Temario INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA INORGÁNICA. Conceptos previos. Clase 2 Cambios energéticos y propiedades químicas. Clase 1. Clase 3 Compuestos del H

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1 Temario INTRDUCCIÓN A LA QUÍMICA INRGÁNICA Química Inorgánica 7 Introducción a la Química Inorgánica Estructura de elementos y compuestos Metales y aleaciones Ácidos y bases Química en solución acuosa Química de los elementos del bloque s Química de los elementos del bloque p Química de los elementos de los bloque d y f Introducción a la Química de la Coordinación Estabilidad de los compuestos de coordinación 1 Conceptos previos Estructura atómica Periodicidad Enlace químico Estequiometría Termodinámica química Electroquímica Introducción a la Química Inorgánica Clase 1 Caracterización de elementos Clase Compuestos del Clase Cambios energéticos y propiedades químicas Clase Compuestos del Caracterización de elementos Tamaño atómico Z Clase 1 Propiedades Tamaño Energía de ionización Electroafinidad Electronegatividad Tabla periódica 1 1 Radio atómico/pm número atómico 6 Introducción...7 1

2 Z Primera energía de ionización Primera electroafinidad Z número atómico número atómico 8 Electroafinidad y Energía de ionización Electronegatividad Z Electroafinidad E. Ionización 6 Escala: Allred-Rochow número atómico número atómico 9 1 Tabla Periódica Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn B C N Al Si P S F Cl Ar Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh s Mt Ds Uuu Uub La Ac e Ne La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy o Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu AmCm Bk Cf Es Fm Md No Lr Estructura de la Tabla Periódica e GRUPS FAMILIAS B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh s Mt Ds Uuu Uub PERÍDS 1 Introducción...7

3 Los bloques Tamaño atómico d s d p e B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh s Mt Ds f Ce Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy o Er Tm Yb Lu Ce Th Pa U Np Pu AmCm Bk Cf Es Fm Md No Lr 1 Radios atómicos (Å) P1 P P P P P6 1 1 d Primera energía de ionización Valores en MJ/mol Electronegatividad Escala: Allred-Rochow d P1 P P P P P P1 P P P P P Tamaño atómico Mapa Mapa Primera energía de ionización Radios en pm R 1 R< 1 R< 1 e R< 1 B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn Valores en MJ/mol 1. I 1 1. I 1 <1.. I 1 < 1. e I 1 <. B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn Introducción...7

4 Primera electroafinidad Mapa Electronegatividad Mapa Valores en EA 1 EA 1 < 1 EA 1 < e EA 1 < 1 B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn Escala: Allred-Rochow x. x<. 1. x<. e x < 1. B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn 19 Tendencias Máximos Mínimos Cambios energéticos y reacciones químicas e Li Be B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Tamaño atómico Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn e B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn e B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Primera energía de ionización Electronegatividad Clase eacciones: caracterización ontrol de la reacción Ciclos termodinámicos Estabilidad de compuestos Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn 1 Caracterización de reacciones químicas Termodinámica y cinética Reacción a A + b B c C + d D Relaciones estequiométricas Constante de equilibrio K eq Variación en las funciones de estado termodinámicas G a A + b B G G c C + d D G = -RT lnk eq G = -T S Aspectos cinéticos y mecanísticos Coordenada de reacción Introducción...7

