Los elementos que respiramos

Dentro de la serie que estamos haciendo sobre los elementos de la tabla periódica, hoy vamos a repasar los elementos que se encuentran en el aire que respiramos. En la canción “Aire”, del grupo de pop español Mecano, se cita la composición del aire:

“Aire, soñé por un momento que era aire,

oxígeno, nitrógeno y argón,

sin forma definida, ni color

fui aire, volador.”

Bien, pues vamos a aprender un poco más de estos elementos de los que nos hablaba Mecano, pero añadiendo además el neón (Ne).

OXÍGENO

Su símbolo químico es O y su número atómico es el 8.

¿Quién no conoce algo del oxígeno? Probablemente sea el primer elemento químico del que oímos hablar en nuestra vida. Ya cuando somos bien pequeños nos hablan de él, de que lo respiramos, de que es necesario para vivir… Pero es que además de ser esencial para la vida, es un elemento muy abundante. Constituye casi la mitad en peso (49%) de la corteza terrestre. También está presente en la hidrosfera y la atmósfera, donde supone la quinta parte del total. Además, es el tercer elemento más abundante del universo.

Pero en este post en concreto hablamos del oxígeno como elemento que respiramos. Sí, respiramos aire y un 21% de ese aire que respiramos es oxígeno, en su forma molecular, es decir, O2. Pero en el aire, además de O2 también podemos encontrar la forma triatómica, O3, que seguro que os suena más por su otro nombre: ozono.

Historia

Se considera que el oxígeno fue descubierto en 1772 de manera independiente y simultánea por dos químicos. Uno era el farmacéutico y químico sueco de origen alemán, Carl Wilhelm Scheele y el otro el químico inglés Joseph Priestley. Sin embargo, fue el famoso químico francés Lavoisier en 1777 el que primero comprendió el papel del oxígeno en la combustión y acuñó este nombre para el elemento químico. Curiosamente, el nombre de oxígeno se puede decir que fue un error. Ese nombre significa “generador de ácidos” ya que en época de Lavoisier se pensaba que todos los ácidos contenían oxígeno, hoy sabemos que no es así.

Propiedades

El oxígeno es el elemento químico con peso atómico 8 y símbolo químico O. A temperatura ambiente es un gas incoloro e inodoro. Además, es soluble en agua.

El oxígeno es un elemento muy reactivo. Esto quiere decir que tiene mucha facilidad para “combinarse” con otros elementos y formar compuestos. Así, forma parte de los silicatos, los carbonatos y los óxidos, por ejemplo. Por no hablar del agua. ¿Quién no conoce la fórmula del agua? Ese H2O es casi universal.

En su forma de ozono, el oxígeno presente en la atmósfera actúa evitando que llegue un exceso de luz ultravioleta del sol hasta la Tierra.

El oxígeno y la vida

Bueno, el papel del oxígeno en la vida ya sabéis que es esencial. Sin embargo, eso lo contaremos en el siguiente post sobre los elementos de la tabla periódica, “Los Elementos en el Cuerpo Humano”. Así que aquí solamente os contamos que cuando respiramos, el oxígeno llega a nuestros pulmones, a través del árbol respiratorio. En los pulmones, concretamente en los alveolos, pasa a la sangre, por medio de un proceso que se denomina difusión. Así, el torrente sanguíneo distribuye el oxígeno por todos y cada uno de los rincones del cuerpo. Pero el oxígeno no viaja disuelto en la sangre, sino que va unido a una proteína transportadora cuyo nombre seguro que os suena también, la hemoglobina. Una vez que el oxígeno llega a las células, estas lo utilizan en la producción de energía, como os contaremos en el próximo post.

Obtención y aplicaciones

Solo nos referimos aquí a su obtención industrial. Hay varias maneras de obtener oxígeno, pero las más sencillas son licuar el aire y hacer una destilación fraccionada o bien por electrólisis del agua (H2O).

El oxígeno así obtenido tiene diversas aplicaciones industriales, tales como la producción de aceros o su uso en sopletes especiales para alcanzar altas temperaturas (sopletes de oxiacetileno, por ejemplo). Otra aplicación curiosa es el empleo de oxígeno líquido como combustible para los cohetes espaciales. También se utiliza con fines medicinales o para determinados deportes (submarinismo, alpinismo).

NITRÓGENO

 

Su símbolo químico es N y su número atómico el 7. El nitrógeno es el elemento más abundante en el aire que respiramos, puesto que es el 78% de la atmósfera terrestre. Aparte de como gas, este elemento aparece en muchos compuestos, como nitratos, nitritos o moléculas orgánicas, como las proteínas.

Historia

Resulta bastante complicado atribuir a un solo investigador el descubrimiento del nitrógeno. Hasta el siglo XVIII se pensaba, con la excepción de algunas mentes preclaras, como Leonardo Da Vinci, que el aire era un elemento, una sustancia uniforme. Fue en la década de 1770 cuando varios investigadores dilucidaron que el aire estaba compuesto por al menos dos sustancias diferentes, oxígeno y nitrógeno. Si bien se considera que fue Daniel Rutherford en 1772 el que descubrió el nitrógeno (tío, por cierto, del novelista Walter Scott, el autor de Ivanhoe, entre otras novelas), parece ser que al menos otros tres científicos realizaron el mismo hallazgo de manera casi simultánea, por lo que es justo citarles aquí también. Se trata de Joseph Priestley y Carl Wilhelm Scheele, de los que ya hemos hablado en el punto del oxígeno, y del inglés Henry Cavendish.

Propiedades

El nitrógeno es un gas incoloro, inodoro y no tóxico.

Tiene dos isótopos, 14N y 15N, si bien en reacciones nucleares se pueden producir otros isótopos.

