La tabla periódica muestra una serie
de 92 elementos que todo lo forman.
Cada uno de ellos tiene una razón para existir.
(23/7/07 – Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por María Cristina Chaler) – A través de las diferentes notas de Ciencia fácil hemos conocido la composición de la materia y describimos una serie de fenómenos físicos, químicos y biológicos.
Ya nos son familiares la tabla periódica y sus agrupamientos más importantes. Dijimos que el criterio para armarla fue el ordenamiento de los átomos por masas (Ar) crecientes, lo que finalmente dio como consecuencia un ordenamiento por números atómicos (Z) crecientes.
Propusimos el modelo de tabla periódica en forma de gran espiral cónica tridimensional, que desciende desde el vértice formado por el hidrógeno y el helio, con un tronco atractor de los Gases Nobles.
También mencionamos que las propiedades se repiten en ella en forma secuencial, generalmente por octetos, de modo que sobre las verticales encontramos los grupos que forman familias de elementos. Mencionamos las secuencias horizontales, períodos, donde dos átomos consecutivos difieren entre sí en un protón y un electrón.
Cuando nos movemos en un periodo hacia la derecha de la tabla, el número de protones que el átomo posee en el núcleo aumenta de a uno y, por lo tanto, el tamaño atómico disminuye a causa de la atracción que ejerce ese núcleo más positivo. Dentro de un mismo periodo los átomos de la derecha son más pequeños que los que se encuentran a la izquierda, ya que sus electrones se encuentran más próximos al núcleo.
Una excursión en “Los metales…y su mar electrónico”
“Núcleos positivos sumergidos en un mar de electrones”
¡Esta es la descripción metafórica que da la Ciencia al modelo metálico!
Los metales propiamente dichos forman el grupo IA (alcalinos: litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio), y IIA (alcalinotérreos: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio) de la tabla periódica. Se caracterizan por tener 1(uno) y 2 (dos) electrones en el último nivel, por lo que su tendencia es la de perderlos para quedarse con la órbita anterior completa y asemejarse a los Gases Nobles, que le preceden en la tabla periódica. Esto según los modelos de estabilidad y de mínina energía. Por lo tanto, no se encuentran libres en la naturaleza.
El Li y el Be se parecerán al Helio, con su primer nivel completo, donde sólo se admiten dos electrones, mientras que el resto de los elementos pierden sus electrones externos para quedarse con 8 (ocho) en su último nivel (Regla del Octeto). Así, electrónicamente se parecen al resto de los Inertes. Esta capacidad de perder fácilmente los electrones externos (electropositividad) les confiere características especiales, y les permite combinarse químicamente con aquellos átomos que necesitan recibir electrones. Forman de este modo los llamados compuestos iónicos: sustancias que se mantienen estables en la naturaleza por la atracción eléctrica de sus Iones.
Estos elementos se oxidan con facilidad, es decir, se combinan con el oxígeno, o forman sales al combinarse con los halógenos, como la tan conocida sal de cocina (Cloruro de sodio). Los metales alcalinos reaccionan violentamente con el agua, ardiendo en ella, por lo que deben ser manejados con cuidado. En los metales alcalinotérreos, al contrario que en los alcalinos, muchas de sus sales son insolubles en agua.
Los metales son sustancias que poseen un brillo característico y conducen fácilmente la electricidad, el calor. Este tipo de propiedades físicas están en relación con su estructura atómica, pues los núcleos positivos ocupan lugares fijos en el espacio (respetando una geometría rígida, de retículo) y los electrones giran alrededor de ellos sin pertenecer a ninguno en especial. Así es como esa nube móvil le da a la sustancia un gran poder de conducción eléctrica.
Su brillo también tiene que ver con la movilidad de las cargas, pues la incidencia de la luz aumenta el movimiento de los electrones superficiales, de modo que la reflejan desde cualquier ángulo que se le observe. La conducción de calor la realizan también estas pequeñas partículas eléctricas transportando la energía calórica desde un punto a otro del metal.
La estructura metálica se estabiliza por la atracción de los núcleos con su mar electrónico, pero como en este mar no existe ningún electrón con preferencia hacia un núcleo determinado, estas sustancias tienen maleabilidad y ductilidad. Los metales son así fáciles de moldear y con ellos se pueden fabricar chapas o hilos que el hombre utiliza en forma permanente en todas las industrias.
