Quimica de los elementos 2

Grupo 8A: Gases Nobles

• Miembros del grupo 8A tienen , con excepción del Helio, un octeto completo de electrones y son químicamente muy estables.

• Son todos gases a temperatura ambiente y son componentes de la atmósfera terrestre excepto el radón que existe como radioisótopo de vida media muy corta.

• Argón es relativamente abundante en la atmósfera y los otros como trazas.

Características y compuestos

ciertas reacciones químicas o ciertos procesos físicos.

• Helio líquido es usado para enfriamiento para experimentos a muy baja temperatura Su Tº ebullición 4,2K a 1 atm es la más baja que se conoce

• Argón es usado como atmósfera inerte en las bombillas eléctricas. • Neón se usa el letreros luminosos, la descarga eléctrica hace que el

gas irradie luz.

• Helio es recuperado de gas natural.

• Neón, argón, criptón y xenón se recuperan del aire líquido por destilación.

Propiedades de compuestos de xenón

• El primer compuesto de gas noble fue preparado por Neil Barlett en 1962, terminó con la creencia de que eran gases inertes.

• Barlett trabajó inicialmente con Xe y F y a parti de entonces se han preparadocompuesto de Xe con F y O.

• Criptón es conocido formar un solo compuesto KrF2. Es muy

inestable se descompne en sus elementos a - 10°C.

Grupo 7A: Halógenos

• Configuración electrónica externa: ns2_np5_{, n : 2, 3, 4, 5, 6.}

• Pueden alcanzar la configuración de gas noble ganando 1 electrón dando estado de oxidación –1.

• Flúor es el elemento más electronegativo y sólo se lo

encuentra con estados de oxidación 0 y –1.

• Los otros halógenos cuando se combinan con elementos más electronegativos como Oxígeno pueden presentar estados de oxidación positivos hasta +7.

• Cloro, bromo y yodo se encuentran como halogenuros en el agua de mar y depósitos de sal

• Flúor está presente en minerales como fluorita (CaF₂),

criolita (Na₃AlF₆) y fluorapatita (Ca(PO₄₎F).

• Los halógenos existen como moléculas diatómicas. En los estados condensados son mantenidas por fuerzas de London.

• I₂, por ser la molécula más grande tiene las fuerza

intermoleculares más fuertes y punto de ebullición y punto de fusión más altos.

• I2 es sólido a Tº ambiente, Br2 es líquido y Cl2 y F2 son

gases.

• Cl₂ y F₂ son muy reactivos. Se combinan directamente

con muchos elemento.

• Los halógenos son muy buenos agentes oxidantes por su

-Usos de los halógenos

• Flúor es usado en plásticos, lubricantes, y

polímeros como Teflón.

• Es un polímero de fluorcarbono, análogo de

polietileno donde los H han sido reemplazados

por F. Notable por su alta estabilidad térmica y

carencia de reactividad química.

Cloro es el halógeno de mayor importancia

comercial. Es usado como blanqueador en la

industria papelera y textil y en la industria

plástica para la manufactura de cloruro de

polivinilo.

Bromo su aplicación más conocida es en la

producción de bromuro de plata para películas

fotográficas.

Iodo es usado como aditivo para sal de uso

Compuestos de halógenos

• Los haluros de hidrógeno incluyen 3 de los

ácidos fuertes: HCl, HBr, and HI.

• HF es un ácido débil pero es muy reactivo.

HF(aq) reaciona con sílice o silicatos para dar

ácido hexafluorsilícico, H

SiF

.

• HF se usa para grabar vidrio y las soluciones

de HF no pueden ser guardadas en recipientes

de vidrio.

• Interhalógenosson compuestos formados por más de

un halógeno. En estos compuestos al halógeno más electronegativo se le asigna el estado de oxidación -1. • Tienen átomo central de Cl, Br o I rodeado de 3,5 o 7

átomos de F

• Cl: ClF₃y con dificultad ClF₅.

• Br: BrF₃y BrF5.

