Familia VA – Grupo 15 Equipo: Los átomos. Propiedades generales Únicamente conforman el 0.35 %...
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Familia VA – Grupo 15 Equipo: Los átomos
Familia VA – Grupo 15 Equipo: Los átomos. Propiedades generales Únicamente conforman el 0.35 % de la masa de la corteza terrestre. Es habitual encontrarlos
Propiedades generales nicamente conforman el 0.35 % de la masa
de la corteza terrestre. Es habitual encontrarlos como xidos o
sulfuros, en ocasiones como nativos. Configuracin electrnica: ns
np. El carcter metlico se incrementa segn se desciende en el grupo.
El potencial de ionizacin es elevado, ya que es una estructura
electrnica relativamente estable. Poseen estado de oxidacin 3
frente a los electropositivos, y +3 y +5 frente a los
electronegativos. 23
Diapositiva 3
Propiedades generales Los hidruros de los elementos de este
grupo son agentes reductores muy efectivos. El fsforo, arsnico y
antimonio, as como sus compuestos, son txicos. Reaccionan con cidos
oxidantes con excepcin del nitrgeno. No reaccionan con el agua o
con los cidos no oxidantes.
Diapositiva 4
18/10/12
Diapositiva 5
Elemento Nmero Atmico ElectronegatividadAfinidad electrnica eV
Radio atmico pm Radio Inico pm 1a Energa de Ionizacin eV Punto de
fusin C 1atm Punto de ebullicin C 1atm Densi dad g/cm 3 N73.04Anin
inestable 74(+3)1 6 14.53-210-1961.25 P152.190.75110(+5)1 7
10.49442811.82 As332.180.81125(+3)5 8 9.81603ps817pt5.72
Sb512.050.81145(+3)7 6 8.6463113876.68 Bi831.90.95155(+3)1 03
7.2927115649.79
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Diapositiva 7
Generalidades
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Propiedades
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Constituye el 78%... Consta de 6 istopos: - estables 14N y 15N
- radiactivos 12N, 13N, 16N y 17N El nitrgeno elemental tiene una
reactividad baja hacia la mayor a de las sustancias. A altas
temperaturas, reacciona para formar nitruros. (Si, Ti, Al, B, Be,
Mg, Ba, Sr, Ca & Li)
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Mtodos de obtencin: I) A PARTIR DEL AIRE: El nitrgeno puede
obtenerse del aire por simple eliminacin del oxgeno. En la
industria se obtiene a partir del aire lquido por medio de la
destilacin fraccionada. II) A PARTIR DE SUS COMPUESTOS: Por la
descomposicin del NH4NO2, ya que es muy inestable. NH 4 NO 2(s) 2 H
2 O (g) + N 2(g) En el laboratorio se obtiene por oxidacin del
amoniaco con xido de cobre (II): 2 NH 3(g) + 3 CuO (s) 3 Cu (s) + 3
H 2 O (g) + N 2(g)
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Ciclo de Nitrgeno Fijacin del Nitrgeno: (3 procesos) - La
energa contenida en un relmpago. - Mediante un proceso industrial -
Las bacterias nitrificantes Descomposicin: En cada nivel trfico se
libera al ambiente nitrgeno en forma de excreciones, que son
utilizadas por los organismos descomponedores para realizar sus
funciones vitales. Nitrificacin: es la transformacin del amoniaco a
nitrito, y luego a nitrato. Desnitrificacin: en este proceso los
nitratos son reducidos a nitrgeno, el cual se incorpora nuevamente
a la atmsfera.
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Comnmente usado en bajas concentraciones como un desinfectante
en sistemas de agua municipales, como una alternativa a la
cloracin. El agua tratada con cloramina carece del olor del cloro y
por lo tanto tiene un sabor mejorado. NH3 + HClO NH2Cl + H2O
Cloramina
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Es uno de los propulsores de cohetes ms importantes que se han
desarrollado y por la dcada de 1950 se convirti en el oxidante
almacenable de eleccin de los cohetes en los EE.UU. y la URSS.
Tetrxido de dinitrgeno N 2 O 4
Diapositiva 14
El xido ntrico NO Es una molcula de sealizacin. Tambin es un
contaminante txico del aire. La molcula de xido ntrico es un
radical libre, que hace que sea muy reactivo e inestable. En el
aire, reacciona rpidamente con el oxgeno para formar el dixido de
nitrgeno txico (NO2).
