¿Qué son los elementos monoatómicos y por qué existen?

Los elementos monoatómicos son un tipo especial de elementos químicos formados por átomos individuales. Es decir, son sustancias puras en las cuales todos los átomos son iguales entre sí, y además no presentan ningún tipo de enlace químico entre ellos.

La mayoría de estos elementos son muy abundantes y se pueden encontrar de forma natural en todo el universo. A pesar de que es un concepto sencillo, para poder comprenderlo bien es necesario comprender, en primer lugar, qué es un átomo, qué es un elemento químico y cómo reconocer a ambos.

El Átomo

En la base del concepto de los elementos monoatómicos está el átomo. Toda la materia está compuesta de pequeñísimas partículas invisibles llamadas átomos. Los átomos están formados por un núcleo en el que hay protones (con carga positiva) y neutrones (sin carg eléctrica), y una nube de electrones con carga negativa que se mueve a su alrededor. Las propiedades físicas y químicas de los átomos dependen del número de protones y electrones que contiene. De hecho, el número de protones en el núcleo determina a qué elemento químico pertenece un determinado átomo.

¿Qué es un elemento químico?

Se entiende por elemento químico a aquella sustancia pura que no puede descomponerse en otras sustancias más simples ni por medio de procesos físicos ni químicos. Desde el punto de vista microscópico, estas sustancias están formadas por una sola clase de átomos.

Los elementos químicos son los que se encuentran listados en la tabla periódica. Por cada elemento químico existe una clase de átomo diferente. Así, el elemento carbono está formado por átomos de carbono que son iguales entre sí, pero son diferentes a los átomos presentes en una muestra del elemento mercurio (ver fotografía), por ejemplo.

Los elementos químicos pueden presentarse de distintas formas:

• En algunos casos, los átomos de un elemento pueden formar especies en las que varios átomos se encuentran enlazados, formando así moléculas. Algunos ejemplos son el cloro gaseoso (Cl₂) el ozono (O₃) y el fósforo blanco (P₄).
• Otros elementos forman redes bidimensionales o tridimensionales covalentes con miles de átomos enlazados entre sí, tal como en el caso del grafito y el diamante (ambos formados por átomos de carbono).
• Luego están los metales, que forman cristales tridimensionales en los que cada átomo está rodeado de varios otros átomos iguales a él, y en los que están unidos por medio del enlace metálico.

Sin embargo, existen otros elementos en los que los átomos no forman ningún tipo de enlaces entre sí, como veremos a continuación.

Los elementos monoatómicos

Como vimos al principio, los elementos monoatómicos son aquellos elementos que, en condiciones ambientales, existen como átomos individuales. Monoatómico significa literalmente “que posee un solo átomo” (el prefijo mono- significa «uno»). En otras palabras, los elementos monoatómicos son aquellos que, en condiciones normales, no forman ningún tipo de enlace químico ni comparten electrones con otros átomos ni iguales ni diferentes a ellos mismos.

¿Por qué existen los elementos monoatómicos?

En un mundo en el que la gran mayoría de los elementos de la tabla periódica se encuentran bien sea unidos entre sí o enlazados a otros elementos, cabe hacerse la pregunta ¿Por qué existen los elementos monoatómicos?

La razón detrás de su existencia tiene que ver con la estructura de los átomos que conforman a estos elementos. Resulta que todos los elementos monoatómicos comparten una característica básica entre ellos: poseen configuraciones electrónicas mucho más estables que las de los demás elementos, lo que les permite existir sin necesidad de dar, recibir o compartir electrones con ningún otro átomo.

De hecho, la razón por la cual todos los demás elementos de la tabla periódica sí forman moléculas y compuestos químico en los cuales sus átomos intercambian electrones entre sí, es justamente porque, al hacerlo, adquieren la configuración electrónica de los elementos monoatómicos.

Propiedades de los elementos monoatómicos

• Son gases inertes a temperatura ambiente.
• Tienen puntos de fusión y ebullición muy bajos.
• Son elementos muy poco reactivos que no suelen combinarse con otros elementos.
• Dos de ellos son radiactivos, de los cuales uno es un elemento sintético (obtenido artificialmente).

Ejemplos de elementos monoatómicos

Los elementos monoatómicos son aquellos que pertenecen al grupo de los gases nobles. En otras palabras, corresponden a los 7 elementos del grupo 18 (antiguamente grupo VIII-A) de la tabla periódica, que son:

• Helio (He)
• Neón (Ne)
• Argón (Ar)
• Criptón (Kr)
• Xenón (Xe)
• Radón (Rn)
• Oganesón (Og)

¿Son los metales elementos monoatómicos?

Una duda frecuente entre estudiantes de química es si los metales se consideran elementos monoatómicos. La razón es que, al igual que los elementos monoatómicos, los metales siempre se representan simplemente con su símbolo químico, sin el uso de ningún subíndice que sugiera que forma moléculas.

Naturalmente, cualquiera que compare ambos casos sin ninguna información adicional llegaría a la misma conclusión. Sin embargo, como se mencionó hace un momento, los metales en realidad forman extensas redes cristalinas tridimensionales de millones de átomos enlazados entre sí por medio del enlace metálico. Lo que se representa en las reacciones no es más que su fórmula empírica (ya que, al no formar moléculas, no tienen fórmula molecular).

Entonces, los metales no son elementos monoatómicos. No comparten ninguna de las características propias de estos elementos ni pueden existir, en condiciones normales, como especies monoatómicas separadas unas de otras.

El «oro monoatómico»

Este es un buen momento para aclarar que, siendo un metal y sabiendo que los metales no son elementos monoatómicos, el oro tampoco lo es. En otras palabras, el oro monoatómico no existe. La aclaratoria viene del hecho de que, hace alrededor de 50 años, un granjero en Arizona, Estados Unidos, llamado David Hudson, declaró que había descubierto una nueva forma de materia a la que denominó «Elementos monoatómicos reorganizados orbitalmente» u ORMEs, por sus siglas en inglés. Según el granjero, metales como el oro, la plata y el aluminio pueden formar ORMEs que, supuestamente, tienen propiedades milagrosas.

Hoy en día, estos ORMEs se venden bajo diferentes nombres comerciales como curas milagrosas del cáncer, suplementos capaces de mejorar el funcionamiento del sistema nervioso y otra serie de afirmaciones sin fundamento científico.

A pesar de que los efectos de estas sustancias podrían incluso debatirse (aunque la consistencia científica es prácticamente inexistente), lo que sí es seguro es que de ninguna manera contienen ningún elemento monoatómico, mucho menos átomos individuales de metales de transición como el oro. Se trata únicamente de un nombre comercial engañoso.

Referencias

Cabot Pol F., P. F. (2019, julio). ORME´s (Orbitally Rearranged Monoatomic Elements). Recuperado de https://www.researchgate.net/publication/334452137_ORMEs_Orbitally_Rearranged_Monoatomic_Elements

La ocurrencia, preparación y propiedades de los gases nobles. (n.d.). recuperado de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1963

La tabla periodica. (2020, October 30). Recuperado de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1806

National Geographic España. (2021, 6 abril). National Geographic. Recuperado de https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/tabla-periodica-forma-ordenar-elementos-quimicos_15988