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Berilio – Protones – Neutrones – Electrones – Configuración electrónica

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El berilio es un metal duro y grisáceo que se encuentra naturalmente en rocas minerales, carbón, suelo y polvo volcánico.

El berilio tiene una gran sección transversal de dispersión para neutrones de alta energía, alrededor de 6 graneros para energías superiores a aproximadamente 10 keV. Por lo tanto, funciona como reflector de neutrones y moderador de neutrones, reduciendo la velocidad de los neutrones a la energía térmica. Dado que el berilio tiene un umbral de energía muy bajo para la emisión de neutrones, se puede utilizar como fuente de neutrones en reactores nucleares. La fuente Sb-Be se basa en la reacción (γ, n) (es decir, emite fotoneutrones). El contenido de berilio en la corteza terrestre es de 2,6 ppm. Es uno de los elementos más tóxicos, por lo que causa daño a los pulmones humanos y otros organismos. Se encuentra en hasta 30 minerales diferentes.

El berilio se extrae más comúnmente del mineral berilo, que se sinteriza con un agente de extracción o se funde en una mezcla soluble.

Protones y neutrones en Berilio

Número de protón - Número atómicoEl berilio  es un elemento químico con número atómico  4, lo que significa que hay 4 protones en su núcleo. Número total de protones en el núcleo se llama el  número atómico  del átomo y se le da el  símbolo Z . La carga eléctrica total del núcleo es, por tanto, + Ze, donde e (carga elemental) es igual a  1,602 x 10-19  culombios .

El número total de  neutrones  en el núcleo de un átomo se llama el  número de neutrones  del átomo y se le da el  símbolo N . Número de neutrones más el número atómico es igual al número de masa atómica:  N + Z = A . La diferencia entre el número de neutrones y el número atómico se conoce como  exceso de neutrones : D = N – Z = A – 2Z.

Para los elementos estables, suele haber una variedad de isótopos estables. Los isótopos son nucleidos que tienen el mismo número atómico y, por lo tanto, son el mismo elemento, pero difieren en el número de neutrones. El número de masa de isótopos típicos de berilio es 9. 

Isótopos principales del Berilio

El berilio (4Be) tiene 12 isótopos conocidos, pero solo uno de estos isótopos (9Be) es estable y un nucleido primordial. Como tal, el berilio se considera un elemento monoisotópico. El berilio natural, salvo una ligera contaminación por radioisótopos cosmogénicos, es berilio-9 isotópicamente puro, que tiene un espín nuclear de 3/2. El berilio es único por ser el único elemento monoisotópico con un número par de protones y un número impar de neutrones.

Isótopos estables

Isótopo Abundancia Número de neutrones
9Be 100% 5

Isótopos inestables típicos

Isótopo Media vida Modo de decaimiento Producto
7Be 53,22 (6) d captura de electrones 7Li
10Be 1,51(4)×106 a desintegración beta 10B

Electrones y configuración electrónica

El número de electrones en un átomo eléctricamente neutro es el mismo que el número de protones en el núcleo. Por lo tanto, el número de electrones en el átomo neutro de berilio es 4. Cada electrón está influenciado por los campos eléctricos producidos por la carga nuclear positiva y los otros electrones negativos (Z – 1) en el átomo.

Dado que el número de electrones y su disposición son responsables del comportamiento químico de los átomos, el  número atómico  identifica los diversos elementos químicos. La configuración de estos electrones se deriva de los principios de la mecánica cuántica. El número de electrones en las capas de electrones de cada elemento, particularmente la capa de valencia más externa, es el factor principal para determinar su comportamiento de enlace químico. En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden de número atómico creciente Z.

La configuración electrónica del  berilio  es  [He] 2s2 .

Los posibles estados de oxidación son  +1; +2 .

El berilio  reacciona con ácidos y con agua para formar hidrógeno gaseoso. Reacciona brevemente con el oxígeno del aire para formar   óxido de berilio (BeO). El  óxido de berilio forma una capa delgada en la superficie del metal que evita que el metal reaccione más con el oxígeno.

