QM 1123 Tema 5 Elementos del Grupo VA pdf
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(2) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Nitrógeno: gas incoloro, inodoro, insípido pto. fusión = -210 ºC y pto. ebu = -196 ºC. N2. poco reactiva :N≡N:. ∆HºD N2 = 941 kJ/mol casi doble ∆HºD O2 = 495 kJ/mol estado. [He]2s22p3 oxidación. +5 +5 hasta -3, comunes 0 -3. Estado de Oxidación +5 +4 +3 +2. Ejemplos N2O5, HNO3, NO3NO2, N2O4 HNO2, NO2-, NF3 NO N2O, H2N2O2, N2O22-, HNF2 N2 NH2OH, NH2F N2H4 NH3, NH4+, NH2-. +1 0 -1 -2 -3. 2.
(3) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Preparación: aire (78 % V de N2) USA 31x106 Ton año. Destilación fraccionada aire atmosférico Laboratorio: NH4NO2(s) 2NaN3(s). 2H2O(g) + N2(g) 2Na(l) + 3N2(g). Compuestos comunes del Nitrógeno. N2H4 N2. NH3 NH4+. NO. NO2. HNO3. NO2-. NO3-. 3.
(4) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Compuestos hidrogenados: Gas incoloro, tóxico, irritante NH3(ac) + H2O NH4OH(ac) -5 Kb = 1.8 x 10. NH3. temp N2(g) + H2(g) NH3(g) catalizador USA 16x106 Ton. 75 % usa para Fertilizantes. Laboratorio: NH4Cl(ac) + NaOH(ac). NH3(g) + H2O(l) + NaCl(ac). Hidracina: N2H4. líquido incoloro, olor parecido al NH3 p.f = 2 °C y p.e = 114 °C. muy venenoso. NH3(ac) + OCl-(ac). Advertencia:. N2H4(ac) + Cl-(ac) + H2O(l) Mezcla de amoniaco doméstico y OCl produce NH2Cl (venenoso). 4.
(5) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Agente reductor altamente reactivo. N2H4(l) + O2(g). N2(g) + 2 H2O. ∆H° = -534 kJ (muy exotérmica). - Emplearse como combustible para cohetes - Industria de polímeros y producción de pesticidas Acido nítrico, obtención: 2 N2 proceso Haber 6 H2 /Pt Pt/Rh. 4 NH3 + 5 O2. 6 H2O. 4 NO +. 750-900°C proceso Ostwald. NO + 1/2O2. NO2 H2O HNO3. 5.
(6) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Reacciones importantes del HNO3. Descomposición fotoquímica: hν. 2HNO3 → 2NO2 + H2O+ 1/2O2 Autoionización:. 2HNO3 →. H2NO3+. +. NO3-. Acido nítrico fumante: HNO3 + exceso de NO2 → ácido fumante Agua regia: 3Vol HCl + 1Vol HNO3 → “agua regia” Mejor poder oxidante por el Cl2 libre y el ClNO. Propiedades del HNO3. Fuerte agente oxidante. Buen solvente para electrolitos.. 6.
(7) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Principal uso del HNO3:. NH3(g) +. HNO3(ac). NH4NO3. NH4NO3 ∆ Fertilizantes (contiene 33% de N)... N2O + 2 H2O. Detonante (características explosivas).. Producción USA 7.8x106 Ton, mas del 80 % se usa para producir NH4 NO3. CH2OH CHOH + HNO3 CH2OH. CH2NO2 CHNO2 CH2NO2. + H2O. Explosivo: 4C3H5N3O9 (l). 6N2(g)+ 12CO2(g)+10H2O(g) +O2(g). 7.
(8) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Nitruros Nitruros (N3-) iónicos. N2(g) + Metal Características:. Sólidos blancos, cristalinos, alto pto. Fusión.. Metales alcalino térreos, Cd, Zn nitruros M3N2. 3Mg(s) + N2(g) 2Li(s) + N2(g). Mg3N2(s) 2Li3N(s). N3- base muy fuerte: Mg3N2(s) + 6 H2O(l). 2NH3(ac) + 3Mg(OH)2(s). Nitruros intersiciales. - Metales de transición - No estequiométricos VN, Fe4N, W2N y TiN. Nitruros Covalentes. - Algunos son moleculares. S4N4, P3N5, Si3N4, Sn3N4, BN AlN.. NyP. Estados de oxidación -3 El resto del grupo no debido al aumento del carácter metálico. 8.
(9) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Óxidos y oxiácidos del Nitrógeno. N2O, NO y NO2 (comunes y más estables) N2O3 y N2O5 (inestables) N2O. - Gas hilarante, empleado como anestésico general (desuso). - Gas propelente en aerosoles y espumas ∆ NH4NO3(s). NO. N2O(g) + 2 H2O(g). Ligeramente tóxico. 3Cu(s) + 2NO3-(ac) + 8H+(ac). 3Cu2+(ac) + 2NO(g) + 4H2O. Indirectamente: N2 + O2 a altas temperaturas (Bajo rendimiento) Comercialmente: Pt 4NH3(g) + 5 O2(g). 4 NO(g) + 6H2O(g) 850 °C. 9.
(10) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. 2NO(g) + O2(g) 3NO2(g) + H2O(l). 2NO2(g) 2HNO3(ac) + NO(g). NO es un neurotransmisor importante.. NO2. Gas de color pardo constituyente del smog venenoso de olor asfixiante 2NO2(g). N2O4(g). ∆H° = -58 kJ. Ciclo del Nitrógeno: Proceso en el cual el N se extrae y reintegra a la atmósfera. Tanto naturales, como artificiales.. N. Plantas Animales. Plantas Proteínas Proceso de Fijación de N. N2(g) + O2(g) NO(g) NO(g) + O2 NO2(g) 3NO2(g) + H2O 2HNO3 + NO(g) Lluvia ácida Al llover. Nitratos. Nutrientes de Plantas 10.
