QUÍMICA INORGÁNICA Unidad V: CALCOGENOS (ANFIGENOS)

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1 QUÍMICA INORGÁNICA Unidad V: CALCOGENOS (ANFIGENOS) 1

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3 UNIDAD V CALCÓGENOS. Propiedades generales. Discusión comparativa. Ocurrencia y obtención. Estados de oxidación más importantes. Compuestos binarios: hidruros; calcónidos metálicos; halogenuros. Óxidos más importantes del azufre. 3 Estructuras. Oxoácidos. Clasificación.

4 BIBLIOGRAFIA GENERAL 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. Masterton, William L.; Slowinski, Emil J. ; Stanitski.(1989) Química General Superior. Editorial Mc Graw Hill /Interamericana de México, S.A. de C. V. 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. 4

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6 CALCÓGENOS / ANFIGENOS Calcógenos: Raíz etimológica (griego) chalkos cobre genes (nacido), formador de minerales, una gran parte de los constituyentes de la corteza terrestre son óxidos de azufre o sulfuros. Anfígenos: El término anfígeno fue asignado por Berzelius y significa formador de ácidos y bases. 6

7 OCURRENCIA (PRESENTACIÓN EN LA NATURALEZA) 7

8 OCURRENCIA (PRESENTACIÓN EN LA NATURALEZA) 8

9 DIFERENCIAS RESPECTO AL OXÍGENO 9

10 El S posee orbitales d, lo que le permite mayor versatilidad a la hora de formar los compuestos. Es mucho menos electronegativo (2.58<3,44) Adopta con facilidad estados de oxidación (+) El enlace S S tiene un valor de 270kJ.mol -1 frente al O O de 145kJ.mol -1. Explica la tendencia a la catenación del S La contribución al enlace S S es menor que para el O O 10

11 ALOTROPÍA Y POLIMORFISMO 11

12 Son Alótropos: diferentes formas de un mismo elemento en el cual los enlaces químicos entre los átomos son diferentes y por tanto que dan lugar a unidades moleculares también diferentes en el mismo estado físico. 12

13 con 6 a 20 átomos de S Que tienen Una estructura En forma De anillos Se han sintetizado moléculas Alótropos del Azufre El más común En la naturaleza Es el S 8 ciclooctaazufre Se halla En dos formas polimórficas en Fase Gaseosa hay Las dos formas se hallan en equilibrio a la temperatura: 95,5 ºC Azufre Rómbico: SR o S Azufre Monoclínico: S M o S S, S 2, S 4, S 8 Estado de transición: 95,5 ºC SR SM 13

14 Son Polimorfos diferentes formas cristalinas de una misma sustancia cuyas unidades estructurales se empaquetan de forma diferente. El azufre puede producir cristales monoclínicos de color amarillo intenso (cuya forma recuerda en sus extremos la hoja de un formón) o rómbicos de color ámbar (cristales cuya forma es la de un paralelepípedo). 14

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17 EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE EL S 17

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21 DIAGRAMA DE FASES DEL AZUFRE Muestra los cambios estructurales que experimenta el azufre en distintas condiciones de presión y temperatura. Curva a: Curva b: Curva c: Línea d: Línea e: Punto m: 21

22 COMPUESTOS BINARIOS 22

23 I- OXIDOS ÓXIDOS DE CARÁCTER ÁCIDO DECRECIENTE PORQUE EL CARÁCTER METÁLICO CRECE 23

24 ESTRUCTURA DEL SO 2 EN FASE GAS Estructura del SO 2 en base a la teoría del enlace de valencia: TEV 24

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26 Dos orbitales atómicos híbridos sp 2 del azufre forman con dos orbitales atómicos 2p y de cada oxígeno, dos orbitales moleculares (OM) s. Dos orbitales atómicos híbridos pd del azufre forman con dos orbitales atómicos 2p z de cada oxígeno, dos orbitales moleculares (OM) p. La geometría electrónica es triangular planar, y la geometría molecular angular o doblada en V. El átomo de azufre en el SO 2 presenta una hibridación principal sp 2 y una hibridación secundaria pd. 26

27 Modelo de LEWIS Aplicando el método del cálculo haga las dos estructuras de resonancia que presenta el SO 2. EN: EV: EC: ENC: 27