Diapositiva 15
Es uno de varios xidos de nitrgeno. Este gas naranja / marrn
tiene un caracterstico olor fuerte y penetrante. NO2 es uno de los
contaminantes del aire ms prominentes y un veneno por inhalacin. NO
2
Diapositiva 16
Liquido amarillo, con olor acre. Es muy sensible puede explotar
cuando se expone a temperaturas aproximadas a los 60C, la luz
solar, o sustancias orgnicas, tales como aguarrs.
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Tambin se llama yoduro de nitrgeno, es un compuesto altamente
explosivo de contacto. La razn de su inestabilidad se debe a la
diferencia de tamao entre los dos tipos diferentes de tomos.
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Es un gas incoloro no inflamable, con un agradable y
ligeramente dulce olor. Se utiliza en ciruga y odontologa Tambin se
utiliza como oxidante en los motores de combustin interna..
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Es un lquido incoloro, corrosivo y txico que puede causar
quemaduras graves Se utiliza en la fabricacin de explosivos. Tiene
usos adicionales en metalurgia y refinado, puesto que reacciona con
la mayora de los metales, y en sntesis orgnicas. Cuando se combina
con cido clorhdrico, forma agua regia. cido Ntrico
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Datos curiosos
Diapositiva 21
Diapositiva 22
FSFORO
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Espectro de emisin y absorcin Propiedades atmicas Radio atmico
100pm Electronegatividad 2,19 (Pauling) Radio atmico 98pm (Radio
Bohr) Estado(s) de oxidacin +3,-3,4,5 1ra Energa de ionizacin
1011,8 kJ/mol 2da 1907 kJ/mol 3ra 2914,1 kJ/mol 4ta 4963,6 kJ/mol
Propiedades Generales Propiedades fsicas Estado ordinario Slido
Densidad 1823 kg/m Punto de fusin 317,3 K Punto de ebullicin 550 k
Entalpa de vaporizacin 12,129 kJ/mol Entalpa de fusin 0,657
kJ/mol
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Fosforo blanco Propiedades generales -Estructura tetradrica
-Aspecto creo, blanco y muy txico -Sustancia muy reactiva -Arde
fcilmente en reaccin con el oxgeno -Soluble en sustancias no
polares inorgnicas -Insoluble en disolventes que forman puentes de
hidrgeno Reacciona fcilmente con el oxgeno: P 4 (s) + 50 2 (g) P 4
O 10 (s) P 4 0 10(s) + 6H 2 O (l) 4H 3 PO 4(l)
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Fsforo rojo -Polmero con enlaces menos tensionados -Estable con
el aire -Solo reacciona con CO 2(g) a 400 grados Celsius -Punto de
Fusin de 600 grados Celsius -Menos voltil a diferencia del fsforo
blanco -No fosforece en la oscuridad -No es txico Fsforo Negro
-Conductor de electricidad -Se prepara a una elevada presin a
partir de fsforo blanco -Tiene una compleja estructura
molecular
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Extraccin del fsforo en la industria 2Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) + 10CO
(g) 6CaO (s) + 10CO (g) + P 4 (g) Temperatura 1500 Grados Celsius
Materiales que se consumen y se producen en la extraccin de 1
tonelada de fsforo: 10 toneladas de Ca 3 (PO 4 ) 1 Tonelada de
fsforo blanco 14 MWh de energa elctrica 2500 m de gases de polvo
3
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xidos de fsforo En escasez de oxgeno P 4 (s) + 3O 2 (g) P 4 O 6
(s) En exceso de oxgeno P 4(s) + 50 2(g) P 4 O 10(s) P 4 0 10(s) +
6H 2 O (l) 4H 3 PO 4 (l) -Corrosivo y extremadamente higroscpico -
Se utiliza para desecar gases y en sntesis orgnicas
Diapositiva 28
Cloruros de Fsforo Excesos de fsforo P 4(s) + 6Cl 2 (g) 4PCl 3
(l ) Exceso de cloro P 4 (s) + 10Cl 2(g) 4PCl 5 (l) PCl 3 (l) + 3H
2 O (l) H 3 PO 3(l) + 3HCl (g) PCl 3 (l) + 3C 3 H 7 OH (l) 3C 3 H 7
