¿Por qué llamamos O2 oxígeno?

Question

Me han enseñado que el oxígeno es un elemento químico, en otras palabras, un cierto tipo de átomo que tiene 8 protones en su núcleo. Entonces, ¿por qué se llama O2 oxígeno? No es un tipo de átomo, sino más bien una molécula.

Answer 1

Creo que lo que puede resultar más útil es conocer un poco de la historia del descubrimiento de elementos y de la teoría atómica.

La primera sustancia pura que contenía solo el elemento oxígeno que se aisló fue el dióxido de oxígeno ($\ce{O2}$), en 1774, aunque se llamaba "aire desflogisticado" hasta 1777 cuando Lavoisier utilizó el término "oxígeno" por primera vez. Esto fue unos 30 años antes de que John Dalton propusiera la primera teoría atómica empírica. En ese entonces, apenas teníamos un entendimiento de la estequiometría, de modo que Dalton afirmó famosamente que la fórmula molecular del agua era $\ce{HO}$. Probablemente, el hecho de que el dióxido de oxígeno es una sustancia hecha de moléculas que contienen dos átomos de oxígeno no era un conocimiento generalizado hasta al menos 1811, con los experimentos de estequiometría de gases de Amadeo Avogadro.

Básicamente, por un tiempo, sabíamos que había una sustancia compuesta por un solo tipo de átomo, que no podía descomponerse en algo más simple. Esto encajaba con la definición entonces prevalente de un elemento; "una sustancia pura que no podía ser descompuesta en ninguna sustancia más simple". Sabíamos que el "oxígeno" de Lavoisier tenía que ser $\ce{O_n}$, para algún n, pero no teníamos razón para asumir $n \neq 1$ durante décadas. Para cuando descubrimos que $n = 2$, el nombre "oxígeno" ya se usaba ampliamente para referirse al dióxido de oxígeno. El hecho de que $n = 3$ también forme un compuesto estable en condiciones ambientales (ozono) tampoco se conocería hasta 1867. Una historia similar ocurrió con (di)nitrógeno, (octa)azufre, (tetra)fósforo, y así sucesivamente. Los únicos elementos que forman sustancias monoatómicas estables en condiciones razonables son los gases nobles.

Hay un aspecto interesante a considerar detrás de todo esto. Hay algunos (como Eric Scerri) que afirman que estamos haciendo un mal servicio a la Química al confundir las propiedades de los elementos y las sustancias puras que forman. Hoy en día, nuestra definición de un elemento depende únicamente del número de protones dentro de un núcleo atómico, sin hacer referencia a la reactividad o en qué forma se puede encontrar la sustancia pura. En este sentido, los elementos no tienen "reactividades", "puntos de fusión", etc.; estas son todas propiedades de las sustancias puras. Las únicas propiedades verdaderas de los elementos son cosas como la distribución electrónica, las energías de ionización, y así sucesivamente. Sin embargo, es común ver tablas periódicas que indican los puntos de fusión y ebullición de las sustancias puras de cada elemento químico, e incluso Wikipedia agrupa las propiedades físicas del dióxido de oxígeno con las propiedades atómicas del oxígeno elemental. Para bien o para mal, estamos atascados con esta sutil ambigüedad en la nomenclatura.

Answer 2

Técnicamente, $\ce{O2}$ es oxígeno molecular. $\ce{O}$, oxígeno atómico, solo existe bajo condiciones raras; por ejemplo, por un tiempo muy corto después de que la molécula se disocia por radiación, o donde la presión del aire es tan baja que el oxígeno disociado no encuentra rápidamente un compañero para recombinarse.

Cuando se hace referencia a un elemento, generalmente se encuentra en forma de moléculas o enlazado metálicamente, excepto en el caso de los gases inertes (usualmente). La forma amarilla común del azufre es como moléculas de $\ce{S8}$. Sin embargo, aún se considera azufre elemental, no un compuesto, porque todos los átomos son del mismo tipo.

