LA QUÍMICA INORGÁNICA EN REACCIONES

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1 LA QUÍMICA INORGÁNICA EN REACCIONES

2 PROYECTO EDITORIAL BIBLIOTECA DE QUÍMICAS Director: Carlos Seoane Prado Catedrático de Química Orgánica Universidad Complutense de Madrid Queda prohibida, salvo excepción prevista en la ley, cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública y transformación de esta obra sin contar NO fotocopies el libro con autorización de los titulares de la propiedad intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (arts. 270 y sigs. Código Penal). El Centro Español de Derechos Reprográficos ( vela por el respeto de los citados derechos.

3 LA QUÍMICA INORGÁNICA EN REACCIONES Gabino A. Carriedo

4 Consulte nuestra página web: En ella encontrará el catálogo completo y comentado Diseño de cubierta: JV Diseño gráfico Gabino A. Carriedo EDITORIAL SÍNTESIS, S.A. Vallehermoso, Madrid Teléf.: Depósito Legal: M ISBN: Impreso en España - Printed in Spain Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sanciones penales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir, registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente, por cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio, sea mecánico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o por cualquier otro, sin la autorización previa por escrito de Editorial Síntesis, S. A.

5 ÍNDICE INTRODUCCIÓN PARTE I: ELEMENTOS REPRESENTATIVOS 1. LOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS (E). CARACTERES GENERALES Y TIPOS DE COMPUESTOS Introducción El hidrógeno Grupo 18. Los gases nobles Grupo 17. F, Cl, Br y I. Los halógenos Grupo 16. O, S, Se, Te y Po Oxígeno Azufre Se, Te y Po Grupo Nitrógeno Fósforo Arsénico, antimonio y bismuto Grupo Carbono Silicio Ge, Sn y Pb Grupo Boro Al, Ga, In y Tl Grupo 12. Zn, Cd y Hg Grupos 2 (Be, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra) y 1 (Li, Na, K, Rb y Cs) El carácter químico de los elementos La regla de la diagonal Bibliografía... 75

6 6 La Química Inorgánica en reacciones 2. E(H). COMPUESTOS CON HIDRÓGENO Los compuestos con hidrógeno Estabilidad térmica Reactividad general de los compuestos con hidrógeno Reacciones sin cambios en los estados de oxidación Reacciones de adición Reacciones de transferencia de protones Reacciones de oxidación-reducción Reactividad de los compuestos de hidrógeno frente al oxígeno Reactividad de los compuestos de hidrógeno frente a los halógenos Reacciones de eliminación de hidrógeno Reducción de los compuestos de hidrógeno con metales y otros elementos Estudio de las reacciones entre compuestos de hidrógeno Reacciones de formación de compuestos con hidrógeno La reacción de los elementos con H Protonación de combinaciones binarias Intercambio H/X Otras reacciones de formación de compuestos de hidrógeno Bibliografía E(X). HALOGENUROS Los halogenuros de los elementos Estructura y enlace Estabilidad térmica Reactividad general de los halogenuros Reacciones sin cambios en los estados de oxidación de E Reacciones de adición de iones halogenuro (formación de halógeno-complejos) Reacciones de transferencia de halógeno Reacciones de intercambio de halógeno Reacciones con eliminación de HX Reacciones de sustitución de halogenuro La química de la coordinación de los halogenuros de los elementos metálicos Reacciones de oxidación y reducción Reacciones redox con agua Reducción de halogenuros con hidrógeno Reducción de halogenuros con el elemento E Reducción de halogenuros con elementos metálicos Oxidación de halogenuros con halógenos Oxidación de halogenuros con oxígeno Reacciones de preparación de halogenuros Reacción directa de los halógenos con los elementos

