Elemental, mi querido Watson

Las reacciones de síntesis y las de análisis son quizá las más importantes en química. Ambos tipos de reacciones podrían describirse en forma muy simple. En las de síntesis, dos sustancias reaccionan entre sí y producen una tercera —es decir, desaparecen dos y aparece una—. Por el contrario, en las reacciones de análisis, una sola sustancia reacciona (mediante calor o electricidad) para producir dos sustancias  —es decir, desaparece una y aparecen dos.

Mediante reacciones sucesivas de síntesis, es posible preparar sustancias cada vez más y más complejas. Y, al revés, mediante las de análisis se pueden preparar sustancias cada vez más simples.

Las posibilidades, en cuanto a diversidad y complejidad en la síntesis de nuevas sustancias, parecen no tener límites. Se estima que, cada año, se añaden unos diez millones de sustancias químicas al arsenal de que dispone el hombre. En la actualidad, dicho arsenal está formado por más de 144 millones de sustancias.

Sin embargo, en el otro sentido, el del análisis, sí existe un límite. De esos 144 millones de sustancias, 118 no presentan reacciones de descomposición. Es decir, son las sustancias más simples de todas. Reaccionan con otras para generar sustancias más complejas, pero no se pueden descomponer para formar sustancias más simples.

A estas sustancias simples se les llama sustancias elementales y, a partir de ellas, se pueden sintetizar todas las demás, llamadas sustancias compuestas.

Las sustancias elementales se llaman así porque constan únicamente de átomos del mismo tipo, es decir, están constituidas por átomos de un mismo elemento químico. En cambio, las sustancias compuestas constan, por lo menos, de dos tipos de átomos; es decir, están formadas por varios elementos químicos.

Sustancia elemental y elemento químico no son sinónimos.

Sustancia elemental y elemento químico no son sinónimos. Un elemento químico es una entidad simbólica que sirve para representar los átomos de distinto tipo. Mientras que las sustancias elementales pertenecen al mundo de la materia y a una escala macroscópica, los elementos químicos son propios del mundo de las ideas y a una escala nanoscópica.

Existen 118 elementos distintos. Lo que distingue a un elemento de otro es el número de protones (llamado número atómico) que tiene en su núcleo. A cada uno se le ha dado un nombre y un símbolo químico y se acostumbra agruparlos en la llamada Tabla Periódica de los Elementos. El flúor es uno de ellos.

 

¡Ubícate!

Los elementos en la Tabla Periódica están ordenados de acuerdo con su número atómico. El flúor, F, se ubica en la novena casilla (donde se cruzan la columna 17, la del grupo de los halógenos, y el segundo renglón, el periodo número 2). El número de casilla corresponde precisamente al número de protones. Esto indica que los átomos de flúor tienen nueve protones en su núcleo. Es lo que los hace iguales.

Como todos los átomos de los demás elementos, los de flúor consisten en un corazón (core en inglés) que contiene el núcleo atómico y todos los electrones internos, y una zona (con un radio unas diez mil veces mayor que el del núcleo), donde se mueven los electrones de la última capa, la llamada capa de valencia. Como corresponde a todos los elementos del grupo 17, el flúor tiene siete electrones de valencia. Su símbolo químico es F. Es el elemento más reactivo de todos y forma compuestos con prácticamente todo el resto de los elementos, incluyendo dos gases nobles: el xenón y el radón.

Fluorita

El flúor se presenta en la naturaleza formando parte de varias sustancias compuestas. Los principales minerales que contienen dichas sustancias son: la fluorita, la criolita, la fluorapatita y la lepidolita. Esto quiere decir que –como ocurre para la mayoría de los elementos–,  en la naturaleza no existe la sustancia elemental de flúor, sino que el ser humano aprendió a obtenerla mediante reacciones químicas.

Por otro lado, la sustancia elemental flúor es una sustancia gaseosa con olor desagradable y picante que consiste en moléculas diatómicas, F2. Fue obtenida, por primera vez, mediante la electrólisis de fluoruro ácido de potasio, KHF2 disuelto en fluoruro de hidrógeno anhidro, HF. El descubrimiento de este elemento le valió al químico francés Henry Moissan el Premio Nobel de Química en 1906.

En la actualidad, la principal fuente de flúor es la fluorita, CaF2. Es probable que los romanos hayan utilizado la fluirita como fundente. Su nombre deriva de la palabra latina fluere que significa fluir. Así, el propio flúor tomó su nombre por provenir del mineral que hacía fluir los metales. México ocupa el segundo lugar como productor de fluorita, sólo detrás de China.

