Calcogen és el nom que reben els elements químics del grup 16 de la taula periòdica, constituït per: oxigen (O), sofre (S), seleni (Se), tel·luri (Te), poloni (Po) i livermori (Lv). La configuració electrònica de la seva capa de valència és ns² np4. Aquest grup també era anomenat amb el terme obsolet amfigen.
Grup 16 Període 2 O 3 S 4 Se 5 Te 6 Po 7 Lv
El nom del grup fou proposat pels químics alemanys Wilhelm Blitz (1877-1943) i el seu company Werner Fischer (1902-2001) de l'Institut de Química Inorgànica de la Universitat de Hannover, Baixa Saxònia, Alemanya, el 1932. El terme «calcogen» es deriva dels mots grecs χαλκός, khalkos, 'coure o bronze' i γένος, génos, 'naixement, raça', que significa 'que genera', 'que produeix', ja que tots es troben en els minerals de coure. Una relació entre els tres primers membres del grup es reconegué ja el 1829; el tel·luri fou assignat el seu lloc el 1865 i el poloni es descobrí el 1898. El 2000, físics russos i nord-americans sintetitzaren el livermori, el sisè membre del grup 16, en un accelerador de partícules.
Estat natural Oxigen miniatura|Oxigen líquid per sota dels –219 °C Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) farmacèutic i químic suec (tot i que d'origen alemany), descriví el descobriment de l'oxigen, produït durant els seus treballs entre 1772 i 1773, en el seu llibre Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer (Tractat químic de l'aire i del foc) publicat en 1777. Tradicionalment aquest descobriment ha estat atribuït al químic angloamericà Joseph Priestley (1733-1804), qui el descobrí de manera independent en 1772, tot i que el primer que publicà un treball sobre aquest gas i li donà nom fou el químic francès Antoine L. Lavoisier (1743-1749) en 1777. Utilitzà per a això dues arrels gregues: ὀξύς, oxýs, 'àcid', literalment 'punxant', pel gust agre dels àcids, i γένος, génos, 'naixement, raça', que significa 'que genera', 'que produeix', perquè pensava que l'oxigen era un constituent indispensable dels àcids.
Les estimacions de les proporcions dels diferents tipus d'àtoms de l'Univers posen l'oxigen en quart lloc en abundància, després de l'hidrogen, l'heli i el neó, però la importància d'aquesta classificació és escassa, ja que els àtoms d'hidrogen i d'heli representen gairebé el 94 % del total. Aproximadament tres àtoms de cada 10 000 són oxigen, però com que la massa d'un àtom d'oxigen és aproximadament 16 vegades superior a la d'un àtom d'hidrogen, l'oxigen constitueix una fracció més gran de la massa de l'univers, tot i que només només el 0,5 %. Tanmateix, a pocs quilòmetres de la superfície de la Terra, l'oxigen és l'element més abundant: en massa, representa el 21 % de l'aire, el 47 % de l'escorça terrestre i el 89 % de l'aigua.
L'oxigen està representat pel símbol químic O. A l'aire, l'oxigen existeix principalment com a molècules formades cadascuna per dos àtoms O2, tot i que hi ha petites quantitats d'ozó O3, en què hi ha tres àtoms d'oxigen que formen cada molècula. L'oxigen és un gas incolor, inodor i insípid, essencial per als organismes vius, captat pels animals, que el converteixen en diòxid de carboni durant la respiració; les plantes, al seu torn, utilitzen el diòxid de carboni com a font de carboni i retornen l'oxigen a l'atmosfera en el procés de la fotosíntesi. L'oxigen forma compostos per reacció amb pràcticament qualsevol altre element, així com per reaccions que desplacen els elements de les seves combinacions entre si; en molts casos, aquests processos s'acompanyen de l'evolució de la calor i la llum i en aquests casos s'anomenen combustions.
