Toda la información sobre los elementos diatómicos: características, ejemplos y explicación
Descubrir las propiedades y características de los elementos químicos es una tarea constante en la ciencia. Entre ellos, se encuentran los elementos diatómicos, aquellos que se presentan en forma de moléculas compuestas por dos átomos iguales. En este artículo, nos enfocaremos en los 7 elementos diatómicos más importantes en la tabla periódica, sus propiedades y por qué son considerados diatómicos. Además, analizaremos el papel fundamental que juegan estos gases diatómicos en el mundo que nos rodea y cómo su estructura molecular permite explicar su comportamiento. No pierdas la oportunidad de conocer más sobre estas sustancias diatómicas y su importancia en la química.
Características de los elementos diatómicos
Los elementos diatómicos son aquellos que se encuentran en la naturaleza en forma de moléculas compuestas por dos átomos del mismo elemento químico. A continuación, se presentan las principales características de estos elementos:
Su estudio es fundamental en la comprensión de la química y la composición de la materia en nuestro universo.
Descubre los principales elementos diatómicos moléculas esenciales para la vida
Los compuestos diatómicos (provenientes de las palabras griegas δι, que significa dos, y άτομον, que significa átomo) están compuestos específicamente por dos átomos del mismo elemento químico. Aunque el prefijo di solo se refiere a dos, habitualmente se presupone que la molécula consta de dos átomos del mismo tipo de elemento.
Comprendiendo los compuestos binarios Una introducción a los elementos diatómicos
Los elementos diatómicos, también conocidos como moléculas diatómicas homonucleares, están compuestos por solo dos átomos de un mismo elemento químico. Algunos elementos no son capaces de existir por sí solos, incluso cuando se encuentran aislados de cualquier otro tipo de átomos.Estos elementos deben combinar dos átomos del mismo elemento para ser estables. En otras palabras, el hidrógeno, un elemento diatómico, no puede existir por sí solo. No puede ser simplemente H.
Debido a su alta reactividad, el hidrógeno se combinará con otros átomos de hidrógeno para formar una molécula diatómica compuesta por dos átomos. De esta manera, el gas hidrógeno, a menudo utilizado como combustible, existe en forma de H2.
Características de los átomos enlazados en díadas
En la naturaleza, existen varios elementos químicos que se encuentran en su forma diatómica, es decir, que están compuestos por dos átomos iguales. La mayoría de ellos son gases a temperatura ambiente, pero hay dos excepciones notables: el bromo y el yodo, que son líquidos. De hecho, el yodo puede incluso encontrarse en estado sólido.
Lo que caracteriza a los elementos diatómicos es que, a diferencia de otros elementos, están unidos por un enlace simple. Es decir, los dos átomos que los componen están unidos por un solo enlace químico. Este tipo de enlace es más débil que otros, lo que explica por qué estas sustancias se encuentran en estado gaseoso a temperatura ambiente.
Sin embargo, hay algunas excepciones a esta regla, como es el caso del oxígeno y el nitrógeno, dos elementos diatómicos que son gases a temperatura ambiente pero que están unidos por un enlace doble. Esto les da una mayor estabilidad y, por lo tanto, una temperatura de ebullición más alta que otros gases diatómicos.
Aunque la mayoría son gases a temperatura ambiente, hay algunas excepciones que muestran la versatilidad de la química y de la materia en general.
Niveles energéticos
Representar las moléculas diatómicas como dos masas puntuales (los dos átomos) es una práctica común y conveniente. Se pueden clasificar en tres categorías las energías involucradas en el movimiento de estas moléculas: la rotacional, la vibracional y la translacional.
Para entender mejor la energía rotacional en una molécula diatómica, se pueden considerar los niveles de energía que se obtienen al sustituir el momento angular y el momento de inercia en la fórmula Erot, que rige este tipo de movimiento:
Erot = (J+1/2)*ℏ,²/2I
También es posible que una molécula diatómica se mueva vibrando a lo largo de una línea o enlace que conecta ambos átomos. En esta situación, cada átomo realiza oscilaciones o vibraciones independientes.