• I: IF₃, IF₅y IF₇ y el único con cloro ICl_3.

• Son extremadamente reactivos, son agentes oxidantes poderosos y son agente fluorante muy activos

• 2CoCl₂+2 ClF₃ CoF₃+ 3Cl₂

Oxiácidos y oxoaniones

• Cl, Br, I forman una serie de oxoaniones y

oxoácidos.

The strength of the acid increases in each series with increasing oxidation state of the central halogen.

Otros elementos del Grupo 6A :

Azufre, Selenio, Teluro y Polonio

•Configuración capa de valencia: ns2_np4_{, n: de 2 hasta 6.}

•Como oxígeno tiene estado de oxidación –2.

AZUFRE

• Es relativamente abundante.

• Depósitos subterráneos fuente principal de S elemental. • Es común en minerales como sulfuros y sulfatos.

• Presenta varias formas alotrópicas. Azufre rómbico es amarillo, casi inodoro y es insoluble en agua. Se compone de anillo flexionados de 8 miembros.

• Combinación directa de S con elementos de menor electronegatividad produce sulfuros conteniendo ión S2- _{Muchos metales son encontrados}

en la forma de sulfuros.

• Sulfuro de hidrógeno, H2S, es responsable del característico olor a

“huevo podrido”. Es muy tóxico pero es detectable a muy baja concentración. El olor del gas natural es debido a compuestos de sulfuros agregados para su detección.

• Por combustión produce dióxido, SO₂. y pequeñas cantidades de trióxido, SO_3.

• En la manufactura de ácido sulfúrico, el SO₂producido por combustión es catalíticamente convertido a SO3 (Catlizador: V2O5 ó Pt). El SO3 es

• El ácido sulfurico es un líquido incoloro y denso. Es ácido fuerte y se lo usa como agente deshidratante y oxidante

• Acido Sulfúrico es el único ácido diprótico fuerte.

• Ka para segunda ionizacion :1.1 10–2_.

•

• Acido sulfúrico forma 2 series de compuestos: sulfatos,

contienen SO₄2-_{; bisulfitos o hidrógeno sulfatos,}

contienen HSO₄-_.

• Na₂S₂O₃ 5H₂O es una sal de tiosulfato usada en fotografía, se la conoce como "hiposulfito," es usada para remover AgBr no expuesto. El ión tiosulfato se une

a Ag+_{fromando un complejo soluble de tiosulfato de Ag.}

• Este proceso es llamado "fijación." El tiosulfato es usado

para determinaciones cuantitativas como agente

reductor para iodo.

Otros elementos del Grupo 5A :

Fósforo, Arsénico, Antimonio y Bismuto

• Configuración capa de valencia ns2_np3_{, n: 2 hasta 6.}

• Como nitrógeno, pueden tener estado de oxidación –3, comúnmente alcanzado por enlaces covalentes.

• Fósforo se encuentra en forma de minerales que contiene fosfatos asi como fosfato de calcio, Ca₃(PO₄)₂. • Fósforo elemental es producido por reducción del fosfato

de calcio.

• Este método de preparación produce un alótropo conocido como P blanco.

• P blanco es muy reactivo se inflama espontáneamente en contacto con el aire. En ausencia de aire se convierte a 400° C a un alótropo más estable P rojo que No ard e en contacto con el aire y es menos venenosa.

FOSFORO

• P se combina con halógenos para producir una

variedad de haluros de P. Tricloruro de P se obtiene por directa reacción entre P elemental y haluro elemental.

• En un exceso de cloro, se formará el pentacloruro.

• Reacción con flúor usualmente produce directamente el pentafluoruro.

• Haluros de P se hidrolizan en contacto con H₂O, dando

• P

O

y P

O

son los anhídridos del ácido

fosforoso, H

PO

, y ácido fosfórico,

H

PO

, respectivamente.

Otros Elementos del Grupos 4A :

Silicio, Germanio, Estaño y Plomo

• Grupo 4A incluye un nonmetal, carbon; 2 metaloides, silicio y germanio; y 2 metales, estaño y plomo.

