2.3.3 Elementos contaminantes

Antimonio. El antimonio se emplea en aleaciones, metal de imprenta, baterías, cerámica y textiles. El envenenamiento se produce por ingestión, inhalación de vapores y principalmente por un gas llamado estibina.  Arsénico. Se emplea en venenos para hormigas, insecticidas, pinturas, medicamentos y vidrio. 

Es uno de los elementos más venenosos que hay, así como sus compuestos, todos sin excepción.    Azufre. Principalmente sus óxidos SO2 Y SO3 contaminan el aire y con agua producen la lluvia ácida.

Substancias tales como derivados clorados de azufre, sulfatos, ácidos, son corrosivos. El gas H2S es sumamente tóxico y contaminan el aire. El azufre es empleado en algunos medicamentos para la piel.

 Bromo. Sus vapores contaminan el aire, además sus compuestos derivados son lacrimógenos y venenosos. 

 Cadmio. Metal tóxico que se origina en la refinación del zinc; también proviene de operaciones de electrodeposición y por tanto contamina agua y aire. Contenido en algunos fertilizantes y contamina el suelo.  

Cloro. Sus vapores contaminan el aire y son corrosivos. Se le emplea en forma de cloratos para blanquear la ropa, para lavados bucales, para cerillos. Los cloratos son solubles en agua y la contaminan además de formar mezclas explosivas con compuestos orgánicos.

  Cromo. El cromo y sus compuestos son perjudiciales al organismo, pues destruyen todas las células. Se le emplea en síntesis orgánicas y en la industria del acero. Un cromato soluble contamina el agua. 

 Fósforo. El fósforo blanco o amarillo es muy venenoso. El fósforo rojo no lo es, pero se encuentra contaminado por el blanco. Se emplea fósforo en síntesis, pinturas, fertilizantes, plaguicidas, ocasionando contaminación de aire, suelo y agua. El gas PH3 es muy venenoso y los vapores de compuestos orgánicos fosforados contaminan el aire. 

 Manganeso. Se emplea en la manufactura del acero y de pilas secas. La inhalación de polvos y humos conteniendo manganeso causa envenenamiento. También contamina el agua y atrofia el cerebro
. 
Mercurio. Metal de gran utilidad por ser líquido, pero contamina el agua, aire y causa envenenamiento. Las algas lo absorben, luego los peces y finalmente el hombre. Los granos lo retienen y finalmente el hombre los come. 
  
 Plomo. El plomo se acumula en el cuerpo conforme se inhala del aire o se ingiere con los alimentos y el agua. La mayor parte del plomo que contamina el aire proviene de las gasolinas para automóviles, pues se requiere para proporcionarle propiedades antidetonantes. 

También se le emplea en pinturas, como metal de imprenta, soldaduras y acumuladores. Por su uso el organismo se ve afectado de saturnismo. Sus sales son venenosas como el acetato. 

2.3.1 Abundancia de los elementos en la naturaleza 

Comúnmente se agrupan los elementos en Metales y No-Metales. Los metales son elementos que tienen generalmente brillo metálico, son maleables, dúctiles, buenos conductores del calor y de la electricidad; la propiedad fundamental que justifica la clasificación, es que sus óxidos al combinarse con el agua forman hidróxidos. Los no-metales son elementos químicos que con el oxígeno forman óxidos, que se combinan con el agua para constituir ácidos; estos óxidos se conocen con el nombre de anhídridos. 
  
La tabla periódica nos muestra que los elementos están agrupados de modo tal que parece indicar su distribución en la naturaleza. En la parte superior están los gases que constituyen la atmósfera como en nitrógeno y el oxígeno. En el centro están las sales y el agua, si se toma en cuenta que los extremos de la tabla se cierran y se unen los metales alcalinos con los halógenos. En la parte inferior están los metales que en forma de minerales se encuentran en el interior de la tierra

2.3 Aplicación: Impacto económico o ambiental de algunos elementos

El hierro es un metal de color blanco-grisáceo muy dúctil y maleable. Cuando se le coloca en un campo magnético adquiere la propiedad de atraer los cuerpos magnéticos. El oxígeno del aire en presencia húmeda se combina con él, produciendo el hidrato férrico llamado herrumbre. Cuando se le cubre con una capa de zinc se le conoce como fierro galvanizado y cubierto con el estaño forma la hojalata. En sus combinaciones con los demás elementos se le encuentra unido con dos valencias positivas y con tres; en el primer caso las sales llevan el nombre de ferrosas y en el segundo el de férricas.

