Elemento del período 2

El litio (Li) es un metal alcalino con número atómico 3, que se presenta naturalmente en dos isótopos : ^⁶Li y ^⁷Li . Estos dos constituyen la totalidad del litio presente de forma natural en la Tierra, aunque se han sintetizado otros isótopos . En los compuestos iónicos , el litio pierde un electrón y adquiere carga positiva, formando el catión Li⁺ ^. El litio es el primer metal alcalino de la tabla periódica ^{[ nota 1 ]} y el primer metal de cualquier tipo en la tabla periódica ^{[ nota 2 ]} . 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⁻³ ^, el litio es el metal más ligero y el elemento sólido menos denso ^{[ 6 ] .}

El litio es uno de los pocos elementos sintetizados en el Big Bang . El litio es el trigésimo primer elemento más abundante en la Tierra, ^{[ 7 ]} presente en concentraciones de entre 20 y 70 ppm en peso, ^{[ 8 ]} pero debido a su alta reactividad, solo se encuentra de forma natural en compuestos . ^{[ 8 ]}

Las sales de litio se utilizan en la industria farmacológica como fármacos estabilizadores del estado de ánimo . ^{[ 9 ] [ 10 ]} Se utilizan en el tratamiento del trastorno bipolar , donde desempeñan un papel en el tratamiento de la depresión y la manía y pueden reducir las probabilidades de suicidio . ^{[ 11 ]} 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 ₂ O. 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 , en particular el tanque externo del transbordador espacial . ^{[ 6 ]}

El berilio (Be) es el elemento químico con número atómico 4, que se presenta en la forma ^{9 Be. A temperatura y presión estándar, el berilio es un} metal alcalinotérreo bivalente , fuerte, gris acero, ligero, quebradizo , con una densidad de 1,85 g⋅cm ⁻³ . ^{[ 12 ]} También tiene uno de los puntos de fusión más altos de todos los metales ligeros . El isótopo más común del berilio es ⁹ Be, que contiene 4 protones y 5 neutrones. Constituye casi el 100% de todo el berilio que se encuentra en la naturaleza y es su único isótopo estable; sin embargo, se han sintetizado otros isótopos . En compuestos iónicos, el berilio pierde sus dos electrones de valencia para formar el catión, Be ²⁺ .

Durante el Big Bang se sintetizaron pequeñas cantidades de berilio , aunque la mayor parte se desintegró o reaccionó posteriormente para crear núcleos más grandes, como carbono, nitrógeno u oxígeno. El berilio es un componente de 100 de los 4000 minerales conocidos _, como la bertrandita , Be₄Si₂O₇ ( _OH ) _{₂ ,} el berilo , Al₂Be₃Si₆O₁₈ , el crisoberilo , Al₂BeO₄ _, y la fenacita _, Be₂SiO₄ . _{Las formas} preciosas del 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 del fluoruro de berilio con magnesio metálico o la electrólisis del cloruro _de berilio fundido , que contiene algo de cloruro de sodio , ya que el cloruro de berilio es un mal conductor de la electricidad . ^{[ 12 ]}

Debido a su rigidez, peso ligero y estabilidad dimensional en un amplio rango de temperaturas, el metal berilio se utiliza como material estructural en aeronaves, misiles y satélites de comunicaciones . ^{[ 12 ]} 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. ^{[ 13 ]} Las láminas de berilio se utilizan en detectores de rayos X para filtrar la luz visible y dejar pasar solo los rayos X. ^{[ 12 ]} Se utiliza como moderador de neutrones en reactores nucleares porque los núcleos ligeros son más eficaces para frenar los neutrones que los núcleos pesados. ^{[ 12 ]} El bajo peso y la alta rigidez del berilio también lo hacen útil en la construcción de tweeters en altavoces . ^{[ 14 ]}

