19.1 Propiedades generales Propiedades físicas. Tema 19: Estudio general de los elementos. II. No metales Propiedades químicas

Transcripción

1 : Estudio general de los elementos. II. No metales 19.1 Propiedades generales (físicas y químicas) 19.2 Gases nobles 19.3 Halógenos 19.4 Familia del oxígeno 19.5 Familia del nitrógeno 19.6 Familia del Carbono Propiedades generales Propiedades físicas Raramente tienen brillo metálico A temperatura ambiente pueden ser sólidos, líquidos o gases (generalmente gases) No son ni dúctiles ni maleables. Los sólidos suelen ser quebradizos Son malos conductores de la electricidad Son malos conductores del calor Tienen bajo punto de fusión Propiedades químicas No reaccionan con ácidos Reaccionan con bases formando óxidos ácidos. Forman aniones en solución acuosa Forman compuestos covalentes Gases Nobles En un principio se pensó que eran químicamente inertes. (ns 2 np 6 ; 1s 2 He) Pauling predijo la reactividad del xenon XeF 2, XeF 4, XeOF 2, XeF 6, XeO 3, XeO 4 y H 4 XeO 6. Obtención y de los gases nobles Helio En gas natural Superconductores, cromatografía de gases Neón Señales luminosas de gas Argón Kriptón Xenón Radón Soldadura de arco, contaminante radiactivo del aire 3 4

2 19.3 Halógenos Moléculas diatómicas, representadas por X 2. Moléculas diatómicas no polares puntos de fusión y ebullición relativamente bajos que aumentan dentro del grupo (F I). La reactividad aumenta.: I F Fluoro Es el elemento más electronegativo de la tabla periódica. Forma enlaces muy fuertes (iónicos y covalentes) Flúor Cloro Bromo Obtención y de los halógenos CaF 2 Agua del mar Agua del mar (NaCl 2 ) Combustibles nucleares, aislantes, fluorantes, catálisis, insecticidas Agente oxidante en blanqueadores y desinfectantes, anión biológico principal Bromuros orgánicos, fotografía (AgBr) Yodo Astato Salitre (NaIO 3 ) Isótopo muy raro Sal de mesa, hormonas tiroideas, desinfectante Familia del oxígeno Alotropía y polimorfismo del azufre S y O son los dos elementos de este grupo con comportamiento claramente no metálico. El azufre es el elemento químico con mayor número de formas alotrópicas. Forman compuestos iónicos con metales activos y compuestos covalentes semejantes: H 2 S y H 2 O CS 2 y CO 2 SCl 2 y Cl 2 O Diferencias importantes entre los compuestos del S y del O que son debidas a: 1. Las características especiales del O: pequeño tamaño, electronegatividad alta e incapacidad para formar octetos expandidos en las estructuras de Lewis. 2. Formación de enlace de hidrógeno en agua pero no en H 2 S. 3. Estados de oxidación: EO(O) -2, -1 y 0, pero EO(S) -2 a +6 inclusive. 7 8

3 Ozono Ozono Forma alotrópica del oxígeno (O 3 ) 3 O 2 (g) 2 O 3 (g) H = +285 kj Reacciones que producen ozono en la parte superior de la atmósfera O 2 + UV radiation 2 O M + O 2 + O O 3 + M * Funciones más importantes del ozono 1. Absorber radiación ultravioleta O 3 + UV radiation O 2 + O 2. Desprender calor a la atmósfera O 3 + O 2 O 2 H = kj 9 10 Oxígeno Azufre Selenio Telurio Polonio Obtención y : Familia del oxígeno Agente oxidante, tratamiento de aguas, blanqueadores, combustibles de cohetes, aplicaciones médicas, ozono Depósitos subterráneos de Ácido sulfúrico, tratamiento del S: gas natural y petróleo caucho, fármacos, textiles, insecticidas Impurezas en las menas de Electrónica, xerografías, pigmentos sulfuro de cadmio Mezclas de telururos y Fabricación de acero sulfuros metálicos Petchblenda (mineral de Uso futuro como fuente de calor en uranio); elemento traza satélites espaciales y estaciones formado en el decaimiento lunares del radio Familia del nitrógeno s con enorme riqueza química El nitrógeno puede presentarse en muchos estados de oxidación (desde +5 hasta -3 incluidos) N and P son no metálicos As and Sb son metaloides Bi es metálico P, As y Sb muestran alotropía Formas alotrópicas más frecuentes del fósforo. Fósforo blanco y Fósforo rojo 12

4 Obtención y : Familia del nitrógeno Eutrofización; un problema medioambiental relacionado con el fósforo Nitrógeno Fósforo Arsénico Antimonio Bismuto Metalurgia, petroquímica, amoniaco, congelantes, alimentos, conservante biológico, uso futuro en superconductores Menas de fosfato Materia prima para la síntesis del ácido fosfórico, sulfatos y cloruros de fósforo. Insecticidas Arsenopirita (FeAsS); Películas, diodos (foto) emisores de polvo de chimenea en la luz, aleaciones de plomo extracción de Cu y Pb Estibnita (Sb 2 S 3 ); polvo de Baterías ácidas de plomo (5% Sb) chimenea en la extracción de Cu y Pb Bismutita (Bi 2 S 3 ) Aleaciones; medicinas La eutrofización (enriquecimiento en nutrientes de las aguas) produce un crecimiento excesivo de algas y otras plantas acuáticas. Al morir, las plantas se depositan en el fondo de los ríos, embalses o lagos, generando residuos orgánicos. Los residuos orgánicos se descomponen y consumen gran parte del oxígeno disuelto afectando a la vida acuática y matando por asfixia la fauna y flora. La eutrofización se acelera con los fosfatos procedentes de las aguas residuales y los restos de fertilizantes utilizados en agricultura Familia del carbono Carbono Carbon Silicio Dos formas alotrópicas importantes: grafito y diamante Forma dos óxidos gaseosos estables CO y CO 2 y otros menos estables como el C 3 O 2. Insoluble en medio alcalino Oxoanión principal CO 3 2- ; trigonal-plano Una forma cristalina estable semejante al diamante Forma sólo un óxido sólido (SiO 2 ) estable a temperatura ambiente. El otro óxido SiO sólo es estable en el intervalo ºC Reacciona en medio alcalino formando H 2 (g) y SiO 4 2- (aq) Oxoanión principal SiO 4 2- ; tetraédrico Diamantes sintéticos Material con fibra de carbón Gran tendencia a la concatenación Menor tendencia a la concatenación Forma con frecuencia enlaces múltiples Menor tendencia a formar enlaces múltiples Diagrama de fases simplificado del carbono Fullerenos: C 60 Nanotubos 15 16

5 Obtención y : Familia del carbono Carbono Silicio Germanio Estaño Plomo de silicato Germanita (mezcla de sulfuros de Cu, Fe y Ge) Casiterita (SnO 2 ) Galena (PbS) Diamante, grafito, petróleo, carbón, carbonatos, CO 2 Sílice (SiO 2 ), ninerales Electrodos, joyería, abrasivos, películas, pigmentos, metalurgia, decolorante del azúcar Semiconductores, vidrio, cerámica Semiconductores, espectrómetro infrarrojo, ventanas y lentes Anticorrosivo en latas de acero, aleaciones (soldaduras, bronces, peltre) Baterías automotrices, soldaduras, munición. 17