¿Qué son los calcógenos o anfígenos?
Los calcógenos o anfígenos son elementos químicos que pertenecen al grupo o a la familia del oxígeno de la tabla periódica. Se encuentran en el grupo VIA o 16, ubicado en el lado derecho, o bloque p.
El cabezal del grupo, como su nombre lo indica, lo ocupa el elemento oxígeno, que se diferencia física y químicamente de sus elementos del mismo grupo. La palabra ‘calcógeno’ deriva de la palabra griega chalcos, que significa cobre.
Muchos químicos han nombrado estos elementos como formadores de cenizas, tizas, bronces y cadenas. No obstante, la más acertada interpretación corresponde a la de ‘formadores de minerales’.
Así, los calcógenos se caracterizan por estar presentes en innumerables minerales, como los silicatos, fosfatos, óxidos, sulfuros, seleniuros, etc.
Por otro lado, la palabra ‘anfígeno’ quiere decir ‘capaz de formar compuestos ácidos o básicos’. Un ejemplo sencillo de esto está en el hecho de que existen óxidos ácidos y básicos.
El oxígeno no solo puede encontrarse en el aire que se respira, sino que también forma parte del 49% de la corteza terrestre. Por eso, no basta con mirar las nubes para tenerlo de frente, y para contemplar la máxima manifestación física de los calcógenos, es necesario visitar una montaña o una mena.
En la imagen superior se muestra la columna o grupo con todos sus elementos, encabezada por el oxígeno. Nombrándolos en orden descendiente se tiene: oxígeno, azufre, selenio, telurio y polonio.
Aunque no se muestre, debajo del polonio se ubica el elemento sintético, radiactivo, y el segundo más pesado después del oganesón: livermorio (Lv).
Oxígeno
El oxígeno se encuentra en la naturaleza principalmente como dos alótropos: O2, oxígeno molecular o diatómico, y O3, ozono. Es gas bajo condiciones terrestres y se obtiene de la licuefacción del aire. En estado líquido, presenta tonalidades azuladas pálidas, y en forma de ozono puede formar sales de color café rojizo llamadas ozónidos.
Azufre
Presenta naturalmente veinte alótropos diferentes, siendo el más común de todos, el S8, “la corona de azufre”. El azufre es capaz de formar consigo mismo moléculas cíclicas o cadenas helicoidales con enlace covalente S-S-S… A esto se le conoce como catenación.
En condiciones normales es un sólido amarillo, cuyas coloraciones rojizas y verdosas dependen del número de átomos de azufre que componen la molécula. En fase gaseosa, únicamente, se encuentra como molécula diatómica S=S, S2, semejante al oxígeno molecular.
Selenio y telurio
El selenio forma cadenas más cortas que el azufre, pero con la diversidad estructural suficiente para encontrarse alótropos de color rojo, grisáceo cristalino y negro amorfo.
Algunos lo consideran un metaloide, y otros un elemento no metálico. Sorprendentemente, es esencial para los organismos vivos, pero a muy bajas concentraciones.
El telurio, por otra parte, cristaliza como un sólido grisáceo y posee características y propiedades de un metaloide. Es un elemento muy escaso en la corteza terrestre, hallándose en reducidísimas concentraciones en minerales raros.
Polonio
De todos los calcógenos, es el único elemento metálico, pero, al igual que sus 29 isótopos (y otros más), es inestable, altamente tóxico y radiactivo. Se encuentra como elemento traza en algunos minerales de uranio y en el humo del tabaco.
Propiedades
Configuración electrónica y estados de valencia
Todos los calcógenos poseen la misma configuración electrónica: ns2np4. Tienen, por tanto, seis electrones de valencia. Al estar en el bloque p, al lado derecho de la tabla periódica, tienden más a ganar electrones que a perderlos, por ello, ganan dos electrones para completar su octeto de valencia, y adquieren como consecuencia una valencia de -2.
Asimismo, pueden perder sus seis electrones de valencia, quedando con un estado de +6.
Los estados de valencia posibles para los calcógenos varían de -2 a +6, siendo estos dos los más comunes. A medida que se desciende por el grupo (del oxígeno al polonio), aumenta la tendencia de los elementos de adoptar estados de valencia positivos, lo que es igual a un incremento del carácter metálico.
El oxígeno, por ejemplo, adquiere casi en todos sus compuestos un estado de valencia de -2, excepto cuando forma enlaces con el flúor, obligándolo a perder electrones debido a su mayor electronegatividad, adoptando un estado de valencia de +2 (OF2). Los peróxidos también son un ejemplo de compuestos donde el oxígeno tiene valencia de -1 y no -2.
Carácter metálico y no metálico
Cuando se desciende por el grupo, aumentan los radios atómicos, y con ellos se modifican las propiedades químicas de los elementos. Por ejemplo, el oxígeno es un gas, y termodinámicamente es más estable como molécula diatómica O=O, que como “cadena oxigenada” O-O-O-O…
Es el elemento de mayor carácter no metálico del grupo y, por ende, forma compuestos covalentes con todos los elementos del bloque p y con algunos metales de transición.
El carácter no metálico disminuye conforme el carácter metálico aumenta. Esto se refleja en las propiedades físicas como los puntos de ebullición y fusión, los cuales van aumentando desde el azufre hasta el polonio.
Otra característica del incremento del carácter metálico es el aumento de las configuraciones cristalinas de los compuestos formados por el telurio y el polonio.
Compuestos
Se menciona a continuación de manera general algunos compuestos formados por los calcógenos.
Hidruros
-H₂O
-H2S
De acuerdo a la nomenclatura IUPAC, se le nombra como sulfuro de hidrógeno, y no hidruro de azufre, ya que el H carece de una valencia de -1.
-H2Se
Igualmente, se le nombra como seleniuro de hidrógeno, al igual que el resto de los hidruros.
-H2Te
-H2Po
El hidruro de oxígeno es agua. Los otros son malolientes y venenosos, siendo el H2S el más conocido de todos, incluso en la cultura popular.
Sulfuros
Todos tienen en común el anión S2- (los más simples). Entre ellos se tienen:
-MgS
-FeS
-CuFeS2
-Na2S
-BaS
Del mismo modo, existen selenuros, Se2-, telenuros, Te2-, y polonuros, Po2-.
Halogenuros
Los calcógenos pueden formar compuestos con los halógenos (F, Cl, Br, I). Algunos de ellos son:
-TeI2
-S2F2
-OF2
-SCl2
-SF6
-SeBr4
Óxidos
Finalmente están los óxidos. En ellos el oxígeno tiene una valencia de -2, y pueden ser iónicos o covalentes (o tener características de ambos). Se tienen, por ejemplo, los siguientes óxidos:
-SO2
-TeO2
-Ag2O
-Fe2O3
-H₂O (óxido de hidrógeno)
-SeO3
Existen otros cientos de miles de compuestos, los cuales involucran estructuras sólidas interesantes. Además, pueden presentar polianiones o policationes, en especial para los casos del azufre y el selenio, cuyas cadenas pueden adquirir cargas positivas o negativas e interaccionar con otras especies químicas.
Referencias
- Chalcogens. Advameg. Recuperado de chemistryexplained.com.