Con respecto a su estructura, no podemos hablar de moléculas, ya que los núcleos positivos (cationes) se enlazan para integrar un agregado único y enorme (macromolécula) sostenido por la nube electrónica que los neutraliza.
La estructura cristalina del metal es la que le confiere mayor o menor dureza y al mismo tiempo hace que varíen sus propiedades físicas características, como el punto de fusión (pasaje de sólido a líquido) y el de ebullición (pasaje de líquido a gaseoso).
¿Cómo los encontramos en la naturaleza?
Los metales de estos grupos no están libres como tales en la naturaleza, sino que los encontramos formando compuestos iónicos, cationes con una o dos cargas positivas según sean alcalinos o alcalinotérreos. En general, los encontramos disueltos en los mares como sales o formando sólidos en las salinas y en las rocas. Son componentes de suma importancia biológica, los seres vivos no podrían mantener su estado de salud sin su presencia.
Sodio
Un adulto normal, de aproximádamente 70 kilos, posee en su cuerpo alrededor de 100 gramos de este elemento en forma de catión monopositivo (Na+). El 55 por ciento se encuentra en los líquidos fuera de las células, el 40 por ciento en los huesos, y el resto en el interior de las células. Del equilibrio de este elemento en el organismo depende el equilibrio del agua (hídrico). La ingesta diaria es de alrededor se 12 a 16 gramos. Junto con el potasio, regula la entrada y la salida de sustancias a la célula.
Potasio
Un adulto normal posee alrededor de 136 gramos de potasio (K+) en su cuerpo, de los cuales, un 98 por ciento se encuentra en los líquidos intercelulares. Tiene un papel importante para la vida de todas las células e interviene en distintos procesos metabólicos (reacciones químicas biológicas), como la elaboración de proteínas para la regeneración de los diferentes tejidos. Es un componente fundamental para mantener la salud de un ser vivo. Su ingesta diaria es de alrededor de unos 4 gramos.
Calcio
Es un elemento importantísimo para mantenerse sano y el más abundante en el cuerpo humano. Un adulto normal de 70 kilos posee aproximadamente 1.250 gramos de calcio (Ca++) en su organismo. El 99 por ciento está en el tejido óseo y el resto forma parte de los líquidos corporales.
Este elemento es fundamental para el desarrollo de la vida. Su falta o desequilibrio trae como consecuencia un sinnúmero de enfermedades. Interviene en múltiples reacciones químicas de nuestro organismo, entre ella: la regulación de las secreciones hormonales, la coagulación sanguínea, la contracción muscular y la conducción nerviosa.
Los requerimientos diarios de este mineral varían según la edad y época de vida. Un lactante debe ingerir desde 350 a 550 miligramos por día, mientras que entre el año y los 10 años la necesidad es de 800 miligramos por día. Durante el crecimiento pre y pos puberal o durante el embarazo y lactancia se necesitan 1200 miligramos diarios, y los adultos requieren 1000 miligramos diarios.
El balance general de calcio debe ser positivo en los periodos de formación y crecimiento óseo. Cuando el desarrollo se ha completado se alcanza un balance equilibrado, y después de los 45 años comienza una pérdida de calcio de los huesos de alrededor del 5 por ciento cada 10 años (balance negativo), siendo en la mujer mayor que en el hombre. Esta pérdida prolongada produce osteoporosis
Magnesio
Un adulto normal tiene en su cuerpo entre 25 y 30 gramos de magnesio. De esa cantidad, más del 50 por ciento se encuentra en los huesos y el resto forma parte de todas las células y líquidos corporales. Ocupa, luego del potasio, el segundo lugar en el interior celular. Es un elemento esencial para las numerosas reacciones químicas que ocurren dentro del organismo e interviene en la producción de la energía que necesitamos para desarrollar nuestras actividades.
Los requerimientos diarios son de 350 miligramos para el varón y 300 miligramos en la mujer, que se debe incrementar a 450 miligramos en el periodo de embarazo y lactancia.
Los elementos químicos han formado parte de nuestro cuerpo y de todo ser vivo desde siempre y no hubiese sido posible de la vida sin su existencia. La ciencia descubre y explica lo que la “Inteligencia de la Naturaleza” utiliza para el desarrollo de la materia.