Un átomo de berilio tiene la configuración electrónica [He] 2s2. El estado de oxidación predominante del berilio es +2; el átomo de berilio ha perdido sus dos electrones de valencia. Se han encontrado estados de oxidación más bajos, por ejemplo, en compuestos bis (carbeno). El comportamiento químico del berilio es en gran parte el resultado de sus pequeños radios atómicos e iónicos. Por lo tanto, tiene potenciales de ionización muy altos y una fuerte polarización mientras está unido a otros átomos, razón por la cual todos sus compuestos son covalentes.

Compuesto más común de Berilio

El berilio de cobre , también conocido como  bronce de berilio , es una aleación de cobre con 0,5 a 3% de berilio. El berilio de cobre es el  más duro y  resistente de todas las aleaciones de cobre (UTS hasta 1400 MPa), en condiciones de tratamiento térmico completo y trabajo en frío. Combina  alta resistencia  con  cualidades no magnéticas  y  antichispas  y es similar en propiedades mecánicas a muchos aceros aleados de alta resistencia pero, en comparación con los aceros, tiene una mejor resistencia a la corrosión (similar al cobre puro).

Acerca de los protones

protónUn protón  es una de  las partículas subatómicas  que forman la materia. En el universo, los protones son abundantes y constituyen  aproximadamente la mitad  de toda la materia visible. Tiene  una carga eléctrica positiva (+ 1e)  y una masa en reposo igual a 1,67262 × 10 −27  kg ( 938,272 MeV / c 2 ), marginalmente más ligera que la del neutrón pero casi 1836 veces mayor que la del electrón. El protón tiene un radio cuadrático medio de aproximadamente 0,87 × 10 −15  m, o 0,87 fm, y es un fermión de espín ½.

Los protones  existen en los núcleos de los átomos típicos, junto con sus contrapartes neutrales, los neutrones. Los neutrones y protones, comúnmente llamados  nucleones , están unidos en el núcleo atómico, donde representan el 99,9 por ciento de la masa del átomo. La investigación en física de partículas de alta energía en el siglo XX reveló que ni el neutrón ni el protón  no son  los bloques de construcción más pequeños de la materia.

Acerca de los neutrones

Un neutrón  es una de  las partículas subatómicas  que forman la materia. En el universo, los neutrones son abundantes y constituyen  más de la mitad  de toda la materia visible. No tiene  carga eléctrica  y una masa en reposo igual a 1,67493 × 10-27 kg, marginalmente mayor que la del protón pero casi 1839 veces mayor que la del electrón. El neutrón tiene un radio cuadrático medio de aproximadamente 0,8 × 10-15 m, o 0,8 fm, y es un fermión de espín ½.

Los núcleos atómicos están formados por protones y neutrones, que se atraen entre sí a través de  la fuerza nuclear , mientras que los protones se repelen entre sí a través de  la fuerza eléctrica  debido a su carga positiva. Estas dos fuerzas compiten, lo que lleva a la estabilidad de varios núcleos. Solo hay ciertas combinaciones de neutrones y protones, que forman  núcleos estables .

Los neutrones estabilizan el núcleo , porque se atraen entre sí y a los protones, lo que ayuda a compensar la repulsión eléctrica entre los protones. Como resultado, a medida que aumenta el número de protones,  se necesita una proporción cada vez mayor de neutrones a protones  para formar un núcleo estable. Si hay demasiados o muy pocos neutrones para un número determinado de protones, el núcleo resultante no es estable y sufre  una desintegración radiactiva . Los isótopos inestables se  desintegran a través de varias vías de desintegración radiactiva, más comúnmente desintegración alfa, desintegración beta o captura de electrones. Se conocen muchos otros tipos raros de desintegración, como la fisión espontánea o la emisión de neutrones. Cabe señalar que todas estas vías de desintegración pueden ir acompañadas de  la posterior emisión de Radiación gamma . Las desintegraciones alfa o beta puras son muy raras.