Cl (g) + H 3 PO 3(l) H 3 PO 3 (l) + Na,K,Mg,Ca o Zn
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cido fosfrico P 4(s) + 5O 2(g) P 4 O 10(s) P 4 O 10(s) + 6H 2 O
(l) 4H 3 PO 4(l) Ca 3 (PO 4 ) 2(s) + 3H 2 SO 4(ac) 3CaSO 4(s) + 2H
3 PO 4(ac) H 3 PO 4 (ac) + H 2 O (l) H 3 O (ac) + H 2 PO (ac) H 2
PO (ac) + H 2 O (l) H 3 O (ac) + HPO 2 (ac) HPO 2 (ac) + H 2 O (l)
H 3 O (ac) + PO 3 (ac) cido fosfrico -4 + + +
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Fosfatos SERIES DE SALES FOSFRICAS PO 4 (ac) + H 2 O(l) HPO 4
(ac) + OH (ac) HPO 4 (ac) + H 2 O (l) H 2 PO 4 (ac) + OH (ac) H 2
PO 4 (ac) + H 2 O(l) H 3 PO 4 (ac) + OH (ac) 3- 2- - - - - - 2-2- -
-Bsicos -Forman complejos con el ion fosfato FTS Ortofosfatos Ca 5
(PO 4 ) 3 OH (Ca 5 (PO 4 ) 3 F) Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,Cl,OH)
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NaH 2 PO 4 Na 2 (HPO 4 )Na 3 (PO 4 ) En la industria
alimentaria Estructura de un grupo fosfato Materia viva
ortofosfato, PO 4 ATP Guanosin Trifosfato 3-
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Curiosidades
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Arsnico Descubierto por: Alberto Magno en 1250, Alemania
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Origen e historia Dioscrides, mdico griego del siglo I d.C., es
el primero en rebautizar a la sandaraca oriental, como ARSENIKS.
Del latn arsencum; ste del griego , de , varonil, macho. Los
griegos usaron el actual xido de arsnico (III) como depilatorio.
4000 aos antes de la era cristiana el arsnico intervena en la
elaboracin de los primeros bronces.
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Propiedades qumicas y fsicas Configuracin electrnica [Ar]3d 4s
4p Densidad (g/ml): 5,72 Punto de ebullicin (C): 613 Punto de fusin
(C): 817 Masa atmica (g/mol): 74,922 Potencial de ionizacin:
10.08eV Nmero atmico: 33 Valencia: +3, -3, +5 Estado de oxidacin:
+5 Radio covalente (): 1,19 Radio inico (): 0,47 Radio atmico ():
1,39 1023
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Abundancia Lugar 52 en abundancia. Forma ms comn: es el arsnico
gris, tiene apariencia metlica. Minerales: Pirita arsenical (FeAsS)
Rejalgar (As 2 S 2 ) Oropimente (As 2 S 3 ) Arsenolita (As 2 O 3 )
Cobaltina (SAsCo) Mxico produce 20 % de todo el arsnico
mundial.
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Istopos
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Aplicaciones Polvo de sucesin Rey de los venenos Fabricacin de
transistores, lser y semiconductores, vidrio, textiles, papeles,
adhesivos de metal, as como en procesos de bronceado, diseccin de
animales. Utilizado en el tratamiento de la leucemia
promieloctica.
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Curiosidades Trataron a 12 pacientes con dosis de 0,06 a 0,2
mg. / kg. de peso / da de trixido de arsnico; 11 presentaron una
remisin completa tras un tratamiento de entre 12 y 39 das.
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Antimonio
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Origen * El origen de la palabra antimonio no est claro: puede
proceder del griego anti monos (no solo) o del rabe. * El smbolo
deriva del latn stibium=lpiz, barra, ya que el negro del antimonio
se utilizaba para pintarse las cejas. * El antimonio metlico ya era
conocido en la antigedad por los chinos y los babilonios.
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Propiedades * El antimonio es muy quebradizo, por esto
generalmente solo se usa en aleaciones con otros metales como el
estao. * El antimonio puro se aplica tambin en la tcnica de
semiconductores.