7 Índice Reacción de los elementos con halogenuros de hidrógeno Halogenación de compuestos de hidrógeno Transformación de halogenuros Halogenación de óxidos Halogenación con HX en medio acuoso (obtención de hidratos) Deshidratación de halogenuros hidratados Reacciones de precipitación de halogenuros Síntesis de fluoruros (agentes de fluoración) Otros métodos de síntesis de halogenuros Bibliografía E(O). ÓXIDOS Compuestos con oxígeno. Los óxidos de los elementos Estructura y enlace Estabilidad de los óxidos. Comportamiento frente al calor Reactividad general de los óxidos Reacciones de los óxidos con agua Reacciones de los óxidos con agua en medio básico Reacciones de los óxidos con ácidos en medio acuoso Reacciones de los óxidos con compuestos próticos anhidros Reacciones ácido-base entre óxidos El carácter ácido/base de los óxidos en los grupos de la Tabla Periódica Reacciones con cambios en los estados de oxidación de E Química redox en medio acuoso Oxidación de óxidos con oxígeno Reacciones de óxidos con halógenos Reducción de óxidos con H Reducción de óxidos con el elemento E Reducción de óxidos con elementos metálicos. Metalotermias Reducción de óxidos con carbono. Carbotermias Reacciones redox entre óxidos Reacciones de óxidos con halogenuros Reacciones de preparación de óxidos Reacciones de los elementos con oxígeno Reacciones de elementos con ácidos oxidantes Deshidratación de hidroxi-compuestos Descomposición térmica de oxosales Protonación de oxosales Transformación de unos óxidos en otros Otros métodos de formación de óxidos. Síntesis por etapas Oxohalogenuros Estabilidad térmica de los oxohalogenuros Reactividad general de oxohalogenuros

8 8 La Química Inorgánica en reacciones Reacciones de formación de oxohalogenuros Bibliografía E(OH), E(O)(OH). HIDROXICOMPUESTOS Los hidroxicompuestos Hidróxidos y óxidos hidratados Comportamiento frente al calor Reacciones con agua, ácidos y bases Reacciones de obtención de hidróxidos y óxidos hidratados Homo-hidroxiácidos Estabilidad y deshidratación Reacción con agua, ácidos y bases Reacciones de formación de los homo-hidroxiácidos Oxoácidos Estabilidad Deshidratación. Condensación Reactividad general de los oxoácidos Carácter redox de los oxoácidos Reacciones de formación de oxoácidos Bibliografía M[E-O]. OXOSALES Oxosales Aspectos estructurales y de enlace Estabilidad térmica Deshidratación de sales hidratadas Condensación de hidrógeno-oxosales Reacciones de descomposición Descomposición de sales amónicas Reactividad general de las oxosales Reacciones de adición o desplazamiento de óxidos Comportamiento frente al agua. Solubilidad y disociación iónica Reacciones con ácidos Reacciones de oxidación-reducción de las oxosales Reacciones de formación de oxosales Reacciones de los elementos con agua en medio básico Obtención de oxosales a partir de oxoácidos Reacciones de precipitación Transformaciones redox de oxosales Reacciones entre óxidos Otros métodos de preparación de oxosales Bibliografía

9 Índice 9 7. E(E ). COMBINACIONES BINARIAS Las combinaciones binarias Sulfuros Estabilidad térmica y reacción con oxígeno Reacción con agua y con ácidos protónicos Otras reacciones de los sulfuros Reacciones de formación de sulfuros Nitruros y azidas Estabilidad térmica y frente al oxígeno Reactividad frente al agua y los ácidos Otras reacciones de nitruros y azidas Reacciones de formación de nitruros y azidas Carburos Estabilidad térmica y frente al oxígeno Reacciones con agua y con ácidos Reacciones de formación Compuestos interlaminares de grafito Siliciuros Boruros Bibliografía REACCIONES DE OBTENCIÓN DE LOS ELEMENTOS. (E) Estado natural de los elementos Reacciones generales de obtención de los elementos Obtención de hidrógeno Obtención de los halógenos Obtención de flúor Obtención de cloro Obtención de bromo y iodo Obtención de los elementos del grupo Obtención de los elementos del grupo Obtención de los elementos del grupo Obtención de los elementos del grupo Obtención de cinc, cadmio y mercurio Obtención de los elementos del grupo Obtención de los elementos del grupo Bibliografía PARTE II: ELEMENTOS DE TRANSICIÓN 9. LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN Y SUS COMPUESTOS Los elementos de transición Capacidad de enlace. Configuraciones electrónicas

