerpo humano, pero varios de ellos tienen una importancia capital para la conservación de la salud.
Formas Físicas y Químicas de los Elementos
Once elementos son gases y dos líquidos y el resto son sólidos. Bajo condiciones normales el mercurio y el bromo son líquidos; el galio y el cesio se vuelven líquidos bajo condiciones de temperatura ligeramente superior a la normal. Los elementos, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, flúor, cloro, helio, neón, argón, kriptón, xenón, radón son gaseosos. Todos los demás son sólidos.
Clasificación de los Elementos.
De acuerdo con sus propiedades, los elementos pueden clasificarse en tres grupos:
◙ Metales. Son buenos conductores eléctricos, flexibles para ser deformados, poseen brillo metálico. Se presentan como sólidos (excepto el mercurio) en forma de cristal. Se combinan con elementos no metálicos cediendo electrones y quedando como iones positivos, razón por la cual también se les llama electropositivos o positivos. Muchos pueden estirarse y formar alambres. Forman este grupo la mayoría de los elementos. Ejemplos: plata, cobre, aluminio y otros.
◙ No Metales. Tienen la capacidad de atraer electrones cuando están combinados. No tienen brillo metálico. Algunos son sólidos, otros líquidos y otros son gaseosos. Se combinan facilmente unos con otros y con los metales. Son no metales; carbono, nitrógeno, oxígeno, flúor, fósforo, azufre, cloro, selenio, bromo y yodo. Al ganar electrones se convierten en iones negativos, por lo que se les llama elementos negativos.
◙ Metaloides. Exhiben propiedades tanto de los metales como de los no metales. Son metaloides el ; silicio, germanio, arsénico, antimonio, telurio, polonio, boro, astatino.
Los metaloides son muy útiles en la industria electrónica, para la fabricación de transitores, chips de computadoras y celdas solares eléctricas. El silicio es el más abundante.
Ciertos no metales se presentan en forma de gases monoatómicos; es decir en el estado gaseoso, en que las partículas que constituyen el gas son átomos no combinados. Estos
elementos llamados gases nobles o inertes son el helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón. No tienen capacidad de combinarse químicamente con otros elementos.
Los no metales hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo y yodo se presentan sin combinar en forma de moléculas diatómicas (dos átomos). Estos elementos se representan por las fórmulas: H2, N2,O2,F2,Cl2 y I2, respectivamente.
Cada uno de los elementos tiene un símbolo, el cual es una abreviatura del nombre. Este símbolo consiste en la primera letra del nombre la cual se escribe con mayúscula y en algunos casos una letra más en minúscula. Algunos de estos símbolos provienen de nombres latinos, tal es el caso del Cu como cobre que viene del latín cuprum. Un símbolo no tiene más de tres letras.
LOS OLIGOELEMENTOS.
Nuestro cuerpo está constituido básicamente por agua y por cuatro elementos básicos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Estos elementos forman una gran cantidad de compuestos que constituyen la mayor parte de los átomos que forman el cuerpo humano. También contiene, pequeñas cantidades de otros elementos considerados esenciales para las actividades biológicas: desde la transmisión nerviosa hasta la producción de vitaminas. Hasta ahora se conocen 21 elementos esenciales para las actividades biológicas de los humanos. Estos se dividen en dos grupos:
● Los macrominerales: se requieren en mayor cantidad. Estos son el potasio, el magnesio, el sodio, el calcio, el fósforo, el azufre y el cloro.
● Los elementos trazas: Se hallan en cantidades muy pequeñas y son el hierro, el manganeso, el cobalto, el cobre, el molibdeno, el vanadio, el zinc, el níquel, el cromo, el flúor, el silicio, el selenio y el yodo.
Los oligoelementos son absorbidos en diferentes regiones del tracto digestivo y resultan insustituibles en los procesos fisiológicos.
▪Potasio: Interviene en el metabolismo de la glucosa, en el transporte de azúcares a través
de la membrana celular., en el transporte de oxígeno y en la producción de jugos digestivos entre otros.
▪ Sodio: Ayuda en el transporte de azúcares a través de la membrana celular y en la producción de jugos digestivos. Su entrada y salida de la célula permite los impulsos nerviosos.
▪Cloro: Interviene en la formación de jugos digestivos, el transporte de oxígeno, en la
estabilidad de las proteínas, el impulso nervioso y en la contracción muscular.