Uso: Se le emplea en la industria, arte y medicina. Para fabricar acero, cemento, fundiciones de metales no ferrosos; la sangre lo contiene en la hemoglobina.
Flúor. El flúor es el elemento electronegativo más activo de todos los conocidos; debido a su actividad química intensa no se encuentra libre en la naturaleza, sino en forma de compuestos naturales o minerales, entre los que debemos recordar la fluorita (CaF2) y la criolita (NaAlF6); Ambos minerales son muy usados, el primero para la preparación del ácido fluorhídrico y el segundo para la obtención del aluminio. Uso: Con el flúor se obtienen ciertos compuestos orgánicos halogenados como el teflón, nombre comercial del poli tetrafluoretileno, este compuesto es un plástico muy resistente a las temperaturas elevadas, a los ácidos y a la acción de los disolventes, se emplea para recubrir: sartenes, tuberías, aviones, etc.  Fósforo.

 El fósforo (palabra de origen griego que significa "llevo luz"), elemento no metálico, que por su gran actividad química no se encuentra libre en la naturaleza, sino que abunda en forma de minerales. Los huesos y los dientes encierran alrededor de 50
% de fosfato de calcio. Muchos terrenos contienen pequeñas cantidades de fosfatos solubles que son necesarias para el desarrollo de las plantas. Uso: Es la materia prima en la fabricación de las cerillas, bajo la forma de fósforo rojo o en la de quisulfuro de fósforo (P4S3). Tiene aplicaciones para la elaboración de detergentes, plásticos, lacas, explosivos, refinación de azúcar, industria textil, fotografía, fertilizantes, cerámicas, pinturas, alimentos para ganados y aves.
Mercurio. Se encuentra nativo en la naturaleza, metal líquido a temperatura ambiente de color blanco brillante, resistente a la corrosión y buen conductor eléctrico. Uso: Se le emplea en la fabricación de instrumentos de precisión, baterías, termómetros, barómetros, amalgamas dentales, armas para preparar cloro, sosa caústica, medicamentos insecticidas, fungicidas y bactericidas.
Plata.
La plata es un metal blanco, no es duro. Se encuentra en forma nativa, generalmente en las rocas cuarzosa, pero en pequeñas cantidades. Es el mejor conductor del calor y de la electricidad. Uso: Su uso tradicional ha sido en la acuñación de monedas y manufactura de vajillas y joyas. Se emplea en fotografías, aparatos eléctricos, aleaciones, soldadura.
 La producción de plata en México se obtiene como subproducto del beneficio de sulfuros de plomo, cobre y zinc que la contienen. Recientemente se ha substituido su uso en monedas por la aleación cobre-níquel.
Plomo. El plomo es un metal blando y muy pesado, de bajo punto de fusión, bajo límite elástico, resistente a la corrosión, se le obtiene del sulfuro llamado galena PbS.
Uso: El plomo se usa en la manufactura de acumuladores; en la fabricación de metales para chumaceras; en la copelación de la plata, en la fabricación de tubos y de soldaduras, en la elaboración de tipos de imprenta, en la fabricación del litargirio y del minio.
Oro.
Es seguramente este metal el más antiguamente conocido por el hombre. El oro es un metal amarillo, relativamente blando que funde a más de 1000 oC, es el metal más maleable y dúctil de los conocidos. Al estado puro es blando, para su uso de joyería y en monedas, se hace una aleación con el cobre.
Las monedas de oro de todas las naciones tienen la misma ley: 90 de oro en 100 de aleación. Las aleaciones de oro se expresan en quilates, el oro puro es de 24 quilates. Usos:
El oro se emplea en gran escala para la acuñación de monedas y para la fabricación de joyas. En odontología se usa porque es un metal inalterable, es atacado únicamente por el agua regia.

2.2.6 Electronegatividad 

La electronegatividad, es una medida relativa del poder de atracción de electrones que tiene un átomo cuando forma parte de un enlace químico. Su unidad es el pauling ya que fue Linus C. Pauling quien estableció esta escala. En un grupo la electronegatividad disminuye de arriba hacia abajo y en un período aumenta de izquierda a derecha. Así, el elemento más electronegativo es el flúor (4.0), le sigue el oxígeno (3.5), luego el cloro (3.0), etcétera. 