5 Productos de la reacción Control termodinámico: Los productos de la reacción representan el estado termodinámicamente más favorable del sistema Control cinético: Los productos están determinados por factores mecanísticos, predominando los que se forman por el camino de reacción con la menor energía de activación El control termodinámico de los productos es el más frecuente en las reacciones inorgánicas Control termodinámico: entálpico o entrópico? Al(s) + / (g) Al (s) G =-176 =-1676 T S =-1 C (l) + (g) C (g) + (l) G =-1 =-168 T S =- N (l) + N (l) (g) + N (g) G =-11 =-1 T S =+7 MgC (s) Mg(s) + C (g) G =+6 =+117 T S =+ T = 98 K 6 Ciclos termodinámicos (I) Ciclos termodinámicos (II) C (g) + (g) G º C (g) + (g) C (g) + (g) G º C (g) + (g) G º 1 G º C(g) + (g) + (g) G º= G º 1 + G º G º = -8 º= -8 T S º= - T = 98 K 7 G º 1 C(g)+(g)+(g) G º G º C(g)+ + (g)+ = (g)+(g) G º= G º 1 + G º + G º 8 f = sub + I 1 + ½ dis + EA 1 + U Estabilidad termodinámica de compuestos K + (g) + Cl(g) K + (g) + ½Cl (g) K(g) + ½Cl (g) K(s) + ½Cl (g) f G º = -9 f º = -8 T f S º = K + (g) + Cl - (g) -719 T = 98 K KCl(s) 9 La energía libre de formación como criterio de estabilidad de un compuesto Importancia en la reacción química Las limitaciones del criterio Descomposición en otros compuestos Agentes atmosféricos La estabilidad por causas cinéticas Introducción...7

6 Compuestos del hidrógeno Propiedades del hidrógeno Clase ropiedades atómicas del Reacciones Uso industrial Compuestos binarios idruros moleculares idruros iónicos Radio: 7 pm R 1 R< 1 R< 1 R< 1 EA 1 EA 1 < 1 EA 1 < EA 1 < 1 Electroafinidad: 7 E. ionización: 1.1 MJ/mol 1. I 1 1. I 1 <1.. I 1 < 1. I 1 <. x. x<. 1. x<. x < 1. Electronegatividad:. (A-R) 1 Reacciones del (I) Agente reductor Fe + Fe + FeS + Fe + S N + N + Combinación directa con elementos N + N (catalizada por Fe) Cl + Cl (iniciada por luz UV) + Reacciones del (II) idrogenación Síntesis de hidrocarburos m C + (m+1) C m m+ + m catalizada por Fe, Co, Ni Síntesis de metanol C + C catalizada por Cu/Zn idrogenación de enlaces C=C y C C C C C C C=C C C C catalizada por Pd Moléculas diatómicas homonucleares Energías de enlace Disociación del dihidrógeno omolítica Molécula EE AA () N 9 9 F 1 Cl Br 19 I 19 + Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd eterolítica Zn + - Zn + - Zn + - Zn + - Formación de radicales Cl Cl + Cl (energía térmica o fotoquímica) + Cl Cl + 6 Introducción...7 6

7 Usos industriales del N -C = C - C N (%) -C- C- (%) C (7%) tros (1%) Plásticos Fertilizantes idrogenación de hidrocarburos Cl Combustible Metales 7 idruros binarios Iónicos Covalentes Intermedios Metálicos e B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn 8 Propiedades idruros covalentes Clasificación idruros covalentes Gases o líquidos moleculares Bajos puntos de ebullición Enlace de hidrógeno Propiedades químicas muy variables, dependientes del elemento que se combina con el hidrógeno Estabilidad termodinámica Reactividad Con deficiencia electrónica idruros del grupo 1 A Con el número justo de electrones idruros del grupo 1 A Con exceso de electrones idruros de los grupos 1, 16, B C Si Ga Ge As Se Br Tl Pb N P S F Cl In Sn Sb Te I At 9 A E, A E, AE idruros covalentes idruros de los halógenos f = ½ dis (Cl ) + ½ dis ( ) + EE Cl- 98 K (g) F Cl Br I f G f EE ½ dis ( ) ½ dis ( ) Cl(g) + (g) Cl(g) + ½ (g) ½Cl (g) + ½ (g) Cl(g) + (g) -1 T = 98 K Cl(g) Introducción...7 7

