Boro.

Características y propiedades. Tiene el aspecto de un polvo amorfo marrón oscuro, de gran dureza (raya al rubí) y no reacciona fácilmente con el oxígeno, ni con el agua, ni con los ácidos y bases diluidos.

Se puede obtener boro cristalino disolviendo boro en aluminio fundido y enfriando lentamente. El boro cristalino es parecido al diamante en el aspecto y las propiedades ópticas, y es casi tan duro como él.

Aunque el boro tenga valencia +3 y su posición en el Sistema Periódico indicaría un gran parecido con el aluminio, es realmente mucho más semejante al carbono y al silicio en sus propiedades químicas.

Su caracter semiconductor aumenta con la temperatura. En sus compuestos, el boro actúa como un no metal, pero difiere de ellos en que el boro puro es un conductor eléctrico, como los metales y como el grafito (carbono). Al rojo, se combina directamente con el nitrógeno para formar nitruro de boro (BN), y con el oxígeno para formar óxido de boro (B₂O₃). Con los metales forma boruros, como el boruro de magnesio (Mg₃B₂).

Masa Atómica	10,811 uma
Punto de Fusión	2573 K
Punto de Ebullición	4200 K
Densidad	2340 kg/m³
Dureza (Mohs)	9,5
Potencial Normal de Reducción	- 0,89V B(OH)3 | B
Conductividad Térmica	27,4 J/m s ºC
Conductividad Eléctrica	0,0 (mOhm.cm)-1
Calor Específico	1291,62 J/kg ºK
Calor de Fusión	22,2 kJ/mol
Calor de Vaporización	504,5 kJ/mol
Calor de Atomización	573,0 kJ/mol de átomos
Estados de Oxidación	-3, +1, +2, +3
1ª Energía de Ionización	800,6 kJ/mol
2ª Energía de Ionización	2427 kJ/mol
3ª Energía de Ionización	3659,7 kJ/mol
Afinidad Electrónica	26,7 kJ/mol
Radio Atómico	0,98 Å
Radio Covalente	0,82 Å
Radio Iónico	B+3 = 0,20 Å
Volumen Atómico	4,6 cm³/mol
Polarizabilidad	3 ų
Electronegatividad (Pauling)	2,04

Impacto ambiental. Cuando se forman hidruros de boro llamados boranos, todos ellos tienen un nivel de toxicidad bastante altos.

Impacto económico. Se usa para fabricar vidrios de borosilicato (p. ej. Pyrex) y esmaltes, principalmente de utensilios de cocina.

También se usa para obtener aceros especiales, de gran resistencia al impacto, y otras aleaciones. Debido a su gran dureza se emplea, en forma de carburo, para fabricar abrasivos.

El boro tiene varias aplicaciones importantes en el campo de la energía atómica. Se usa en instrumentos diseñados para detectar y contar las emisiones de neutrones. A causa de su gran capacidad de absorción de neutrones, es empleado como amortiguador de control en reactores nucleares y como un material constituyente de los escudos de neutrones.

El ácido bórico diluido se utiliza como antiséptico para los ojos y la nariz. Antiguamente se empleaba el ácido bórico para conservar los alimentos, pero se ha prohibido este uso por sus efectos perjudiciales para la salud. El carburo de boro se usa como abrasivo y agente aleador.

Estado nativo. El boro ocupa el 38º lugar en abundancia de los elementos en la corteza terrestre. No se encuentra libre en la Naturaleza. Las fuentes para la obtención de compuestos de boro han sido tradicionalmente el bórax Na₂B₄0₇, en el lago Bórax de California y el ácido bórico (H₃BO₃) presente en las solfataras toscanas.

Más recientemente han tomado importancia como minerales de boro la colemanita (Ca₂B₆O₁₁•5H₂O) en Estados Unidos y la boracita (Mg₇ Cl₂B₁₆O₃₀) en Alemania.

Carbono.