(11) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Bacterias (raíces de plantas leguminosas). Arvejas Frijoles Alfalfa. Fijan N atmósfera Transforma. Compuestos que son asimilados por las plantas Artificialmente el hombre emplea Fertilizantes usan Plantas. elaboran ingeridas N Proteínas Animales vegetal Hombre. Descomposición Desechos de metabolismo Animal ó muerte. Proteína Animal. Plantas y animales. Produce Nitrógeno “Así, el ciclo se repite y se sostiene la vida en el planeta”. 11.
(12) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. 12.
(13) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Fósforo: Química similar Naturaleza:. al N Rocas fosfóricas Ca3(PO4)2 Ca5(PO4)2F (fluoroapatita). Obtención: 2Ca3(PO4)2(s) + 10C(s) + SiO2(s). Alótropos:. CaSiO3(s) + 10CO(g) + P4(s). P4 (blanco), (P4)n(rojo) y Pn(negro). P4(blanco). p. f = 44.2 °C, insoluble H2O Soluble CS2 y CHCl3. Tóxico, explosivo, empleado en bombas incendiarias y granadas. P4(s) + 5 O2(g) Fósforo de cocina:. P4O10(s) P4S3. 300 °C P4 (blanco). (P4)n (rojo). 13. Más estable menos volátil.
(14) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Hidruros de Fósforo PH3. gas incoloro, venenoso, moderadamente soluble en H2O y soluble en solventes orgánicos. P4(s) + 3NaOH(ac) + 3H2O(l). Al aire:. 3NaH2PO2(ac) + PH3(g). PH3(g) + O2(g). 14. H3PO4.
(15) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Halogenuros de fósforo: PX3 y PX5. Fósforo. P4(l) + Cl2(g). Líquido incoloro p.e = 76 °C. PCl3. PCl3(l) + 3H2O(l). H3PO3(ac) + 3HCl(g). PCl3(l) + Cl2(g) PCl5(g) PCl5(s) + 4H2O(l). PCl5(s) Sólido amarillo pálido. PCl3(g) + Cl2(g) H3PO4(ac) + 5HCl(ac). Óxidos y oxiácidos de P:. P4O6. P4O10. 15.
(16) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. P4(s) + 3 O2(g). P4O6 (s), ∆H° = -1640 kJ/mol. P4(s) + 5 O2(g). P4O10 (s), ∆H° = -2985 kJ/mol. P4O6 (s) + 6H2O(l). 4H3PO3(ac). P4O10 (s) + 6H2O(l). 4H3PO4(ac). El P4O10 (s) empleado para secar gases y eliminar agua en solventes orgánicos. Ácidos de Fósforo: O. O HO. P. HO. OH. P. H. H. OH. H3PO4 (ácido fosfórico). H3PO2 (ácido hipofosfórico) O. O. O. O. HO P. P. O O. P. O HO. P. O. OH. OH. OH OH HO. P. HO. H4P2O7 (ácido difosfórico). H5P3O10 (ácido trifosfórico) 16. OH.
(17) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. H3PO4. Preparación Industrial. Ca3(PO4)2(s) + 3H2SO4(ac). 2H3PO4(ac) + 3CaSO4(s). H3PO4(ac). H+(ac) + H2PO4-(ac). H2PO4- (ac). H+(ac) + HPO42-(ac). HPO42- (ac). H+(ac) + PO43-(ac). sales:. NaH2PO4, Na2HPO4, Na3PO4. Aplicaciones:. P. Detergentes, retardadores de flama Dentríficos, amortiguadores en bebidas carbonatadas.. 1 % de masa corporal (esencial para la vida). Dientes. Ca3(PO4)2 y Ca5(PO4)3OH. - Grupos fosfatos son importantes para la vida. - Constituyentes del ADN, ARN. - ATP.. 17.
(18) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. Arsénico, Antimonio y Bismuto: Minerales de sulfuro: Alótropos As y Sb. Sb2S3, As2S3 y Bi2S3. As4 ∆ hγ Fósforo Sb4 amarillos. Asn Sbn gris metálico. - El Bi es grisáceo metálico y forma Bin tapones Aleaciones Pb con Bi y Sn Sistemas aspersión (bajos ptos de fusión) contra incendios Óxidos As y Sb. dif. Similares al P. As + O2. Edo oxidación altos. As4O6 y no As4O10. As4O6(s) + 4HNO3(ac) + 6H2O(l). 4H3AsO4(ac)+ 4HNO2(ac). común Bi es considerado como metal Óxido forma el Bi2O3. 18. Edo. Oxi. +3.
(19) QUÌMICA GENERAL III. TEMA V. ELEMENTOS DEL GRUPO VA.. USOS:. Nitrógeno:. Fósforo:. Arsénico Antimonio y Bismuto. - Preparación de NH3. - Atmósfera inerte (amb. libre de O2). - Empacado de alimentos. Ejm: Prevenir descomposición del Café. - N2(l) para trabajo criogénico. - Nitruros son materiales. refractarios. - Fertilizantes. - Cerillos y veneno para roedores. - Producción de aleaciones. - Semiconductores (GaP, BP, AlP4 InP). - H3PO4 y fosfatos. - Fosfatos empleados en alimentos, fármacos, detergentes, polvos y dentífrico. - Fosfato de amonio empleado en la industria textil. - Producción de aleaciones. Sb, Bi aleaciones de imprentas - As es un insecticida, herbicida y veneno para roedores. - Emplean como semiconductores.. 19.
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