El berilio y sus compuestos están clasificados por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer como carcinógenos del Grupo 1 ; son carcinógenos tanto para animales como para humanos. ^{[ 15 ]} 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 , denominada enfermedad crónica por berilio o beriliosis . El sistema inmunitario reconoce el berilio como partículas extrañas y las ataca, generalmente en los pulmones, donde se inhalan. Esto puede causar fiebre, fatiga, debilidad, sudoración nocturna y dificultad para respirar. ^{[ 16 ]}

El boro (B) es el elemento químico con número atómico 5, que se presenta como ^10B y ^11B . 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 , α-boro y β-boro que contienen 12 y 106,7 átomos en la celda unitaria romboédrica respectivamente, y el boro tetragonal de 50 átomos son los más comunes. El boro tiene una densidad de 2,34 ⁻³ . ^{[ 17 ]} El isótopo más común del boro es ¹¹ B con un 80,22%, que contiene 5 protones y 6 neutrones. El otro isótopo común es ¹⁰ B al 19,78%, que contiene 5 protones y 5 neutrones. ^{[ 18 ]} Estos son los únicos isótopos estables del 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. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} El boro no se presenta naturalmente como un 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. ^{[ 17 ]} Es difícil obtener boro puro. Se puede hacer a través de la reducción de magnesio del 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, BBr₃ _, en hidrógeno gaseoso sobre alambre de tantalio caliente , que actúa como catalizador . ^{[ 17 ]} Las fuentes de boro más importantes comercialmente son:_El tetraborato de sodio pentahidratado , Na₂B₄O₇ _· 5H₂O _, se utiliza en grandes cantidades en la fabricación de fibra de vidrio aislante _y lejía de perborato de sodio ; el carburo de boro , un material cerámico , se utiliza para fabricar materiales de blindaje, especialmente en chalecos antibalas para soldados y policías; _el ácido ortobórico , _{H₃BO₃ o ácido bórico} , se utiliza en la producción de fibra de vidrio textil y pantallas planas ; el tetraborato de sodio decahidratado, Na₂B₄O₇ _· 10H₂O o _bórax , se utiliza en la producción de adhesivos; y el isótopo boro-10 se utiliza como control para reactores nucleares, como blindaje contra la radiación _nuclear y en instrumentos utilizados para detectar neutrones. ^{[ 18 ]}

El boro es un micronutriente esencial para las plantas , necesario para la resistencia y el desarrollo de la pared celular, la división celular, el desarrollo de semillas y frutos, el transporte de azúcares y el desarrollo hormonal. ^{[ 22 ]} Sin embargo, altas concentraciones en el suelo, superiores a 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 particularmente 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. ^{[ 18 ]} En los animales, el boro es un ultraelemento traza ; en la dieta humana, la ingesta diaria oscila entre 2,1 y 4,3  mg de boro/kg de peso corporal (pc)/día. ^{[ 23 ]} También se utiliza como suplemento para la prevención y el tratamiento de la osteoporosis y la artritis. ^{[ 24 ]}

El carbono es el elemento químico con número atómico 6, que se presenta como ¹² C, ¹³ C y ¹⁴ C. ^{[ 25 ]} 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 . ^{[ 25 ]} El grafito es un semimetal negro opaco, opaco, de cristal hexagonal y blando , con muy buenas propiedades conductoras y termodinámicamente estables . El diamante, en cambio, es un cristal cúbico incoloro altamente transparente con propiedades conductoras deficientes, es el mineral natural más duro conocido y tiene el índice de refracción más alto de todas las gemas . A diferencia de la estructura de red cristalina del diamante y el grafito, los fullerenos son moléculas , que reciben su nombre de Richard Buckminster Fuller, cuya arquitectura se asemeja a la de las moléculas. Existen varios fullerenos diferentes, siendo el más conocido el "buckeyball" C _60. Se sabe poco sobre los fullerenos y son un tema de investigación actual. ^{[ 25 ]} También existe el carbono amorfo, que es carbono sin ninguna estructura cristalina. ^{[ 26 ]} En mineralogía , el término se utiliza para referirse al hollín y al carbón , aunque estos no son verdaderamente amorfos ya que contienen pequeñas cantidades de grafito o diamante. ^{[ 27 ] [ 28 ]} El isótopo más común del carbono en un 98,9% es ¹² C, con seis protones y seis neutrones. ^{[ 29 ] 13} C también es estable, con seis protones y siete neutrones, en un 1,1%. ^{[ 29 ]} También se producen cantidades traza de ¹⁴ C de forma natural, pero este isótopo es radiactivo y se desintegra con una vida media de 5730 años; se utiliza para la datación por radiocarbono . ^{[ 30 ]} 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. ^{[ 25 ]}