28 Oxidante PROPIEDADES DEL SO 2 Ácido de Lewis ES UN COMPUESTO TETRAFUNCIONAL Agente Reductor Base de Lewis 28

29 OBTENCIÓN Y PROPIEDADES DEL SO 2 29

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31 ESTRUCTURA DEL SO 3 EN FASE GAS Explicación de la estructura en base a la hibridación de orbitales atómicos. Tres orbitales s atmicos híbridos sp 2 del azufre forman con tres orbitales atómicos 2p y de cada oxígeno, tres orbitales moleculares (OM) s. Tres orbitales atómicos híbridos pd 2 del azufre forman con tres orbitales atómicos 2p z de cada oxígeno, dos orbitales moleculares (OM). El átomo de azufre en el SO 3 presenta una hibridación principal sp 2 y una hibridación secundaria pd 2. El SO 3 es también una molécula simétrica 31

32 ESTRUCTURAS DEL SO 3 EN FASE LIQUIDA En fase líquida se presenta como una mezcla en equilibrio de la variedad con el trímero cíclico (SO 3 ) 3 (g) 32

33 En fase sólida se conocen tres variedades,, y Las dos primeras están formadas por cadenas helicoidales infinitas de tetraedros SO 4

34 PROPIEDADES DEL SO 3 34

35 II. HIDRUROS 35

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37 PROPIEDADES DEL H 2 S 37

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39 SULFANOS Responden a la fórmula general: H 2 S n n: toma valores desde 2 a 6 Escriba la fórmula y el nombre los siguientes sulfanos cuando: n= 2 n= 4 n= 6 39

40 III. CALCÓNIDOS O CALCOGENUROS 40

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42 CALCOGENUROS DE AZUFRE 42

43 SULFUROS 43

44 n= 5 Ejemplos: POLISULFUROS Escriba la fórmula y el nombre de los polisulfuros cuando: n= 2 Ejemplos: n= 3 Ejemplos: 44

45 IV. HALUROS O HALOGENUROS 45

46 COMPUESTOS TERNARIOS DEL S OXOÁCIDOS DEL AZUFRE ÁCIDOS CON UN ÁTOMO DE AZUFRE anión: H 2 SO 3 Ácido sulfuroso H 2 SO 4 ácido sulfúrico SO 3 2- ion sulfito SO 4 2- ion sulfato H 2 SO 5 ácido peroxosulfúrico SO 5 2- ion 46 peroxosulfato

47 ÁCIDOS CON DOS ÁTOMOS DE AZUFRE 47

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49 Nombre ácido Fórmula Nombre oxoanión Fórmula Ac. Sulfuroso * Ac. Disulfuroso * Ac Sulfúrico Ac.Tiosulfúrico * Ac. Di(Piro)sulfúrico Ac. Ditionoso * H 2 SO 3 H 2 S 2 O 4 H 2 SO 4 H 2 S 2 O 3 H 2 S 2 O 7 HO 2 S SO 2 H Sulfito Disulfito Sulfato Tiosulfato Pirosulfato Ditionito SO O 2 S-SO 2 - SO 4 2- S 2 O O 3 S-O-SO O 2 S-SO 2 - Ac. Ditiónico Ac. Politiónico # Ac. Peroxosulfúrico # Ac. Peroxodisulfúrico HO 3 S SO 3 HHO 3 S(S) n SO 3 H 2 SO 5 H 2 S 2 O 8 Ditionato Politionato Peroxosulfatos Peroxodisulfatos - O 3 S-SO O 3 S-S n -SO 3 - SO O 3 S-OO-SO 3 - * No se conoce el ácido libre; sólo sus sales. # Se conoce el ácido diluido, no en estado puro y sus sales. 49

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52 Aplicando el método del cálculo haga la estructura de Lewis indicando, el estado de oxidación de cada átomo de azufre, calculado mediante la asignación de los electrones de enlace al átomo más electronegativo, en los los siguientes oxoaniones: a) Ion tiosulfato: S 2 O 3 2- EN: EV: EC: ENC: Muy interesante!! S 2 O 3 = + 6 H e - 2 S + 3 H 2 O Eº = 0,46 V S 2 O 3 = + H 2 O 2 SO H e - Eº = - 0,43 V 52 2 S 2 O 3 = S 4 O 6 = + 2 e - Eº = - 0,08 V

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54 b) Ion tetrationato: S 4 O 6 2- EN: EV: EC: ENC: 54

55 c) Ion persulfato o peroxidisulfato: S 2 O 8 2- EN: EV: EC: ENC: 55

56 ÁCIDOS CON MÁS DE DOS ÁTOMOS DE AZUFRE O ACIDOS POLITIÓNICOS Responden a la fórmula general: H 2 S n+2 O 6 o HSO 3 -S n -SO 3 H con n= 1 a 4 56