• Configuración de la capa de valencia ns2_np2_.

• Casi todos los compuestos formados por estos elementos tienen enlaces covalentes.

SILICIO

• Silicio es el segundo elemento más abundante en al corteza terrestre luego del oxígeno.

• Existe en minerales como silicatos y como SiO₂.

• Silicio elemental es gris, estructura similar al diamante, red covalente sólida con muy alto ounto de fusión (1410°C).

• Obtenido por reducción de SiO₂fundido con C a alta Tº.

•

• Silicio es un semiconductor y es usado para fabricara transistores y celdas solares.

Geometrical structure of the Si₂O₇6–_{ion, which is formed by the sharing of}

an oxygen atom by two silicon atoms. This ion occurs in several minerals, such as hardystonite, Ca₂Zn(Si₂O₇).

• Muchos minerales silicatos contienen tetraedros unidos en cadenas, hojas o en estructuras tridimensionales.

• Cuarzo en un ordenamiento tridimensional de SiO₄

tetraédricos unidos. Cuando el cuarzo se calienta a 1600°C, muchas de las uniones Si-O se rompen. El enfriamiento re-forma rápidamente los enlaces antes que los átomos puedan acomodarse.

• El resultado es un sólido amorfo vidrio de cuarzo o vidrio de sílice (quartz glass, or silica glass).

• Siliconas son cadenas de silicio y oxígeno en los que grupos orgánicos han sido unidos al Si . Son compuesto no tóxicos y muy estables. Son usados para fabricar selladores, lubricantes, pulidores para automóviles, impermeabilizantes de telas, etc.

No metal Grupo 3 A: Boro

• Único no metal grupo 3A.

• Configuración electrónica [He] 2s2_2p1

• Semiconductor y semi-metálico

• Boro elemental es duro y lustroso con punto de fusión 2300ºC

• Estructura cristalina B₁₂ : cada átomo de B en el vértice

de un icosaedro y unidos por enlaces covalentes • Fuente comercial: bórax, tetraborato de Na

decahidratado Na₂B₄O₇.10H₂O mineral blanco en lechos

de lagos secos y áreas desérticas.

Compuestos de Boro

• 1-Boranos o hidruros de boro: familia de compuestos formados

sólo por B e H. • BH3 6 e- capa de valencia

• 2 BH3(g)→B2H6(g) diborano (gas venenoso)

• 2 B2H6(g)→B4H10(g) + H2 tetraborano (10)

• 5 B2H6(g)→2B5H9(l)+6 H2 pentaborano (9)

• Son compuestos volátiles

• Se descomponen a altas temperaturas en B e H • B2H6(g) + 3 O2→B2O3+ 3 H2O (g) ∆H= -2030 kJ/mol

• Boranos→aniones borohidruro BH4

-• 2LiH + B2H6(g) → 2Li BH4(s)

• 2NaH + B2H6(g) →2Na BH4(s) es muy usado como agente

• 2) Óxidos y oxoácidos de Boro

• B₂O₃: único óxido importante, anhídrido del ácido bórico.

• Acido bórico: sus soluciones se usan para lavados oculares • B(OH)₃ + H₂O _→ B(OH)₄-_+H+ _{Ka= 7.3 10}-10_ácidodébil

• H₃BO₃ + H₂O _→ H₄BO₃-_+H+

• Cuando el ácido bórico se calienta → ácido tetrabórico • 4 H₃BO₃(s)→H₂B₄O7 (s) + 5 H₂O

• Bórax ó tetraborato de Na decahidratado= Na₂B₄O₇.10H₂O • Na₂B₄O₇.10H₂O +2H₂SO₄→ 2Na+ + SO₄2-_{+ H}

3BO3

– Soluciones de bórax levemente alcalinas – Se usa en productos para lavandería y limpieza

• 3) Halogenuros de Boro: Moléculas planares y no polares • BF₃gaseoso, BCl₃y BBr₃son líquidos y BI3 sólido.