¿Qué es un elemento químico?

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Antes de Dalton un elemento era una sustancia pura que no se podía romper en dos o más sustancias más simples. Dalton cambió la definición por una sustancia que consiste en átomos idénticos. Pero en 1912 se descubren los isótopos. Y se encuentra, por ejemplo, que una muestra del elemento químico cloro Cl no consiste en átomos idénticos, puesto que está formada de una mezcla de isótopos de cloro, y los isótopos no son idénticos.

Para solventar el problema la IUPAC da dos acepciones para elemento químico.

  1. Un tipo determinado de átomo; todos los átomos con el mismo número de protones en el núcleo atómico.
  2. Una sustancia química pura compuesta de átomos con el mismo número de protones en su núcleo atómico.

Y hace esta aclaración: A veces, a la ‘sustancia química pura compuesta de átomos con el mismo número de protones en su núcleo atómico’ se la denomina ‘sustancia elemental’ para diferenciarla del ‘elemento químico’ definido en la primera acepción, pero en la mayoría de las ocasiones el término ‘elemento químico’ se usa para ambos conceptos.

Todo esto, un poco confuso, podemos interpretarlo como sigue, y nos referiremos a un caso concreto: el oxígeno.

Si todos los átomos de una muestra de materia tienen número atómico 8, entonces esa muestra es una muestra del elemento químico oxígeno independientemente de que esté en la forma de O, O2 u O3 o incluso una mezcla de ellos (1).

Es decir, un elemento químico no es una especie física concreta, sino una categoría o conjunto de especies que se caracterizan por consistir en un solo tipo de núcleos, todos con igual número de protones.

Así, el elemento químico oxígeno es el conjunto o categoría de todas las formas alotrópicas, isotópicas, iónicas… que se caracterizan por poseer átomos cuyos núcleos tienen número atómico 8: O, O2, O3, 17O, 18O, 16O17O, O2-, O2, O2=… Por eso, cabe decir, por ejemplo:

El oxígeno es un elemento químico que se presenta en la naturaleza en dos variedades alotrópicas: O2 y O3. Forma iones óxido, peróxido y superóxido. Se conocen muchos isótopos del oxígeno, pero el más estable es el 16O…

(Aparte de todo esto, la especie O se dice que es atómica y las especies  O2 y O3 moleculares, pero –insistimos– las tres son formas diferentes del mismo elemento químico, el oxígeno.)

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(1) W. H. Roundy, J. Chem. Ed., 66 (9) 1989

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