El carbono es el cuarto elemento más abundante en el universo por masa después del hidrógeno , el helio y el oxígeno ^{[ 31 ]} y es el segundo elemento más abundante en el cuerpo humano por masa después del oxígeno, ^{[ 32 ]} el tercero más abundante por número de átomos. ^{[ 33 ]} 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 . ^{[ 34 ] [ 35 ]} Las moléculas más simples que contienen carbono son los hidrocarburos , que contienen carbono e hidrógeno, ^{[ 34 ]} 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 , aquellos esenciales para la vida, contienen al menos un átomo de carbono. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Cuando se combina con oxígeno e hidrógeno, el carbono puede formar muchos grupos de compuestos biológicos importantes ^{[ 35 ]} incluyendo 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 del código químico de la vida, y adenosín trifosfato (ATP), la molécula de transferencia de energía más importante en todas las células vivas. ^{[ 35 ]}

El nitrógeno es el elemento químico con número atómico 7, símbolo N y masa atómica 14,00674  u. El nitrógeno elemental es un gas diatómico incoloro, inodoro, insípido y mayormente inerte en condiciones estándar , que constituye el 78,08 % del volumen de la atmósfera terrestre . El elemento nitrógeno fue descubierto como un componente separable del aire por el médico escocés Daniel Rutherford en 1772. ^{[ 36 ]} Se presenta naturalmente en forma de dos isótopos: nitrógeno-14 y nitrógeno-15. ^{[ 37 ]}

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, lo que dificulta tanto para los organismos como para la industria romper el enlace para convertir el N₂ moléculas encompuestos, pero al mismo tiempo provocan la liberación de grandes cantidades de energía, a menudo útil, cuando los compuestos se queman, explotan o se descomponen de nuevo en gas nitrógeno.

El nitrógeno está presente en todos los organismos vivos, y el ciclo del nitrógeno describe el movimiento de este elemento desde el aire hacia la biosfera y los compuestos orgánicos, para luego regresar a la atmósfera. Los nitratos producidos sintéticamente son componentes clave de los fertilizantes industriales y también contaminantes importantes que causan la eutrofización de los sistemas acuáticos. El nitrógeno es un elemento constituyente de los aminoácidos y, por lo tanto, de las proteínas y los ácidos nucleicos ( ADN y ARN ). Se encuentra en la estructura química de casi todos los neurotransmisores y es un componente esencial de los alcaloides , moléculas biológicas producidas por muchos organismos. ^{[ 38 ]}

El oxígeno es el elemento químico con número atómico 8, que se presenta principalmente como ^16O , pero también como ^17O y ^18O .

El oxígeno es el tercer elemento más común en 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, incluso a temperaturas muy bajas. Solo el flúor es más reactivo entre los elementos no metálicos. Le faltan dos electrones para completar su octeto y fácilmente toma electrones de otros elementos. Reacciona violentamente con los metales alcalinos y el fósforo blanco a temperatura ambiente y menos violentamente con los 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 (estos últimos a menudo aparecen como óxido ). El oxígeno forma parte de sustancias que se describen mejor como algunas sales de metales y ácidos que contienen oxígeno ( nitratos , sulfatos , fosfatos , silicatos y carbonatos ).

