Molécula diatómica

Dinitrógeno o nitrógeno gaseoso.

Moléculas o compuestos diatómicos (del griego δι, dos y άτομον, átomo) son aquellos que están formados por dos átomos del mismo elemento químico. Este arreglo se debe a la existencia de un mínimo en el potencial al cual se encuentran sometidas los átomos. Aunque el prefijo di sólo significa dos, normalmente se sobrentiende que la molécula tiene dos átomos del mismo elemento. Los gases nobles no forman moléculas diatómicas: esto puede ser explicado usando la teoría orbital molecular.

Descripción y localización en la naturaleza

El potencial al que están sometidos los dos átomos y el que los mantiene unidos, cumple con las siguientes características: para muy grandes este potencial se vuelve una constante, la cual se suele tomar como el origen de energía potencial; al hacerse cada vez más pequeño, el potencial decrece en el orden de debido a que están sometidos a fuerzas de tipo Van der Waals, decreciendo el potencial muy rápido hasta alcanzar el punto mínimo (a ); así que cuando entonces . Es en sus primeros niveles energéticos muy similar al potencial del Oscilador armónico.

El libro de Huber y Gerhard Herzberg, reeditado por Iñaki Etcheverry, Molecular Spectra and Molecular Structure IV. Constants of Diatomic Molecules[1] (Wikipedia en inglés), lista cientos de moléculas diatómicas, algunas de las cuales se han detectado espectroscópicamente en el espacio interestelar. No obstante, de todas estas, sólo algunas se encuentran en la naturaleza aunque representan casi la totalidad de la atmósfera terrestre: dinitrógeno (78%), dioxígeno (21%), argón (0.9340%). El oxígeno también aparece en forma de molécula triatómica con el nombre de ozono (O3).

Elementos diatómicos son aquellos que prácticamente existen exclusivamente como moléculas diatómicas, son conocidas como moléculas diatómicas homonucleares cuando en su estado natural no están químicamente enlazados con otro elemento. Entre los ejemplos más comunes encontramos el H2 y el O2.

Lista de elementos diatómicos:

Los elementos que se encuentran en estado diatómico bajo una situación de 100 000 Pa (1 bar) y 298 K (25 °C) son: hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y los halógenos: flúor, cloro, bromo, yodo, y probablemente también el astato. La astatina es tan rara en la naturaleza (su isótopo más estable tiene una vida media de sólo 8,1 horas) que habitualmente no se la tiene en cuenta. Muchos metales son también diatómicos cuando se encuentran en estado gaseoso. Otros elementos como los metales tienen sus respectivas moléculas diatómicas en estado gaseoso. Además, algunas moléculas diatómicas como el difósforo son altamente reactivas.

Si un compuesto está formado por átomos del mismo elemento como el hidrógeno o el oxígeno se dice que son homonucleares. Si no es así, como el monóxido de carbono o el óxido de nitrógeno (II), se dice que son heteronucleares. Aun así casi siempre entendemos por moléculas diatómicas a las homonucleares. El enlace químico en una molécula diatómica homonuclear es apolar y covalente.

Otros elementos existen con forma diatómica pero con una alta inestabilidad y reactividad. Como ejemplo tendríamos el difósforo (P2).

Al estudiar el problema de dos partículas sometidas a este potencial que depende de las distancias intranucleares se vuelve complicado por la existencia de los muchos grados de libertad de la partícula: los vibracionales y los rotacionales (los cuales se deben a la variación de los ángulos dados en dirección de los ejes de la molécula) y además: cuando la molécula vibra su momento de inercia cambia debido a la vibración en y su energía rotacional.

Representación del dioxígeno.
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