Sofre miniatura|Sofre nadiu de la mina El Desierto, san Pablo de Napa, Potosí, Bolivia El sofre és conegut des de l'antiguitat. En abundància còsmica, el sofre ocupa el novè lloc entre els elements, representant només un àtom de cada 20 000 a 30 000. El sofre es produeix en estat no combinat, així com en combinació amb altres elements en roques i minerals que estan àmpliament distribuïts, tot i que es classifica entre els constituents menors de l'escorça terrestre, en la qual s'estima que la seva proporció se situa entre el 0,03 % i el 0,06 %. A partir de la constatació que certs meteorits contenen aproximadament un 12 % de sofre, s'ha suggerit que les capes més profundes de la Terra contenen una proporció molt més gran. L'aigua de mar conté aproximadament un 0,09 % de sofre en forma de sulfat. La font més important són els dipòsits subterranis de sofre molt pur presents en estructures geològiques domèstiques on es creu que el sofre es va formar per l'acció dels bacteris sobre l'anhidrita mineral, en què el sofre es combina amb oxigen i calci. Els dipòsits de sofre a les regions volcàniques probablement es van originar a partir d'hidrogen sulfurat gasós generat per sota de la superfície de la Terra i transformat en sofre per reacció amb l'oxigen de l'aire.
El sofre existeix en condicions normals com a sòlid groc pàl·lid, cristal·lí, no metàl·lic; és inodora i insípida, combustible i insoluble en aigua. El seu símbol químic és S. Reacciona amb tots els metalls excepte l'or i el platí, formant sulfurs; també forma compostos amb diversos dels elements no metàl·lics. Cada any es produeixen diversos milions de tones de sofre, principalment per a la fabricació d'àcid sulfúric, que s'utilitza àmpliament a la indústria.
Seleni miniatura|Seleni vermell, al·lòtrop amorf El seleni, símbol Se, (del terme grec per referir-se a la resplendor de la Lluna) fou descobert el 1817 per Jöns Jacob Berzelius. És molt més rar que l'oxigen o el sofre, i comprèn aproximadament 90 parts per mil milions de l'escorça de la Terra. De vegades es troba sense combinar, acompanyant sofre autòcton, però es troba més sovint en combinació amb metalls pesants (com argent, coure, mercuri o plom) en alguns minerals. La principal font comercial de seleni és el subproducte de la refinació del coure; els seus principals usos són en la fabricació d'equips electrònics, en pigments i en la fabricació de vidre. La forma grisosa i metàl·lica de l'element és la més estable en condicions normals; aquesta forma té la propietat inusual d'augmentar considerablement la conductivitat elèctrica quan s'exposa a la llum. Els compostos de seleni són tòxics per als animals; les plantes cultivades en sòls selenífers poden concentrar l'element i esdevenir verinoses.
El seleni és usat en la producció de vidre, perquè decolora el color verd degut a les impureses de ferro que conté. Afegit al vidre que s'empra en construcció perquè redueix la transmissió de la calor solar. També proporciona un color vermellós al vidre i a la ceràmica. En revestiments de materials, el seleni millora l'aspecte i la durabilitat. S'utilitza en la producció electrolítica de manganès perquè en millora la producció i el rendiment. El selenur de gal·li, indi i coure (CIGS) és un semiconductor utilitzat en la fabricació de la capa fina conductora de les cèl·lules solars flexibles. S'usa com a suplement dietètic per a les persones i els animals, ja que és un element essencial, tot i que en excés és tòxic. S'utilitza com a additiu al cautxú perquè en millora la resistència a l'abrasió. El sulfur de seleni és un ingredient bàsic en els xampús anticaspa, així ajuda al despreniment de la pell seca. Les fotocopiadores i impressores làser tenen un cilindre cobert de seleni que és un element clau en el procés d'impressió.
Tel·luri miniatura|Tel·luri El tel·luri fou descobert el 1783 per Franz Joseph Müller von Reichenstein (1740-1825) a Sibiu, Romania, aleshores de l'Imperi Austrohongarès. El tel·luri és un element blanc platejat (símbol Te) amb propietats intermèdies entre les dels metalls i els no metàl·lics; constitueix aproximadament una part per mil milions de l'escorça terrestre. Igual que el seleni, es troba menys combinat que com a compostos de metalls com el coure, el plom, l'argent o l'or, i s'obté principalment com a subproducte de la refinació del coure o del plom.