El oxígeno es esencial para la vida. Las plantas y el fitoplancton realizan la fotosíntesis de dióxido de carbono y agua, ambos óxidos, en presencia de luz solar para formar azúcares con liberación de oxígeno. Estos azúcares se transforman en sustancias como la celulosa y (con nitrógeno y a menudo azufre) proteínas y otras sustancias esenciales para la vida. Los animales, en particular, 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 utiliza oxígeno para oxidar compuestos, generalmente de carbono e hidrógeno, transformándolos en agua y dióxido de carbono (aunque pueden intervenir otros elementos), ya sea en incendios incontrolados que destruyen edificios y bosques, o en el fuego controlado dentro de motores o que suministra energía eléctrica desde turbinas, calor para mantener calientes los edificios o la fuerza motriz que impulsa los vehículos.

El oxígeno constituye aproximadamente el 21% de la atmósfera terrestre; todo este oxígeno es resultado de la fotosíntesis. El oxígeno puro se utiliza en el tratamiento médico de personas con dificultades respiratorias. El exceso de oxígeno es tóxico .

Originalmente, el oxígeno se asociaba con la formación de ácidos, hasta que se demostró que algunos ácidos no lo contenían. El oxígeno recibe su nombre por su capacidad para formar ácidos, especialmente con no metales. Algunos óxidos de ciertos 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 de metales son alcalinos, algunos en extremo, 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, puede formar un alótropo conocido como ozono . El ozono es un gas triatómico aún más reactivo que el oxígeno. A diferencia del oxígeno diatómico común, el ozono es una sustancia tóxica generalmente considerada 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 la capa de ozono.

El flúor es el elemento químico con número atómico 9. Se presenta de forma natural en su única forma estable, ¹⁹ F. ^{[ 39 ]}

El flúor es un gas diatómico de color amarillo pálido en condiciones normales y hasta temperaturas muy bajas. Al carecer de un electrón del octeto altamente estable en cada átomo, las moléculas de flúor son lo suficientemente inestables como para romperse fácilmente, y los átomos de flúor libres tienden a capturar electrones individuales de casi cualquier otro elemento. El flúor es el elemento más reactivo de todos, e incluso ataca a muchos óxidos para reemplazar el oxígeno con flúor. El flúor ataca incluso 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, liberando cloro. Nunca aparece sin combinar en la naturaleza y casi nunca permanece sin combinar por mucho tiempo. Quema el hidrógeno simultáneamente si alguno de los dos está en estado líquido o gaseoso, incluso a temperaturas cercanas al cero absoluto. ^{[ 40 ]} Es extremadamente difícil aislarlo de cualquier compuesto, y mucho menos mantenerlo sin combinar.

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

El neón es el elemento químico con número atómico 10, que se presenta de forma natural como tres isótopos estables: ²⁰ Ne, ²¹ Ne y ²² Ne. ^{[ 41 ]}

El neón es un gas monoatómico . Con un octeto completo de electrones externos, es altamente resistente a la extracción de electrones y no los acepta fácilmente, lo que lo hace prácticamente inerte. Se clasifica como uno de los gases nobles .

Aunque relativamente escaso en la Tierra, el neón es el quinto elemento más abundante del universo, formado durante el proceso alfa en las estrellas. En la Tierra se obtiene mediante la destilación fraccionada del aire líquido, donde se encuentra presente en la atmósfera a una concentración aproximada de 18 ppm en volumen. El neón no tiene ninguna función biológica conocida.

Este elemento es conocido principalmente por su característico brillo rojo anaranjado en tubos de descarga de gas a baja presión y letreros publicitarios de neón , demostrado por primera vez en 1910 por Georges Claude . El neón también se utiliza en indicadores de alto voltaje, pararrayos , pantallas de plasma , refrigeración criogénica (debido a su bajo punto de ebullición) y como componente en algunos láseres.