Por cierto, comentarios posteriores indican cierta confusión con el número de protones, encontrados en el núcleo, y la nube de electrones, encontrada a su alrededor. Piense en un átomo como una bola esponjosa de algodón de azúcar (nube de electrones), con unos pocos cristales de azúcar (neutrones y protones) en el centro. Cuando los átomos se combinan para formar una molécula, solo el algodón de azúcar se une; los núcleos están separados, con el mismo número de protones y neutrones (aunque sin crutones) que en el elemento atómico. Los núcleos pueden combinarse, con la suficiente presión, y ese proceso es la fusión nuclear, que podría discutirse mejor en la sección de física de StackExchange.

En resumen, un elemento puede encontrarse en moléculas; sigue siendo un elemento.

Answer 3

Es simplemente un coloquialismo para facilitar la referencia. Es un poco como la forma en que llamamos a un montón de maíz, maíz. En lugar de maíz en el elote, como bromea el comediante Mitch Hedberg. Él dice que "maíz" debería significar "maíz en un elote", y un montón de granos de maíz debería llamarse "maíz fuera del elote", pero como encontramos "maíz fuera del elote" mucho más a menudo que un gran elote de maíz, simplemente lo llamamos maíz.

Cuanto más común es algo, menos probable es que se llame con precisión, y más probable es que se coloquialice.

Answer 4

Sería muy extraño intentar negar todas las alotropías de un elemento con el nombre de ese elemento, o requerir una descripción adicional como en las frases "oxígeno molecular" o (para excluir alotropías no modales) "oxígeno diatómico". ¿Por qué sería extraño? Porque puede requerir algunas descripciones muy específicas que rápidamente se vuelven distractorias, difíciles de acertar y poco importantes para el punto que quieres hacer. Esto es especialmente cierto si un elemento existe en múltiples alotropías, cuyas reacciones químicas de interés actual solo podrían preocuparse por el recuento total de átomos presentes.

Es fácil acostumbrarse a las formas monoatómicas y diatómicas de los elementos (los metales generalmente se tratan como ejemplos honorarios de los primeros), y olvidarse de criaturas como:

• $\ce{As4}$ y múltiples alotropías que no admiten una fórmula tan limpia (lo cual será un tema),
• $\ce{B12}$ y otras alotropías del boro
• $\ce{O3}$, $\ce{O4}$ y $\ce{O8}$
• $\ce{P2}$ vs $\ce{P4}$ y múltiples formas poliméricas de fósforo
• $\ce{Se8}$ y sus contrapartes cristalinas y poliméricas
• $\ce{S_n}$ donde $n$ puede ser cualquiera de $2$ a $9$, $15$, $18$ o $20$
• y algunos elementos que prácticamente no tienen alotropías naturales $X_{\mathrm{small}\,n}$ como el antimonio, el carbono, el germanio y el telurio.

¿Cómo te gustaría llamar a todos ellos?

Answer 5

"Oxígeno" es un conjunto que tiene "oxígeno atómico" y "oxígeno molecular" como elementos (de un conjunto). Es como preguntar por qué un "automóvil Ford" y un "automóvil Chevy", son llamados cada uno un "automóvil". Así que llamar "oxígeno atómico", "oxígeno" no es inconsistente. Tampoco es inconsistente llamar oxígeno "oxígeno molecular". Podemos agregar ozono a esto, ya que podemos decir, "el ozono es la forma triatómica del oxígeno". No hay inconsistencias aquí. Tu pregunta no es de ciencia, sino de gramática. Las formas singular y plural de los elementos químicos son las mismas. No decimos "oxígenos" o "aluminios" a menos que estemos hablando de una propiedad como "el punto de fusión de los oxígenos es...". Esta pregunta realmente no pertenece aquí, sino que pertenece a la categoría de gramática inglesa.