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QUÍMICA INORGÁNICA Unidad VII: GRUPO DEL CARBONO

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QUÍMICA

INORGÁNICA

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BIBLIOGRAFIA GENERAL

• Atkins, P. ; Jones, L. (2006). “Principios de Química. Los

caminos del descubrimiento”. Editorial Médica PANAMERICANA S.

A. Argentina.

• Atkins, P. ; Jones, L. (1998).”Química. Moléculas. Materia.

Cambio”. Omega S.A. Barcelona. España.

• Brown, T.; LeMay, H.; Bursten, B. (1998) ”Química la Ciencia

Central”. Prentice Hall Hispanoamericana S.A. México.

• Geoff Rayner-Canham.(2000) Química Inorgánica Descriptiva.

Prentice-Hall.

•Caterine E. Housecroft, A. G. Sharpe. (2006)., Química

Inorgánica, Prentice -Hall, 2ª ed.

• Petrucci, R. Harwood, W.(1999) Química General. Principios y

Aplicaciones Modernas. Editorial Prentice Hall Iberia.

• Whitten, K.W.; Gailey, K.D.; Davis, R.E.(1992) Química

General. 3ra. Edición. México. Mc Graw-Hill Interamericana.

• Shriver, D.F.; Atkins P.W.; Langford C.H. (1998) “Química

Inorgánica” .Volumen I. Editorial Reverté S.A.

http://www.uv.es/~borrasj/docencia/apuntes/

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Los dos primeros elementos de este grupo juegan un papel extraordinario: el C forma parte de todos los compuestos orgánicos (soporte de la vida) y el Si, en forma de silicatos, estructura la litosfera sobre la cual esta vida se asienta.

En palabras del Prof. Atkins el carbono es uno de los elementos primordiales para la vida y la inteligencia mientras que Si (y Ge) lo son para la tecnología electrónica y la inteligencia artificial.

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Estructura del diamante

En el diamante los enlaces entre los átomos de C son covalentes simples, cada par electrónico del enlace se halla ubicado en un OM

, por esta razón se dice que el par se halla localizado por que pertenece exclusivamente a los 2 átomos de C.

La distribución espacial de los átomos de C hace que el diamante tenga estructura cristalina compacta.

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Estructura del grafito

láminas hexagonales

es un polímero bidimensional

el orbital

extendido o

deslocalizado contribuye a

la estabilidad del grafito

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Diferencias entre el diamante y el grafito

La longitud del enlace en el diamante (1,54 Å )es

mayor, por que la longitud corresponde a un enlace covalente simple, en cambio, en el grafito la longitud

del enlace es menor por que 2 átomos de C están unidos por una longitud correspondiente a un enlace

covalente simple + 1/3 de doble enlace.

El grafito es mas estable que el diamante, porque

el enlace C-C tiene una menor energía debido a la existencia del orbital deslocalizado.

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El diamante es una sustancia dura por tener una

estructura cristalina compacta debido a la distribución tetraédrica de los átomos, en cambio, el grafito es

blando por estar formado por laminas hexagonales superpuestas, unidos por débiles fuerzas de van der Waals. Las láminas pueden deslizarse entre si, por esto

al grafito se lo utiliza como lubricante.

El grafito conduce la corriente eléctrica debido a que

al aplicarse una diferencia de potencial en el sentido de las laminas, los electrones ubicados en el OMpueden desplazarse como un flujo electrónico, en el sentido de

las laminas, en cambio el diamante no conduce la corriente por que tiene pares electrónicos localizados

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Carburos

son combinaciones binarias de C y un

elemento de electronegatividad igual

o inferior

Clasificación:

carburos iónicos

carburos moleculares

(16)

CARBUROS IÓNICOS

Los forman los elementos más electropositivos

(alcalinos y alcalinotérreos) así como Cu, Ag, Au.

Estas estructuras se pueden describir como

empaquetamientos de cationes metálicos y

aniones acetiluro.

(17)

Si en la descomposición de un carburo

iónico por acción del agua se

desprende gas metano el carburo es

un metánido

Algunos elementos de los grupos

IA,

IIA,

IIIA,

como

así

también el Cu

+

, Ag

+

y

Zn

2+

(18)

Si en la reacción del carburo con el agua

se desprende gas acetileno (C

2

H

2

) el

carburo es un acetiluro.