L'ús principal del tel·luri és la seva addició a l'acer per a millorar-ne les propietats mecàniques, en els aliatges de coure millora la maquinabilitat sense perdre conductivitat elèctrica i, afegit al plom, en millora la duresa i n'incrementa la resistència als àcids. També s'utilitza com a catalitzador en la producció de fibres sintètiques i en la producció de pneumàtics per a accelerar el procés de vulcanització del cautxú. Cada vegada més s'empra en la fabricació de cèl·lules solars de cadmi i tel·luri. El tel·lurur de cadmi i zinc s'utilitza en detectors en tomografia per emissió de positrons, PET; el tel·lurur de cadmi i manganès s'utilitza com a semiconductor sensible a la radiació infraroja. L'òxid de tel·luri s'usa en la preparació de la superfície regravable dels DVD i Blu-ray. El tel·lurur de bismut és un dels compostos clau de les plaques Peltier, que produeixen fred o calor com a conseqüència del pas d'un corrent elèctric a través de la junció de dos metalls, aliatges o semiconductors (efecte Peltier).
Poloni miniatura|Generació natural de poloni 212 a partir de la desintegració de bismut 212 en la sèrie del tori El poloni fou descobert el 1898 per Pierre i Marie Curie a la pechblenda de Jáchymov, una varietat del mineral uraninita i anomenat en honor a la pàtria de Marie Curie. És present a la natura com a producte de la desintegració de l'urani i del tori. El poloni (símbol Po) és un element radioactiu extremadament rar. Té algunes aplicacions científiques com a font de radiació alfa.
No hi ha gaires aplicacions del poloni. Potser la més important és el seu ús com a font de partícules alfa i, combinat amb el beril·li, de neutrons d'alta energia per a recerca._84^210Po -> _82^206Pb + \alpha^9_4Be + \alpha -> ^12_6C + ^1_0nTambé s'empra per a calibrar aparells de detecció de radiació. També s'empra per eliminar l'electricitat estàtica en alguns processos industrials, com ara en el desplegament de paper, filferro o xapa metàl·lica en fàbriques. El poloni també s'utilitza de vegades en "raspalls" per eliminar la pols de les pel·lícules fotogràfiques i en la fabricació de bugies que fan que els sistemes d'encesa dels automòbils siguin més eficients, sobretot en temperatures extremadament fredes. També es pot utilitzar com a font d'energia portàtil de baix nivell i, atès que el poloni és fissible, s'utilitza en armes nuclears i plantes nuclears.
El poloni és aproximadament 2,5 x 1011 vegades més tòxic que l'àcid cianhídric, i s'ha trobat al tabac com a contaminant. El poloni 210 emet partícules alfa amb l'energia 5,3 MeV. Té una activitat gamma molt petita amb quàntums d'energia 0,803 MeV amb una emissió per cada 100 000 d'una d'alfa. El seu període de semidesintegració és de 138,4 dies i l'activitat específica de 166 TBq/g. La dosi absorbida per Bq és molt elevada, 2,5 x 107 Sv/Bq, només superada pel radi 226. Aquesta característica, l'activitat alfa dominant, juntament amb un període de semidesintegració relativament curt, fa que sigui una substància apropiada per emprar-la com intoxicant i per atacs terroristes.
Propietats Com és el cas de tots els grups de la taula periòdica, l'element més lleuger —el de menor nombre atòmic— té propietats extremes o exagerades. L'oxigen, a causa de la petita mida del seu àtom, del petit nombre d'electrons que hi ha a la seva capa inferior i del gran nombre de protons del nucli en relació amb el radi atòmic, té propietats diferents de les del sofre i de la resta de calcògens. Aquests elements es comporten de manera periòdica i raonablement previsible.
Ionització Els elements del grup 16 de la taula periòdica es caracteritzen per configuracions electròniques ns² np4, amb sis electrons a la capa més externa, la de valència. Un àtom amb aquesta estructura electrònica tendeix a formar una capa estable de vuit electrons afegint-ne dos més, produint un anió que té dues càrregues negatives. Per exemple amb el sofre: miniatura|Electronegativitats del calcògens en funció del nombre atòmic S + 2 e- -> S^2-