El nitrógeno negro

Todos los que hemos estudiado química en algún momento de nuestras vidas recordamos que el carbono o el oxígeno bajo altas presiones, tienen estructuras similares a elementos más pesados en el mismo grupo. Es una regla que se cumple excepto para el nitrógeno. Pero, ahora, la historia ha cambiado: a partir del nitrógeno, se ha creado una estructura cristalina que, en condiciones normales, se transforma en fósforo negro y arsénico y que contiene capas atómicas bidimensionales como las del grafeno, de gran interés para la electrónica de alta tecnología.

Muchas veces hemos hablado de que la tabla periódica de los elementos no está ordenada así, de cualquier forma, van en orden ascendente de acuerdo con su número de protones puesto que se evidencia que sus propiedades se repiten en los distintos períodos. Es decir, elementos con propiedades similares se colocan unos debajo de otros en la misma columna. De hecho, era la forma más fácil de aprenderlos (Litio, sodio, potasio, rubidio, cesio…).

Sin embargo, el nitrógeno no seguía del todo la regla. No mostraba estructuras similares a las de fósforo, arsénico y antimonio. Pues bien, según podemos leer aquí, investigadores del Instituto Bávaro de Investigación de Geoquímica y Geofísica Experimental y el Laboratorio de Cristalografía de la Universidad de Bayreuth, han hecho un descubrimiento inusual: a presiones y temperaturas muy altas, los átomos de nitrógeno forman una estructura cristalina que es característica del fósforo negro (de ahí, que los investigadores lo hayan denominado como nitrógeno negro).

El fósforo negro es una variante particular del fósforo y, también, su forma más estable y buen conductor de la electricidad (tiene un gran potencial como semiconductor para aplicaciones electrónicas), casi idéntico al grafeno. Esta estructura también se da en arsénico y antimonio. El material se compone de capas bidimensionales en las que los átomos de nitrógeno están en forma de zigzag uniforme. Al ser similar al grafeno, se muestra como una gran promesa de material para aplicaciones de alta tecnología. Pero solo puede existir en condiciones excepcionales de presión y temperatura bajo las cuales se produce en el laboratorio, en condiciones normales, se disuelve de inmediato. Debido a esto, las aplicaciones industriales a día de hoy no son factibles.

Los investigadoes han necesitado recrear condiciones realmente extremas para producir nitrógeno negro. Hablamos de una presión de compresión 1,4 millones de veces la presión atmosférica y la temperatura se elevó hasta los 4000 ºC.

Así pues, podemos decir que el nitrógeno no es un elemento excepcional, sigue la misma regla de la tabla periódica que el carbono y el oxígeno.

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