ELEMENTOS DEL GRUPO 15
W. Narváez
• Son: N, P, As, Sb, Bi
• Son los elementos más importantes, para la vida, la geolgía, y la Indusria
• El N es el elemento cabeza de grupo
• El N difiere en forma significativa de sus congéneres
• El N existe como N2 molécula diatómica
• Incrementa el carácter metálico al descender por un grupo
• Todos son sólidos, excepto el N
LOS ELEMENTOS
W. Narváez
Tabla. Algunas propiedades de los elementos del grupo 15
PROPIEDADES N P As Sb Bi
Punto de fusión
Radio atòmico (pm)
Primera energía de ionización (kj/mol) Conductividad
eléctrica (10-10 Sm-1) Electronegativiada de Pauling
Afinidad electrónica (kj/mol)
PRESENCIA EN LA NATURALEZA
• El N2 se lo obtiene por destilación del aire líquido se utiliza como gas inerte y en la producción de amoníaco
• El N2 constituye el 78% en masa de la atmósfera, de la cual se obtiene a gran escala por destilación del aire líquido
PRESENCIA EN LA NATURALEZA
W. Narváez
• El N2 se lo obtiene por
destilación del aire líquido se utiliza como gas inerte y en la producción de amoníaco
PRESENCIA EN LA NATURALEZA
• El P elemental se obtiene por reducción con un arco de carbono, de los
minerales FLUORAPATITA e HIDROXOAPATITA.
• El Fosforo blanco es un sólido molecular formados por moléculas tetraédricas tipo P4 y ángulos de 60ºC.
• El P4 gas tiene un triple enlace P4 + 5O2 → P4O10.
PRESENCIA EN LA NATURALEZA
W. Narváez
• FOSFOR NEGRO: se forma por calentamiento del P a altas presiones
• El P negro es la forma más estable y presenta geometría piramidal tricoordinado
PRESENCIA EN LA NATURALEZA
• FOSFOR ROJO: se forma por
calentamiento durante varios días el P blanco a 300°C en una atmósfera
inerte, es un sólido amorfo
• Se puede prepara materiales
cristalinos con estructuras reticulares tridimensionales
PRESENCIA EN LA NATURALEZA
W. Narváez
• El Arsénico se encuentra en dos formas: El amarillo y metálico.
• El Arsénico amarillo y el gaseoso se presentan en forma tetraédrica As4
• La estructura met{alica del As, Sb, Bi son capas hexagonales plegadas en la que cada átomo tiene 3 vecinos más próximos
• La principal materia prima para la producción de Fósforo elemental y ácido fosfórico es la roca fosfórica, formada pro los minerales
FLUORAPATITA Ca5(PO4)3F, e HIDROXOAPATITA Ca5(PO4) 3OH.
Ca5(PO4)3 F(s) + 5H2SO4(l) ՜ 3H3PO4(l) + 5CaSO4(s) + HF(g)
• El HF, que es contaminante potencial se lo hace reaccionar con silicato para forma el complejo SiF62-, que es menos reactivo.
6HF(g) + Na2SiO3 ՜ Na2SiF6 + 3H2O
La producción de fósforo elemental comienza con el fosfato de calcio crudo (roca fosfórica calcinada, el cual se reduce con carbón en un horno
de arco eléctrico.
2Ca3(PO4)3 +6SiO2 + 10C (s) 1500°𝐶 6CaSiO3(l) + 10CO(g) + P4(g)
PRESENCIA EN LA NATURALEZA
• El Arsènico, el Antimonio y el Bismuto, se encuentran en menas sulfuradas.
• El Arsènico se halla en forma natural en las menas REJALGAR As2S4.
OROPIMENTE As2S3. ARSENOLITA As2O3. ARSENOPIRITA FeAsS.
• El As se lo obtienen por calentamiento de laArsenopirita FeAsS (s) 700𝐶° FeS(s) + As(g)
• El Antimonio se presenta de manera natural en los minerales ESTIBINITA Sb2S3 y ULLMANITA NiSbS, del cual se extrar por calentamiento.
Sb2S3 + 3Fe(s) ՜ 2Sb(s) + 3FeS(s)
• El Bismuto se presenta como BISMITA Bi2O3 y BISMUTITA Bi2S3 y
W. Narváez
• El Arsénico, el Antimonio y el Bismuto, se encuentran en menas sulfuradas.
• El Arsénico se halla en forma natural en las menas REJALGAR As2S4.
OROPIMENTE As2S3. ARSENOLITA As2O3. ARSENOPIRITA FeAsS.
• El As se lo obtienen por calentamiento de laArsenopirita FeAsS (s) 700𝐶° FeS(s) + As(g)
• El Antimonio se presenta de manera natural en los minerales ESTIBINITA Sb2S3 y ULLMANITA NiSbS, del cual se extrae por calentamiento.
Sb2S3 + 3Fe(s) ՜ 2Sb(s) + 3FeS(s)
• El Bismuto se presenta como BISMITA Bi2O3 y BISMUTITA Bi2S3 y
USOS
• El Nitrógeno se lo utiliza para crear una atmósfera inerte en el procesamiento de graduados, en el refinamiento de petróleo y el procesamiento de alimentos.
• El Nitrógeno gaseoso se usa para crear una atmósfera inerte en el laboratorio.
• El Nitrógeno líquido (pe -196ºC, 77K) es un refrigerante muy conveniente tato en la industria como en laboratorio.
W. Narváez
• El Nitrógeno se lo utiliza para obtención de Amoníaco en el proceso Haber N2(g) + H2(g)
𝟓𝟎𝟎°𝑪
𝑪𝒂𝒕 NH3(g) .
• El Nitrógeno se lo utiliza para la producción de Ácido Nítrico segúnpor medio de proceso Oswald
4NH3(g) + 7O2(g) ՜ 6H2O(g) + 4NO2(g) ∆Gº = -308,0 kJ/mol 3NO2(g) + H2O(l) ՜ 2HNO3(ac) + NO(g) ∆Gº = -5,0 kJ/mol
4NH3(g)+ 7O2 ՜ 2HNO3 + NO(g) + NO2(g) + 5H2O (g) .