Características e importancia. Las tres formas de carbono elemental existentes en la naturaleza (diamante, grafito y carbono amorfo) son sólidos con puntos de fusión extremadamente altos, e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias. Las propiedades físicas de las tres formas difieren considerablemente a causa de las diferencias en su estructura cristalina. En el diamante, el material más duro que se conoce, cada átomo está unido a otros cuatro en una estructura tridimensional, mientras que el grafito consiste en láminas débilmente unidas de átomos dispuestos en hexágonos.

El carbono amorfo se caracteriza por un grado de cristalización muy bajo. Puede obtenerse en estado puro calentando azúcar purificada a 900 °C en ausencia de aire.

El carbono tiene la capacidad única de enlazarse con otros átomos de carbono para formar compuestos en cadena y cíclicos muy complejos. Esta propiedad conduce a un número casi infinito de compuestos de carbono, siendo los más comunes los que contienen carbono e hidrógeno. Sus primeros compuestos fueron identificados a principios del siglo XIX en la materia viva, y debido a eso, el estudio de los compuestos de carbono se denominó química 'orgánica'. A temperaturas normales, el carbono se caracteriza por su baja reactividad. A altas temperaturas, reacciona directamente con la mayoría de los metales formando carburos, y con el oxígeno formando monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2).

Masa Atómica	12,0107 uma
Punto de Fusión	3800 K
Punto de Ebullición	5100 K
Densidad	3513 kg/m³
Dureza (Mohs)	0,8 (grafito)
Potencial Normal de Reducción	+ 0,52 V CO | C solución ácida
Conductividad Térmica	1,59 J/m s ºC
Conductividad Eléctrica	0,7 (mOhm.cm)-1
Calor Específico	689,70 J/kg ºK
Calor de Vaporización	355,8 kJ/mol
Calor de Atomización	717,0 kJ/mol de átomos
Estados de Oxidación	-4, -3, -2, -1, +1, +2, +3 , +4
1ª Energía de Ionización	1086,4 kJ/mol
2ª Energía de Ionización	2352,6 kJ/mol
3ª Energía de Ionización	4620,4 kJ/mol
Afinidad Electrónica	153,9 kJ/mol
Radio Atómico	0,914 Å
Radio Covalente	0,77 Å
Radio Iónico	C-4 = 2,60 Å C+4 = 0,15 Å
Volumen Atómico	4,58 cm³/mol
Polarizabilidad	1,8 ų
Electronegatividad (Pauling)	2,55

Impacto ambiental. El dióxido de carbono es un componente importante de la atmósfera y la principal fuente de carbono que se incorpora a la materia viva. Por medio de la fotosíntesis, los vegetales convierten el dióxido de carbono en compuestos orgánicos de carbono, que posteriormente son consumidos por otros organismos.

Impacto económico. El diamante, además de su conocido empleo en joyería, se usa para fabricar herramientas de corte y taladros. El grafito se utiliza para fabricar minas de lápices, para obtener fibras de carbono de gran ligereza, resistencia y elasticidad utilizadas en la elaboración de piezas de alta tecnología para la industria, el deporte, etc. También se utiliza en la elaboración de algunos tipos de pinturas.

La acción de los rayos cósmicos sobre el nitrógeno atmosférico produce el isótopo radiactivo ¹⁴C, emisor de partículas beta con un período de semidesintegración de 5.730 años. Este isótopo se usa como datador para determinar la antigüedad de algunos objetos. La técnica se basa en comparar la cantidad de ¹⁴C presente en una muestra con la presencia media actual de este isótopo. La utilización a gran escala como combustible, debido a la producción de monóxido y dióxido de carbono, constituye un grave problema de contaminación acentuando lo que conocemos como efecto invernadero. En las plantas nucleares se utiliza como moderador de neutrones.

Estado natural. El carbono es un elemento ampliamente difundido en la naturaleza, aunque sólo constituya aproximadamente el 0,025% de la corteza terrestre, en la que se encuentra principalmente en forma de carbonatos.

Nitrógeno.