Moléculas diatómicas
Las moléculas diatómicas se componen de dos átomos unidos químicamente. Si ambos átomos son iguales, como sucede en el caso de la molécula de oxígeno (O2), forman una molécula homonuclear, mientras que si son diferentes, como ocurre en la molécula de monóxido de carbono (CO), crean una molécula heteronuclear. Por otro lado, existen también moléculas que contienen más de dos átomos, las cuales se conocen como moléculas poliatómicas. Algunos ejemplos de ellas son el dióxido de carbono (CO₂) y el agua (H₂O). También existen moléculas de polímero que pueden estar compuestas por miles de átomos.Por lo tanto, podemos afirmar que existen siete elementos que forman moléculas diatómicas. Entre ellos, los cinco gases que se encuentran en estado molecular a temperatura ambiente y presión son:- Hidrógeno (H2)
- Nitrógeno (N2)
- Oxígeno (O2)
- Flúor (F2)
- Cloro (Cl2)
Ejemplos de elementos diatómicos
El hidrógeno, con número atómico 1, es un gas incoloro que no fue descubierto formalmente como elemento hasta 1766 por Henry Cavendish, aunque fue encontrado accidentalmente por Robert Boyle cerca de cien años antes. Es un gas naturalmente presente en nuestro Universo, incoloro, inodoro y no tóxico.
Siendo el primer elemento en la tabla periódica, el hidrógeno es el más ligero y abundante de todos los elementos químicos, ya que representa el 75% de la masa del Universo.
Por otro lado, el oxígeno (O2) tiene número atómico ocho, y también es un gas incoloro e inodoro. En su núcleo tiene ocho protones y en sus estados líquido y sólido es azul pálido.
Significación histórica
Durante el siglo XIX, se creía que los compuestos eran diatómicos, aunque esta teoría no había sido comprobada. Según la teoría atómica de John Dalton, los átomos eran monoatómicos y los átomos de los compuestos tenían el mismo radio atómico. Por ejemplo, se pensaba que la fórmula del agua era HO. Esta creencia llevó a cálculos erróneos sobre la masa y el peso de algunos compuestos básicos.
En 1805, Gay-Lussac y von Humboldt demostraron que el agua estaba compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. En 1811, Amedeo Avogadro precisó la composición exacta del agua, utilizando lo que hoy se conoce como la Ley de Avogadro y la evidencia de la existencia de moléculas diatómicas. Sin embargo, estos resultados fueron en gran parte ignorados hasta 1860. Esto se debió, en parte, a la afirmación de Avogadro de que los átomos de un mismo elemento no tenían afinidad química entre sí. Además, algunos conceptos sobre la disociación de moléculas aún no estaban claros en ese momento.
Finalmente, en 1860, en el Congreso de Karlsruhe sobre masas y pesos atómicos, Cannizzaro revivió las ideas de Avogadro y las utilizó para crear una tabla periódica de pesos atómicos, que se asemejaban notablemente a los valores actuales. Estos pesos fueron un importante paso previo al descubrimiento de la Ley Periódica de Dmitri Mendeleev y Lothar Meyer.
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Tabla de contenidos
El libro "Molecular Spectra and Molecular Structure IV. Constants of Diatomic Molecules" escrito por Huber y Gerhard Herzberg es una fuente exhaustiva de información sobre moléculas diatómicas. Estas moléculas, que están compuestas por dos átomos, han sido detectadas en el espacio interestelar mediante espectroscopía. Sin embargo, sólo una pequeña cantidad de estas moléculas se encuentran en la naturaleza, siendo la mayoría de la atmósfera terrestre compuesta por dinitrógeno, dioxígeno, y argón.
Los elementos diatómicos, que existen principalmente en forma de moléculas diatómicas, son conocidos como moléculas diatómicas homonucleares si no están unidos químicamente a otros elementos en su estado natural. Algunos ejemplos comunes son el H2 y el O2.
Los elementos que se presentan en forma diatómica bajo una presión de 100 000 Pa (1 bar) y una temperatura de 298 K (25 ºC) son el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y los halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo), y posiblemente el astato. Sin embargo, debido a su rareza en la naturaleza, el astatino (el isótopo más estable tiene una vida media de solo 8,1 horas) a menudo no se tiene en cuenta. También hay metales que pueden existir como moléculas diatómicas en estado gaseoso. Sin embargo, algunos elementos, como los metales, tienen sus respectivas moléculas diatómicas altamente reactivas, como el difósforo.