Variación de Electronegatividades en Grupos y Período de la tabla periódica. 

2.2.5 Número de oxidación  

Número de oxidación o estado de oxidación, es el número de electrones que gana o pierde un elemento cuando se combina para adquirir la configuración de un gas noble inmediato.    
Debido a la gran inactividad química de los gases nobles, se considera que su configuración electrónica es estable y tiende a ser adoptada por los demás elementos cuando entra en reacción. Los gases nobles poseen ocho electrones de valencia acomodados en ns2np6, con excepción del helio que sólo tiene dos colocados en 1s. Cuando un átomo neutro se combina puede perder electrones y adquiere un número de oxidación positivo, tantas veces positivos como electrones haya perdido, o puede ganar electrones adquiriendo un número de oxidación negativo cuyo valor es igual al número de electrones ganados. 

 Los elementos de los grupos I A, II A y III A, que tienen 1, 2 y 3 electrones de valencia respectivamente, cuando se combinan tienden a perderlos para adquirir la configuración electrónica del gas noble inmediato. Los miembros de la familia I A presentan número de oxidación 1+, los de la II A el de 2+ y el grupo III A el estado de oxidación 3+.  

Los elementos del grupo IV A pueden perder o ganar electrones; sin embargo, generalmente comparten electrones con otros átomos. Los números de oxidación característicos son 4+ ó 4-.  
En los grupos V A, VI A y VII A existe una tendencia general a ganar electrones para adquirir la configuración electrónica del gas noble inmediato. Estos elementos muestran número de oxidación de 3- la quinta familia, 2- la sexta y 1- la séptima. Estos elementos, excepto el flúor y el oxígeno, por ser los más electronegativos, pueden perder electrones y tener números de oxidación positivos. La tendencia a perder electrones y tener números de oxidación positivos.  

2.2.4 Afinidad electrónica

La afinidad electrónica es la cantidad de energía absorbida por un átomo aislado en fase gaseosa para formar un ión con una carga eléctrica de -1.

Si la energía no es absorbida, sino liberada en el proceso, la afinidad electrónica tendrá, en consecuencia, valor negativo tal y como sucede para la mayoría de los elementos químicos; en la medida en que la tendencia a adquirir electrones adicionales sea mayor, tanto más negativa será la afinidad electrónica. De este modo, el flúor es el elemento que con mayor facilidad adquiere un electrón adicional, mientras que el mercurio es el que menos.

Aunque la afinidad electrónica parece variar de forma caótica y desordenada a lo largo de la tabla periódica, se pueden apreciar patrones. Los no metales tienen afinidades electrónicas más bajas que los metales, exceptuando los gases nobles que presentan valores positivos por su estabilidad química, ya que la afinidad electrónica está influida por la regla del octeto.

2.2.3 Energía de ionización

La energía de ionización, potencial de ionización o EI es la energía necesaria para separar un electrón en su estado fundamental de un  átomo en estado gaseoso. La reacción puede expresarse de la siguiente forma:  
Siendo   los átomos en estado gaseoso de un determinado elemento químico;  , la energía de ionización y   un electrón.

Esta energía corresponde a la primera ionización. El segundo potencial de ionización representa la energía precisa para sustraer el segundo electrón; este segundo potencial de ionización es siempre mayor que el primero, pues el volumen de un ion positivo es menor que el del átomo y la fuerza electrostática atractiva que soporta este segundo electrón es mayor en el ion positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear.

El potencial o energía de ionización se expresa en electrón-voltio, Julios o en kilo Julios por mol (kJ/mol). 

1 eV = 1,6 × 10-19 C × 1 V = 1,6 × 10-19 J 

En los elementos de una misma familia o grupo, el potencial de ionización disminuye a medida que aumenta el número atómico, es decir, de arriba abajo. 

Sin embargo, el aumento no es continuo, pues en el caso del berilio y el nitrógeno se obtienen valores más altos que lo que podía esperarse por comparación con los otros elementos del mismo período. Este aumento se debe a la estabilidad que presentan las configuraciones s2 y s2 p3,respectivamente. 
La energía de ionización más elevada corresponde a los gases nobles, ya que su configuración electrónica es la más estable, y por tanto habrá que proporcionar más energía para arrancar los electrones.