Acerca de los electrones y la configuración de los electrones

La tabla periódica es una representación tabular de los elementos químicos organizados sobre la base de sus números atómicos, configuraciones electrónicas y propiedades químicas. La configuración electrónica es la distribución de electrones de un átomo o molécula (u otra estructura física) en orbitales atómicos o moleculares. El conocimiento de la  configuración electrónica  de diferentes átomos es útil para comprender la estructura de la tabla periódica de elementos.

Todo sólido, líquido, gas y plasma está compuesto por átomos neutros o ionizados. Las  propiedades químicas del átomo  están determinadas por el número de protones, de hecho, por el número y la  disposición de los electrones . La  configuración de estos electrones se  deriva de los principios de la mecánica cuántica. El número de electrones en las capas de electrones de cada elemento, particularmente la capa de valencia más externa, es el factor principal para determinar su comportamiento de enlace químico. En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden de número atómico creciente Z.

Es el  principio de exclusión de Pauli  que requiere que los electrones de un átomo ocupen diferentes niveles de energía en lugar de que todos se condensen en el estado fundamental. El orden de los electrones en el estado fundamental de los átomos multielectrones comienza con el estado de energía más bajo (estado fundamental) y se mueve progresivamente desde allí hacia arriba en la escala de energía hasta que a cada uno de los electrones del átomo se le ha asignado un conjunto único de números cuánticos. Este hecho tiene implicaciones clave para la construcción de la tabla periódica de elementos.

configuración electrónica - bloques - elementosLas dos primeras columnas en el lado izquierdo de la tabla periódica son donde los  s  están siendo ocupados subniveles. Debido a esto, las dos primeras filas de la tabla periódica se denominan  bloque s . De manera similar, el  bloque p  son las seis columnas más a la derecha de la tabla periódica, el  bloque d  son las 10 columnas centrales de la tabla periódica, mientras que el  bloque f  es la sección de 14 columnas que normalmente se representa separada del cuerpo principal. de la tabla periódica. Podría ser parte del cuerpo principal, pero la tabla periódica sería bastante larga y engorrosa.

En el caso de átomos con muchos electrones, esta notación puede ser larga, por lo que se utiliza una notación abreviada. La configuración electrónica se puede visualizar como los electrones del núcleo, equivalentes al  gas noble  del período anterior, y los electrones de valencia (por ejemplo, [Xe] 6s2 para el bario).

Estados de oxidación

Los estados de oxidación se representan típicamente por números enteros que pueden ser positivos, cero o negativos. La mayoría de los elementos tienen más de un posible estado de oxidación. Por ejemplo, el carbono tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4.

La definición actual del estado de oxidación del Libro de Oro de la IUPAC es:

“El estado de oxidación de un átomo es la carga de este átomo después de la aproximación iónica de sus enlaces heteronucleares …”

y el término número de oxidación es casi sinónimo. Un elemento que no se combina con ningún otro elemento diferente tiene un estado de oxidación de 0. El estado de oxidación 0 ocurre para todos los elementos – es simplemente el elemento en su forma elemental. Un átomo de un elemento en un compuesto tendrá un estado de oxidación positivo si se le han eliminado electrones. De manera similar, la adición de electrones da como resultado un estado de oxidación negativo. También hemos distinguido entre los estados de oxidación posibles y comunes de cada elemento. Por ejemplo, el silicio tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4, pero solo -4, 0 y +4 son estados de oxidación comunes.

Resumen

Elemento Berilio
Numero de protones 4
Número de neutrones (isótopos típicos) 9
Numero de electrones 4
Configuración electronica [Él] 2s2
Estados de oxidación +1; +2

Tabla periódica de berilio

Fuente: www.luciteria.com

Propiedades de otros elementos

Berilio - Comparación de protones - Neutrones y electrones

Tabla periódica en resolución 8K

Otras propiedades del Berilio