10 10 La Química Inorgánica en reacciones Estado elemental Valencias y estados de oxidación Índices de coordinación Formación de enlaces directos metal-metal El carácter químico. Diagramas de estados de oxidación Los compuestos de los elementos de transición Bibliografía HALOGENUROS DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN. M(X) Los halogenuros de los elementos de transición Halogenuros binarios Halogenuros hidratados Halogenuros clusters Estabilidad de los halogenuros de los elementos de transición Eliminación de halógeno (deshalogenaciones) Desproporciones Reactividad de los halogenuros de los elementos de transición Adición simple con formación de complejos Sustitución de los átomos de halógeno Reacción con agua Química redox Obtención de los halogenuros de los elementos de transición Reacción directa de los metales de transición con los halógenos Reacción de halogenación con HX Halogenación con HX acuosos (obtención de hidratos) Deshidratación de halogenuros hidratados Reacciones de transformación de halogenuros Reacciones de precipitación Otras reacciones menos generales Bibliografía M(O). ÓXIDOS DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN Óxidos de los elementos de transición Composición, estructura y enlace Estabilidad y comportamiento frente al calor Reactividad general de los óxidos de los elementos de transición Reacciones de obtención de los óxidos de los elementos de transición Oxohalogenuros de los elementos de transición Reactividad y preparación de oxohalogenuros Bibliografía

11 Índice M(E). COMBINACIONES BINARIAS NO OXIGENADAS DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN Combinaciones binarias de los elementos de transición Hidruros de los elementos de transición Composición, estructura y enlace Reactividad general Reacciones de formación de hidruros Sulfuros de los elementos de transición Composición, estructura y enlace Estabilidad y reactividad Obtención de sulfuros Nitruros, carburos, siliciuros y boruros. Compuestos intersticiales Aleaciones de los elementos de transición Bibliografía M(EO), M (MO). OXOSALES Y METALAOXOSALES DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN Oxosales y metalaoxosales Oxosales de los elementos de transición Comportamiento térmico Comportamiento en disolución acuosa Comportamiento redox Reacciones de obtención de oxosales Metalaoxosales de los elementos de transición Tipos de metalaoxoaniones y estructuras Reacciones de protonación de metalaoxoaniones Reacciones de oxidación-reducción Reacciones de formación de sales de oxoaniones mononucleares Reacciones de formación de sales de poli-metalaoxoaniones Bibliografía REACCIONES DE OBTENCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN. (M) Estado natural y abundancia de los elementos de transición Reacciones generales de obtención de los metales Obtención de los elementos del grupo del Sc y los lantánidos Obtención de los elementos del grupo del titanio Obtención de los elementos del grupo del vanadio Obtención de los elementos del grupo del cromo Obtención de los elementos del grupo del manganeso Obtención del hierro Obtención de Cu, Co y Ni Obtención de Ag y Au

12 12 La Química Inorgánica en reacciones Obtención de los elementos del grupo del platino Bibliografía (MLn). LOS COMPUESTOS DE COORDINACIÓN Los compuestos de coordinación Índice de coordinación, estado de oxidación y valencia mixta Tipos de ligandos Observaciones de carácter general en la química de la coordinación Complejos de interés en la química de los elementos de transición La configuración electrónica de los complejos Complejos mononucleares Complejos dinucleares con enlaces M-M Relaciones estructura-reactividad Estabilidad de los complejos. Efecto quelato y macrocíclico Factores de los que depende la estabilidad de los complejos Reactividad general de los compuestos de coordinación Reacciones de isomerización Reacciones de adición/eliminación Reacciones de sustitución Reacciones de transferencia de electrones Reacciones sobre los ligandos coordinados. Efecto plantilla Reacciones básicas de los complejos dinucleares con enlaces M-M Reacciones de formación de complejos Reacciones a partir de halogenuros MX n Reacciones a partir de otros complejos Reacciones a partir de otros compuestos La síntesis diseñada de complejos Formación de complejos dinucleares con enlaces M-M Bibliografía LANTÁNIDOS Y ACTÍNIDOS Los elementos del bloque f Capacidad de enlace y tipos de compuestos Carácter químico de los elementos Halogenuros de los lantánidos y actínidos Estabilidad y reactividad de los halogenuros Reacciones de obtención de los halogenuros Óxidos de los lantánidos y actínidos Reactividad general de los óxidos Reacciones de obtención de óxidos Hidroxicompuestos de los lantánidos y actínidos

13 Índice Química acuosa y oxosales Hidruros de los lantánidos y actínidos Carburos, siliciuros y boruros Obtención de los elementos Bibliografía APÉNDICE 1. Tablas de datos de los elementos APÉNDICE 2. Estructuras sólidas representativas Tabla periódica de los elementos