 

El amor en la Tabla Periódica

En el mundo de los seres humanos, cuando dos individuos se atraen, se suele decir que hay una gran afinidad entre ellos, análogo a la conocida afinidad química que explica la solubilidad entre las sustancias (similar disuelve a similar). Sin embargo, en el mundo de las reacciones químicas (no en el de la solubilidad), las cosas ocurren exactamente al revés: son los distintos los que se atraen y los que reaccionan entre sí… ¡no los iguales!).

La Tabla Periódica es, en sí misma, una escala de reactividad. Arriba a la derecha, se encuentran los elementos que tienden a atraer los electrones hacia sí y que se resisten a perderlos. En cambio, abajo a la izquierda, se ubican los elementos que más fácilmente pierden electrones y que, en consecuencia, les cuesta más trabajo capturar electrones. El parámetro que mide este comportamiento es la electronegatividad, χ.

Conectar a los de la esquina superior derecha con los de la inferior izquierda conduce, literalmente, a una relación explosiva.

El flúor es precisamente el elemento que está más arriba y a la derecha en la Tabla Periódica, que lo hace junto con el cesio, Cs –su contraparte de la esquina inferior izquierda–, el más reactivo de todos los elementos. La química del flúor, los compuestos que forma, sus usos y aplicaciones están marcados por enorme reactividad.

En química, cuando dos sustancias muy reactivas reaccionan entre sí, las sustancias que se forman son mucho menos reactivas.

En química, cuando dos sustancias muy reactivas reaccionan entre sí, las sustancias que se forman son mucho menos reactivas. En el argot químico decimos que se neutralizan. El flúor, por sí mismo, no es muy útil puesto que es muy reactivo y muy peligroso. Pero, a partir de él se pueden obtener un gran número de sustancias muy útiles para la sociedad.

 

Usos y aplicaciones

Los aplicaciones del flúor son sumamente diversas:

  • La fluorita y la criolita, Na3AlF6, se utiliza para disminuir la temperatura de fusión de los metales en la producción del acero y del aluminio, exactamente del mismo modo que lo hacen los anticongelantes en los automóviles.
  • La fluorita también se aprovecha en la fabricación de lentes y prismas de gran calidad óptica para microscopios y telescopios.
  • El ácido fluorhídrico, HF, se usa en el grabado de vidrio, en la producción de refrigerantes, de criolita sintética y en la síntesis de distintos compuestos orgánicos e inorgánicos.
  • El HF también es materia prima en la producción de hexafluoruro de uranio, UF6, para la industria nuclear.
  • El fluoruro de sodio, NaF, se utiliza como aditivo en las pastas dentales. El ion fluoruro, F, sustituye al ion hidróxido de la hidroxiapatita (el material de que está hecho el esmalte dental) para formar la fluoroapatita que es muchísimo más resistente a la formación de caries.

Déjalo fluir…

El noveno elemento de la tabla periódica, el más agresivo de todos, da lugar a sustancias estables y pacíficas (fundentes, catalizadores, materias primas, materiales de todo tipo) que permiten fluir al mundo. C2

 

VOLVER A LA TABLA PERIÓDICA

Sobre el autor

Facultad de Química, UNAM

Realizó sus estudios de doctorado (1995) en Química Inorgánica en la Facultad de Química de la UNAM. Por su destacada trayectoria en docencia, recibió en 2018 el Premio Nacional de Química “Andrés Manuel del Río”.

POR:

Realizó sus estudios de doctorado (1995) en Química Inorgánica en la Facultad de Química de la UNAM. Por su destacada trayectoria en docencia, recibió en 2018 el Premio Nacional de...

2 Comentarios

    • Luz Maria Del Razo -

    • 18 febrero, 2019 - 12:53 pm

    Bien por la divulgación, no solo del flúor sino de la tabla periódica. Discrepo absolutamente en el calificativo de “pacifico” que el autor hace a las sales de fluoruro. Existen millones de personas que ingieren agua de pozo contaminada con fluoruro por el subsuelo rico en minerales que lo contienen. La gran exposición a fluoruro ha sido subestimada en México y otros lugares del mundo Recomiendo la lectura de la información del siguiente vinculo: .https://www.dropbox.com/s/z9pt1fo1rvcpsk2/A%20Libro%20Ars%C3%A9nico%20y%20fluoruro%20en%20agua%20VF.pdf?dl=0

    • Vicente Luis Rivera Melo -

    • 14 febrero, 2019 - 03:02 am

    Bonito resumen, breviario o análisis de este elemento, felicidades, ojalá hubiera hecho algún trabajo similar en Prepa porque llevé esta materia. A lo mejor, me hubiera gustado más la química… “Y me refiero a la maestra….” De todas las materias. Pero es padre. Gracias… Espero siguientes artículos. Me gustará leerlos.
    Saludos!!! VLRMM

Deja un Comentarios

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *