Propiedades y Aplicaciones de Elementos Químicos Esenciales: Arsénico, Antimonio, Bismuto y Oxígeno

Propiedades y Aplicaciones de Elementos Químicos Esenciales

En el vasto universo de la química, ciertos elementos destacan por sus propiedades únicas y su relevancia en diversas aplicaciones industriales y biológicas. A continuación, exploraremos las características fundamentales de algunos de ellos: el arsénico, el antimonio, el bismuto y el oxígeno.

Arsénico (As, Z=33)

El arsénico se presenta raramente en estado sólido, principalmente en forma de sulfuros. Pertenece al grupo de los metaloides, elementos que exhiben propiedades intermedias entre metales y no metales.

Este elemento se utiliza en la fabricación de semiconductores y como componente clave en semiconductores III-V, como el arseniuro de galio.

El arsénico presenta tres formas alotrópicas:

• Gris (o metálico): Es la forma más estable en condiciones normales. Posee una estructura romboédrica, es un buen conductor del calor pero un pobre conductor eléctrico. Su densidad es de 5,73 g/cm³, es deleznable y pierde su lustre metálico al exponerse al aire.
• Amarillo
• Negro

Todas las formas alotrópicas, excepto la gris, carecen de lustre metálico y presentan muy baja conductividad eléctrica. Por lo tanto, el elemento se comportará como metal o no metal en función, básicamente, de su estado de agregación.

Químicamente, el arsénico no reacciona con el ácido clorhídrico en ausencia de oxígeno, pero sí lo hace con el ácido nítrico caliente (ya sea diluido o concentrado) y con otros oxidantes fuertes como el peróxido de hidrógeno, el ácido perclórico, etc. Es insoluble en agua, aunque muchos de sus compuestos sí lo son.

Aunque es un elemento químico esencial para la vida, tanto el arsénico elemental como sus compuestos son extremadamente venenosos.

Antimonio (Sb, Z=51)

Este elemento semimetálico presenta cuatro formas alotrópicas. Su forma estable es un metal blanco azulado. El antimonio negro y el amarillo son formas no metálicas inestables.

Principalmente, se emplea en aleaciones metálicas y algunos de sus compuestos se utilizan para conferir resistencia al fuego, en pinturas, cerámicas, esmaltes, la vulcanización del caucho y en fuegos artificiales.

El antimonio, en su forma elemental, es un sólido cristalino, fundible, quebradizo y de color blanco plateado. Presenta una conductividad eléctrica y térmica baja, y se evapora a bajas temperaturas. Este elemento semimetálico se asemeja a los metales en su aspecto y propiedades físicas, pero se comporta químicamente como un no metal. También puede ser atacado por ácidos oxidantes y halógenos.

El antimonio es calcófilo, presentándose comúnmente junto a azufre y otros metales como plomo, cobre y plata.

Bismuto (Bi, Z=83)

Es un metal del bloque p, pesado, quebradizo y de color blanco cristalino. Químicamente, se asemeja al antimonio y al arsénico (aunque estos últimos suelen considerarse semimetales).

Se obtiene como subproducto del refinado de cobre (Cu), plomo (Pb) y estaño (Sn).

Es el metal con mayor diamagnetismo y, después del mercurio, es el elemento con la menor conductividad térmica.

Oxígeno (O, Z=8)

En su forma molecular más frecuente, el O₂, es un gas a temperatura ambiente. Es uno de los elementos más importantes en la química orgánica y participa de forma crucial en el ciclo energético de los seres vivos, siendo esencial en la respiración celular de los organismos aeróbicos.

Es un gas incoloro, inodoro e insípido.

Existe una forma molecular formada por tres átomos de oxígeno, el ozono (O₃), que es un potente oxidante y componente importante de la atmósfera terrestre.

En condiciones normales de presión y temperatura (CNPT), el oxígeno se encuentra en estado gaseoso formando moléculas diatómicas (O₂). A pesar de ser inestables, se generan durante la fotosíntesis de las plantas y son posteriormente utilizadas por los animales en la respiración (ver ciclo del oxígeno).

También se puede encontrar en forma líquida en laboratorios. Si alcanza una temperatura inferior a -219 °C, se convierte en un sólido cristalino de color azul.