Características e importancia. Es un gas relativamente inerte, incoloro, inodoro e insípido y de menor densidad que el aire que está constituido por moléculas diatómicas N₂. Puede condensarse en un líquido incoloro, que puede a su vez comprimirse en un sólido cristalino incoloro. El nitrógeno existe en dos formas isotópicas naturales, y artificialmente se han preparado cuatro isótopos radioactivos. Sus moléculas son muy difíciles de disociar El nitrógeno se combina con otros elementos únicamente a presiones o temperaturas muy altas. Se convierte a una forma activa sometiéndolo a una descarga eléctrica a baja presión.

El nitrógeno así producido es muy activo, combinándose con los metales alcalinos y con el vapor de cinc, cadmio, mercurio y arsénico para formar nitruros, con muchos hidrocarburos para formar ácido cianhídrico y cianuros y con el hidrógeno con el que forma amoníaco. El nitrógeno activado vuelve a nitrógeno ordinario pasado aproximadamente un minuto. En sus compuestos presenta todos los estados de valencia entre - 3 y +5. amoníaco, hidracina e hidroxilamina representan compuestos en que la valencia del nitrógeno es -3, -2 y -1, respectivamente. Los óxidos de nitrógeno se forman con nitrógeno en todos los estados positivos de valencia.

Masa Atómica	14,00674 uma
Punto de Fusión	77,36 K
Punto de Ebullición	77,4 K
Densidad	1026 kg/m³
Potencial Normal de Reducción	+ 1,24 V NO3 - | ½N2 solución ácida
Conductividad Térmica	0,03 J/m s ºC
Conductividad Eléctrica	0,0 (mOhm.cm)-1
Calor Específico	1032,46 J/kg ºK
Calor de Fusión	0,7 kJ/mol
Calor de Vaporización	6,0 kJ/mol
Calor de Atomización	473,0 kJ/mol de átomos
Estados de Oxidación	-3, -2, -1, +1, +2, +3 , +4, +5
1ª Energía de Ionización	1402,3 kJ/mol
2ª Energía de Ionización	2856 kJ/mol
3ª Energía de Ionización	4578 kJ/mol
Afinidad Electrónica	7 kJ/mol
Radio Atómico	0,92 Å
Radio Covalente	0,75 Å
Radio Iónico	N-3 = 1,71 Å N+3 = 0,16 Å N+5 = 0,11 Å
Volumen Atómico	17,3 cm³/mol
Polarizabilidad	1,1 ų
Electronegatividad (Pauling)	3,04

Impacto ambiental. El nitrógeno constituye cuatro quintos (78,03%) del volumen del aire. Es inerte y actúa como agente diluyente del oxígeno en los procesos de combustión y respiración. Es un elemento importante en la nutrición de las plantas. Ciertas bacterias del suelo fijan el nitrógeno y lo transforman (por ejemplo, en nitratos) para poder ser absorbido por las plantas, en un proceso llamado fijación de nitrógeno. En forma de proteína es un componente importante de las fibras animales.

Impacto económico. Uno de los usos principales es la fabricación de fertilizantes, aunque también se utiliza para preparar explosivos, algunos colorantes y para la fabricación del amoníaco. También se usa para inflar los paquetes que contienen alimentos, como patatas fritas, y mantenerlos frescos más tiempo ya que se evita su descomposición por el oxígeno y otras sustancias.

El nitrógeno líquido se usa en la investigación para reducir temperaturas y en algunos tratamientos dermatológicos. Con el descubrimiento reciente de materiales cerámicos que llegan a ser superconductores en el punto de ebullición del nitrógeno, su uso como refrigerante ha aumentado considerablemente. Debido a su inercia se utiliza en algunos procesos para producir una atmósfera protectora que impida la evolución de reacciones no deseadas. Mezclado con el oxígeno, el óxido nitroso se usa como anestésico para algunos tipos de cirugía.

Estado nativo. El nitrógeno supone aproximadamente el 78,03% del volumen de la atmósfera. El elemento se presenta en estado combinado en minerales como KNO₃ y NaNO₃ , que son los productos comercialmente importantes.