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Obtencin * Las principales fuentes para obtener el antimonio
son los siguientes minerales: estibina, estibinita o antimonita (Sb
2 S 3 ), valentinita (Sb 2 O 3 ), cervantina (Sb 2 O 4 ), kermesita
(Sb 2 S 2 O) y allemontita (SbAs). * Los yacimientos ms importantes
de antimonio nativo se localizan en la regin de Chihuahua, Mxico;
Quebec, Canad y algunas zonas de California. Se han encontrado
buenos ejemplares en Isre en Francia y en Espaa, en la provincia de
Mlaga.
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Obtencin Es posible encontrarlo libre aunque normalmente est en
forma de sulfuros. La principal mena de antimonio es la antimonita
(tambin llamada estibina), Sb 2 S 3. Mediante el tostado del
sulfuro de antimonio se obtiene xido de antimonio (III), Sb 2 O 3,
que se puede reducir con coques para la obtencin de antimonio. 2 Sb
2 O 3 + 3C 4Sb + 3CO 2 Tambin se puede obtener por reduccin directa
del sulfuro, por ejemplo con chatarra de hierro: Sb 2 S 3 + 3Fe 2Sb
+ 3FeS
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Datos Curiosos * En la Edad Media, el antimonio se us como
remedio para el estreimiento. Tragarse las "pldoras eternas"
(pequeas bolas de antimonio) irritaba los intestinos lo suficiente
como para que expulsaran todo lo que haba en ellos. Las bolas de
antimonio se recuperaban entre los excrementos, se lavaban y volvan
a usarse. * Etimologa del alcohol. La palabra Alcohol viene del
rabe "kahala", manchar o pintar, porque deriva del polvo de
antimonio usado como maquillaje en los ojos. Hacia 1672, en ingls
el significado se ampli a "cualquier substancia que sublima", y de
ah su aplicacin al lquido de fcil evaporacin que es el alcohol. El
22 de junio de 1918, ms de 100 meseros de Chicago fueron puestos en
custodia por envenenar con antimonio y tartrato de potasio a los
clientes que dejaban malas propinas.
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Bismuto
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* Propiedades Densidad9780 kg/m3 Masa atmica208.98038 u Radio
medio160 pm Radio atmico143 Radio covalente146 pm Configuracin
electrnica [Xe]4f 5d 6s 6p Estados de oxidacin 3, 5 (levemente
cido) Estructura cristalinarombodrica Estadoslido Punto de
fusin544.4 K Punto de ebullicin1837 K Calor de fusin11.3 kJ/mol
Presin de vapor0,000627 Pa a 544 K Electronegatividad2,02 (Pauling)
Calor especfico122 J/(kgK) Conductividad elctrica 0,867 106 m-1-1
Conductividad trmica 7,87 W/(mK) 141023
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Mineral Frmula Bismita Bismutina Bismutimita Eulitina
Obtencin Subproducto de Pb, Ag, Cu, Sn. Subproducto de la
refinacin de Pb por el mtodo de Betts. Se obtiene el xido de
bismuto (III), el cual se reduce con carbn a bismuto bruto. Se
purifica mediante fusin por zonas.
Diapositiva 52
* Mtodo de Betts Refinacin de Petrleo Lodos ricos en Bi
Residuos alcalinos con Bi bruto con impurezas de Ag y Pb Residuos
Separacin y obtencin de Bi puro.
Diapositiva 53
* Reacciones ms comunes de Bi 2
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Aplicaciones
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Curiosidades Es uno de los elementos que ha tenido al menos 20
nombres distintos. El bismuto es el primer elemento de los
descubiertos en la Edad Media.
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Ununpentium 18/10/12 Los experimentos comenzaron entre el 14 de
Julio al 10 de Agosto del 2003. Se publica su descubrimiento el 24
de Febrero del 2004. Lawrence Livermore National y Universidad de
Dubna. Slo cuatro ncleos fueron identificados. Bombardearon
americio- 243 con calcio-48
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18/10/12
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La clave de la estabilidad radica en que el ncleo del tomo sea
lo ms esfrico posible Dos istopos son actualmente conocidos, UUP-
287 y UUP-288. Curiosidades La teora de la conspiracin de OVNI.
Elemento 115 en videojuego Call of Duty.
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Isotopos 18/10/12 isoANPeriodoMD Ed PD MeV 290 UupSinttico16
ms9,95 286 Uut Uut 289 UupSinttico169 ms10,31 285 Uut 288
UupSinttico173 ms10,46 284 Uut 287 UupSinttico32 ms10,59 283
Uut