▪ Magnesio: Sus iones son muy importantes en la regulación de las funciones nerviosas y la contracción muscular. Es esencial para la estructura normal del hueso.
▪ Calcio: La mayor parte del calcio presente en el cuerpo humano se ubica en los huesos y en los dientes. Ayuda a la contracción muscular y a la transmisión de los impulsos nerviosos.
Actúa en la coagulación de la sangre, la temperatura del cuerpo la secreción y regulación de hormonas.
▪ Fósforo: Después del calcio el fósforo es el oligoelemento más abundante en el cuerpo humano. La mayor parte se encuentra en los huesos y dientes. El resto se utiliza para regular el equilibrio de las membranas celulares, para sintetizar los fosfolípidos, los ácidos nucleicos.
Proporciona las necesidades inmediatas de energía a las células.
▪ Hierro: Es un componente esencial de la molécula de hemoglobina, proteína encargada de transportar el oxígeno desde los pulmones hasta todos los rincones de nuestro cuerpo.
▪ Azufre: Forma parte de algunas proteínas como las de la piel y de algunas hormonas. Se
encuentra en también tejidos vegetales, tales como la cebolla, la mostaza y ajos.
COMPUESTOS.
Un compuesto es una sustancia que está formada por dos o más clases diferentes de átomos, combinados quimicamente en proporciones constantes, definidas y fijas. Entre los compuestos más conocidos tenemos: el agua, la cal, sal de cocina, el azúcar, etc,.
Las características de los compuestos son:
a) Los diferentes átomos que forman el compuesto deben estar siempre en relación numérica constante, es decir, en proporciones fijas e invariables.
b) Al formarse un compuesto siempre hay absorción o desprendimiento de energía.
c) Los compuestos solo se pueden descomponer por medios químicos.
d) Son homogéneos.
e) Pueden separarse en sus elementos constitutivos.
f) Los compuestos son diferentes a los elementos que les dieron origen.
La fórmula para un compuesto da los elementos de que está formado y las proporciones relativas de los átomos. Por ejemplo, el compuesto agua está formado por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno; de allí que la fórmula del agua sea H2O.
Un compuesto puede estar formado por moléculas o iones.
LEYES RELACIONADAS CON LA MATERIA
● Ley de la conservación de la masa. Al medir cuidadosamente la masa, antes y después de una reacción o cambio químico notamos que la masa total involucrada se mantiene constante no cambia. Esta ley establece que “la materia no se crea ni se destruye solo se transforma”
● Ley de las proporciones definidas: Los elementos que forman un compuesto se combinan en proporciones definidas. “Sin importar la cantidad, un compuesto siempre está constituido por los mismos elementos y en la misma proporción”.
●Ley de las proporciones múltiples: “establece que cuando diferentes compuestos están formados por una combinación de los mismos elementos, las masa diferentes de un elemento se combinan con la misma masa relativa del otro elemento en una relación de números enteros pequeños”
● Ley de conservación de la energía: dice “la energía no se crea ni se destruye solo se transforma”
ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE .
A. Después de repasar el tema, responde a las siguientes interrogantes.
1. Cómo se pueden definir los elementos?
2. Cuántos elementos se conocen actualmente? Cuántos se encuentran en la naturaleza y
cuántos han sido sintetizados?
3. Cuáles son los principales elementos que forman el cuerpo humano?
4. Qué son oligoelementos y como se clasifican?
5. Qué elementos forman el grupo de los macrominerales?
6. Qué elementos se encuentran en trazas en el cuerpo humano?
7. Indique algunas funciones específicas en el cuerpo humano de los elementos: potasio,
sodio, cloro, magnesio, fósforo, calcio, hierro y azufre.
8. Cuáles elementos son más abundantes en nuestro planeta?
9. Qué elementos son líquidos en condiciones normales? Qué elementos son gases?
10. Cuál es la principal clasificación de los elementos?
11. Cuáles son las principales caracteríticas de cada uno de estos grupos?
12. Dé ejemplos de cada grupo de elementos.
13. Qué elementos son gases nobles?
14. Qué es un símbolo químico?
15. Qué es un compuesto químico? Dé ejemplos.
16. Enuncie las características de los compuestos.
B. Haz una lista de los elementos químicos y su respectivo símbolo.
C. Investiga que usos importantes se dá a los siguientes elementos:
Aluminio, azufre, bario, bromo, calcio, cloro, cobalto, cobre, cromo, estaño,flúor,
fósforo, hidrógeno, magnesio, mercurio, nitrógeno, zinc.
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