El nitrógeno tiene un papel biológico muy importante, pero eso os lo explicaremos en el próximo post de esta serie. Por ahora, baste recordar solo la presencia de nitrógeno en las proteínas y los ácidos nucleicos o el papel del óxido de nitrógeno (NO) en el sistema cardiovascular, inmunitario y el sistema nervioso central.

Obtención y aplicaciones

El nitrógeno líquido se obtiene por la destilación del aire líquido (la atmósfera es una fuente casi inagotable de nitrógeno). También puede obtenerse por descomposición de amoniaco (1000 ºC) en presencia de níquel en polvo.

El principal uso del nitrógeno es la fabricación de amoníaco, por medio del proceso de Haber-Bosch.

Además, se emplea como refrigerante. Todo aquel que haya trabajado en algún laboratorio en el que trabaje con muestras biológicas habrá tenido que manejar en algún momento nitrógeno líquido para conservar estas muestras durante largo tiempo.

También se utiliza en explosivos y fertilizantes.

 

ARGÓN

Su símbolo químico es Ar y su número atómico es 18. Supone un 1% de la atmósfera terrestre, por lo que podemos afirmar que es un elemento bastante abundante. La atmósfera de la Tierra es la única fuente de argón en nuestro planeta. Sin embargo, podemos encontrar trazas de este gas en minerales y meteoritos.

Historia

A finales del siglo XIX se pensaba que la química del aire ya era bien conocida y que no tenía mucho sentido buscar en él nuevos elementos. El argón no se descubrió hasta 1894, cuando el físico John Strutt (Lord Rayleigh) y el químico William Ramsay anunciaron su descubrimiento en un encuentro de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia. Este descubrimiento supuso una revolución en relación con la tabla periódica, puesto que no “rellenaba” un hueco en la tabla propuesta por Mendeleev, como era lo habitual, sino que inauguraba un nuevo grupo, el de los gases nobles. El sistema periódico estaba formado por seis períodos (filas) completos, por lo que, si el argón inauguraba una nueva columna, un nuevo grupo, ¡aún faltaban por descubrir al menos otros cinco nuevos elementos para acabar cada período! En tan solo seis años se descubrieron lo gases nobles que “faltaban”. En 1904, ambos fueron galardonados con el premio Nobel, de física para Strutt y de química para Ramsay.

Propiedades

Se trata de un gas noble (no reactivo, por tanto), incoloro, inodoro, insípido, no inflamable, no tóxico.

Obtención y aplicaciones

El argón se produce generalmente como subproducto de la separación criogénica del aire. Es decir, se licúa el aire y a partir de ahí se realiza una destilación fraccionada (luego hay que purificarlo).

El argón tiene importancia como gas industrial. De hecho, el argón tiene numerosas aplicaciones industriales, tales como:

  • Iluminación
  • Forma parte de los medidores Geiger de radiación.
  • Fabricación de acero inoxidable (corte y soldadura de metales, para evitar que se produzcan óxidos)

  • En medicina (láser azul de argón) donde se utiliza en criocirugía y cirugía oftálmica.
  • En el proceso de vinificación, para evitar que el vino se avinagre.
  • Para proteger libros y documentos de la oxidación del aire (museos)

Por otra parte, la determinación la cantidad de isótopos de argón (datación potasio argón) atrapado en rocas y fósiles se utiliza como herramienta en geocronología, es decir, para datar la antigüedad de esas muestras.

 

NEÓN

Su símbolo químico es Ne y su número atómico el 10. El neón es, tras el argón, el gas noble más abundante en la atmósfera terrestre.

Historia

Poco después del descubrimiento del kriptón en 1898, los químicos ingleses William Ramsay y Morris Travers descubrieron el neón. Para ponerle nombre, Ramsay le preguntó a su hijo de 13 años… novum, que significa nuevo en latín, fue su propuesta. La idea era buena, pero para adaptarlo a los nombres de los otros gases nobles ya descubiertos, argón y kriptón, lo denominaron neón, procedente de la palabra griega neos, que también significa nuevo.

Propiedades

Al igual que en el caso del argón, estamos hablando de un gas noble. Es incoloro e inodoro.

Obtención y aplicaciones

Al igual que el argón, solo se obtiene de la destilación fraccionada del aire licuado. Generalmente se obtiene como subproducto durante la obtención de oxígeno a partir de aire licuado.

El neón se emplea en señales luminosas hechas con tubos de vacío. Se trata de tubos rellenados con neón (y un poco de argón) y que tienen unos electrodos, de tal manera que cuando se aplica un voltaje elevado, se produce una descarga en el gas que provoca una emisión de luz intensa de color rojo anaranjado. El color que se obtiene se puede variar realizando modificaciones en la composición del gas o del cristal.

El neón también se puede utilizar como gas refrigerante.

Y con este último elemento ya conocéis todos los elementos que respiramos continuamente.

Fuentes:

Encyclopedia of the Elements

By | 2019-12-03T17:15:15+00:00 diciembre 4th, 2019|Dciencia Química, Divulgación, portada, Temas|0 Comments

About the Author:

Alberto Morán
Licenciado en farmacia por la Universidad Complutense de Madrid. Realicé mi tesis doctoral en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Farmacia. Posteriormente hice un Máster en Dirección de Empresas Biotecnológicas. Trabajé casi un año en una consultoría de biotecnología. Posteriormente fui investigador y docente en la Universidad Complutense de Madrid durante siete años. Mi carrera investigadora se desarrolló en el estudio de los mecanismos moleculares del cáncer (colon y pulmón esencialmente). En noviembre de 2012 abandoné definitivamente el laboratorio. En la actualidad soy titular de una oficina de farmacia.

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