8 idruros covalentes Energía de enlace idruros covalentes Estabilidad termodinámica ΕΕ Α Η C- Si- Ge- 89 Sn- N- 91 P- 1 As- 97 Sb- 7-6 S- 68 Se- 1 Te- 67 F- 68 Cl- Br- 66 I- 1 f Gº (g) 98K C -.7 Si +6.9 Ge +11. Sn N -16. P +1. As Sb S -.6 Se +1.9 Te +7 F -7.7 Cl -9. Br -. I +1.7 Energía de enlace Estabilidad termodinámica Máximos Mínimos Propiedades idruros iónicos C N F Si Ge P As S Se Cl Br Sn Sb Te I Li K Ca Rb Sr Cs Ba Sólidos de alto punto de fusión Redes cristalinas tridimensionales Estabilidad termodinámica baja Fuertemente reductores Reaccionan con agua, violentamente 6 idruros iónicos Estabilidad termodinámica f = sub + I 1 + ½ dis + EA 1 + U (s) 98K Na K Rb Ca Sr Ba Na + (g) + - (g) +1 Na + (g) + - (g) f G Na + (g) + ½ (g) f T = 98 K T f S Na(s) + ½ (g) -6 Na(s) 8 Introducción...7 8

9 Compuestos del oxígeno Propiedades del oxígeno Clase ropiedades atómicas del Reacciones Uso industrial Compuestos binarios Óxidos iónicos Superóxidos y peróxidos Radio: 66 pm R 1 R< 1 R< 1 R< 1 EA 1 EA 1 < 1 EA 1 < EA 1 < 1 Electroafinidad: 11 E. ionización: 1.1 MJ/mol 1. I 1 1. I 1 <1.. I 1 < 1. I 1 <. x. x<. 1. x<. x < 1. Electronegatividad:. (A-R) 9 Reacciones del (I) Usos industriales del (g) + ½ (g) (l) G = -7 = -86 T S = -9 C(s) + (g) C (g) G = -9 = -9 T S = +1 C (g) + (g) C (g) + (l) G = -818 = -89 T S = -7 Fe(s) + / (g) Fe (s) G = -71 = -8 T S = -8 T = 98 K 1 Acero-ierro (7%) Reactivo en Industria Química (%) tros (%) Ti N (C C ) Soldadura + C Combustión Óxidos binarios Iónicos Moleculares Intermedios Metales de transición e B C N F Ne Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I e Cs Ba La f Ta W Re s Ir Pt Au g Tl Pb Bi Po At Rn Propiedades Sólidos de alto punto de fusión Redes iónicas tridimensionales Termodinámicamente estables Reaccionan con agua, para dar soluciones básicas Óxidos iónicos Introducción...7 9

10 f = sub +I 1 + ½ dis +EA 1 + EA + U Óxidos iónicos Estabilidad termodinámica Na + (g) + = (g) +888 Na + (g) + = (g) (s) 98K Na K Mg Ca Al Cr Na + (g) + ½ (g) f G T = 98 K f Na(s) + ½ (g) -16 Na (s) T f S Óxidos iónicos Entalpía de formación Enlace en dioxígeno Li Na K Rb Cs f T = 98 K Valores en Óxido Metal U Formación 7 E n e r g í a : [e] s p p s 8 - = Compuestos Óxidos Fórmula: = (sin enlace -) Estado de oxidación: - Distancia - EE - Radio iónico 11 9 pm pm = Ejemplos: Na, Mn 7, C Peróxidos Fórmula: = (con enlace -) Estado de oxidación: -1 Ejemplos:, K S 8 Superóxidos Fórmula: - (con enlace -) Estado de oxidación: -½ Ejemplos: K, Cs 6 Introducción...7 1

11 Compuestos binarios con metales alcalinos Metales del G1 Entalpía de formación Li Na K Rb Cs - f T = 98 K Valores en de metal ÓID PERÓID SUPERÓID ÓID PERÓID SUPERÓID 1 1 Li Na K Rb Cs 61 6 Interconversiones Na (s) + ½ (g) Na (s) Reacción 1 Na (s) + (g) Na (s) Reacción T = 98 K Valores en f f G T f S Na Na Na r r G T r S Reacción Reacción Introducción