(19)

CARBUROS INTERSTICIALES

átomos de C en las cavidades octaédricas de las estructuras compactas de los metales de

(20)

CARBUROS COVALENTES

Se forman cuando la electronegatividad del elemento es semejante a la del C

(por ejemplo B o Si)

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Compuestos oxigenados del carbono

El C forma los siguientes óxidos: CO, CO2, C3O2.

El subóxido de carbono, C3O2, es un gas lineal, inestable. ( O=C=C=C=O )

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No se encuentra al estado libre

Se lo encuentra en forma combinada (silicatos y de

sílice (SiO2).

Los silicatos entran en la constitución de compuestos

tales como la mica, arcilla, talco, granito, asbesto, feldespato.

El Si al estado puro es un sólido color gris azulado

brillante, con punto de fusión elevado , 1410°C.

Desde un punto de vista químico se comporta como un

no metal

Tiene propiedades semi-conductoras, por eso se lo

usa en transistores.

El Si es un polímero tridimensional, cada Si tiene una

estructura tetraédrica , hibridación sp3 .

(27)

Compuestos del silicio

(28)

HALOSILANOS

En presencia de AlCl3 se puede

reemplazar en forma controlada los H de los silanos por átomos de Cl o Br

(29)

HALOALQUILSILANOS

Por hidrólisis dan polímeros de elevada masa molecular denominados genéricamente

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Propiedades de las siliconas

Las siliconas tienen las siguientes propiedades:

Se utilizan como aislantes por que no conducen

la corriente eléctrica.

Se utilizan como lubricante por que son

resistentes al calor.

Se utilizan en la impermeabilización de telas

por que tienden a repeler el agua.

No reaccionan con los fluidos corporales por

que tienen gran inercia fisiológica, por esto se

usan en prótesis cardíacas, en tendones

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COMPUESTOS OXIGENADOS

(34)

El cuarzo amorfo, es decir, el SiO2 impuro constituye la arena o sílice.

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(36)

Fórmula mínima del cuarzo:

Si + 4 O . ½ = Si + 2 O = SiO

2

Cada átomo de Si tiene hibridación sp

3

El SiO

2

no reacciona con el agua, en

cambio, si es tratado con solución

concentrada de NaOH, se produce la

disolución lenta del SiO

2

obteniéndose una

mezcla de silicatos que en el comercio se

vende con el nombre de vidrio soluble.

(37)

Oxoácidos:

No han sido aislados.

Sólo se los encuentra formando sales:

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A. Silicatos de estructura finita

tienen dimensiones definidas

( formula química )

I -ORTOSILICATOS: SiO

4

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(41)

6-III- METASILICATOS o silicatos cíclicos

(SiO

32-

)

(42)
(43)

B. Silicatos de estructura infinita

no tienen dimensiones definidas

se repiten unidades de SiO

4

I- PIROXENO

Contienen cadenas de SiO32- paralelas entre si que se

(44)

II- ANFÍBOLES:

Se forma una cadena doble de aniones cuando

los tetraedros alternos de dos cadenas simples

(45)

III- LAMINAS:

Se forma una lamina infinita de aniones cuando

gran numero de cadenas dobles ordenadas en

un plano comparten átomos de oxigeno de los

tetraedros alternos.

(46)
(47)

La característica de los silicatos

tridimensionales es que algunos iones de Si4+ son reemplazados por Al3+.

Debido a la estructura tridimensional, estos silicatos tienen estructura abierta por que existen huecos o conductos donde se ubican moléculas de agua y cationes. Dichos cationes pueden ser reemplazados con relativa facilidad .

Entre estos tipos de silicatos están las zeolitas, las cuales también pueden ser preparadas sintéticamente, en este caso se denominan permutitas .

También son ejemplos, los feldespatos que son los minerales mas comunes en la corteza terrestre, son duros y

térmicamente estables.

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(50)

2 2 2 3 equilibrio desplazado CO + H O + CaCl  CaCO + 2 HCl 2 2 2 3 2 se alcanza el K CO + H O + Ca(OH) Ps CaCO  + 2 H O

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