UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE ING. GEOLÓGICA, MINERA, METALURGICA, GEOGRÁFICA Y CIVIL

E.A.P. DE ING. METALÚRGICA

NOMBRE:

NAVARRO AROSTE ALFREDO

CODIGO:

12160219

CURSO:

QUIMICA INORGÁNICA Y CUALITATIVA

PROFESOR:

JORGE ZEGARRA

2013

Capítulo 19:

LOS NO METALES, PARTE I EL HIDROGENO Y LOS HALOGENOS

HIDRÓGENO:

No se ajusta a ningún grupo de la tabla periódica, tiene solamente un electrón de valencia, es como los del grupo IA, sin embargo estos son no metales es deficiente de un electrón con respecto a la configuración del gas noble, como los átomos del grupo de elementos del grupo VII A, pero es menos electronegativo que el grupo de elementos .La razón para el carácter único del hidrogeno se encuentre en su muy pequeño radio atómico.

DISTRIBUCION Y PROPIEDADES

Constituyen cerca del 15% de todos los átomos presentes en la corteza terrestre, cuerpos de agua y atmosfera de la tierra. Sin embargo sobre la base de las masas el porcentaje desciende a menos de 1% puesto que el hidrógeno tiene una masa atómica muy baja, el compuesto más importante en la naturaleza es el agua. Es un gas incoloro, sin olor y sin sabor, tiene la densidad más baja de cualquier sustancia a TPE, un litro de hidrogeno pesa 0.0899 g. los dos átomos de hidrogeno están unidos por un enlace covalente sencillo que da a cada átomo una configuración electrónica estable del helio, la molécula no es polar. Existen 3 isotopos: el isótopo más abundante, H1

1 constituye el 99.85% del hidrogeno que se halla en forma natural;

el deuterio, H12 forma el 0.015% y el tritio radiactivo, H1

3 se encuentra solo en trazas.

PRODUCCION INDUSTRIAL DEL HIDROGENO:

Proceso reformador de vapor

El gas de agua

Hierro y vapor de agua

Cracking

Electrolisis de la salmuera de cloruro de sodio

Electrolisis del agua

HIDROGENO A PARTIR DE REACIONES DE DESPLAZAMIENTO:

Los elementos muy activos (Ca, Ba Sr y el grupo de elementos IA) reaccionan con el agua a temperatura de ambiente para producir hidrogeno y soluciones de hidróxido. Por convención, el potencial del electrodo estándar de H+/H2 es cero

REACCIONES DEL HIDROGENO:

La energía de enlace H --- H es 431 KJ/mol. Debido a que esta energía es relativamente alta las reacciones del hidrogeno ocurren a temperaturas elevadas. Reacciona con los metales grupo IA y metales pesados (Ba, Sr y Ca) para formar hidruros parecidos a sales. Con metales como platino, paladio y níquel forma hidruros intersticiales (el hidrogeno es absorbido solamente en los intersticios del cristal metálico).Los hidruros complejos de boro y aluminio son útiles para la síntesis química. El hidrogeno forma compuestos covalentes polares, la reacción de hidrogeno y oxígeno en la cual se forma H2O es muy exotérmica. Con el hidrogeno se puede realizar los procesos de Haber y Bergius. A altas presiones y elevadas temperaturas el CO con el hidrogeno forma alcohol metílico, CH3OH.

USOS INDUSTRIALES DEL HIDROGENO:

Los principales usos industriales son: la producción de amoniaco (proceso de haber), producción de cloruro de hidrogeno, síntesis de alcohol metílico, refinación del petróleo, hidrogenación de aceites comestibles, reducción de óxidos para obtener metales, combustibles para cohetes y misiles.

LOS HALOGENOS:

El flúor, cloro, bromo, yodo y astato son llamados halógenos “formador de sal” estos se encuentra en la naturaleza en forma de sales haloideas.

PROPIEDADES DE LOS HALOGENOS:

Se resume en este cuadro:

DISTRIBUCION Y PREPARACION DE LOS HALOGENOS:

PREPARACION DE LOS HALOGENOS EN EL LABORATORIO:

Con excepción del flúor (el cual se prepara electroquímicamente) los halógenos se preparan en laboratorios mediante la acción de agentes oxidantes. De los potenciales de los electrodos estándares podemos obtener una idea aproximada de que los agentes oxidantes oxidaran satisfactoriamente un ion halogenuro dado, cualquier par con un potencial de electrodo estándar más positivo de +1.36 V.

LOS COMPUESTOS INTERHALOGENADOS:

Los halógenos reaccionan entre si para formar compuestos interhalógenos. La estructura de los compuestos interhalógenos superiores ha recibido considerable atención debido a que el enlace del átomo central en cada una de estas moléculas viola el principio de octeto.

LOS HALOGENUROS DE HIDROGENO:

Cada uno de los halogenuros de hidrogeno se pueden preparar por la reacción directa del hidrogeno con el halógeno libre correspondiente. Las reacciones sirven como fuente industrial importante de HCl, HBr y HI. Estos gases son gases incoloros a temperatura de ambiente

LOS HALOGENUROS METALICOS:

Estos compuestos están formados por halógenos y elementos metálicos se pueden preparar mediante reacción directa. Estos compuestos por lo general tienen puntos de fusión y ebullición comparativamente bajos. En general estos halogenuros metálicos son iónicos.

OXIACIDOS DE LOS HALOGENOS:

El único oxácido del flúor que se ha formado es el ácido hipofluoroso, HOF compuesto térmicamente inestable, una de las características más sobresaliente de estos compuestos es su capacidad para actuar como agente oxidante. Cuando se desproporcionan forman:

- Ácidos hipohalosos e hipohalitos- Ácidos halosos y halitos- Ácido halico y halatos- Ácidos perhalicos y perhalatos

USOS INDUSTRIALES DE LOS HALOGENOS:

Fluoruro.- se utiliza en las pastas dentales También en los refrigerantes e impelentes para aerosoles

Cloro.- se utilizan en plásticos, disolventes, pesticidas, herbicidas, productos farmacéuticos, refrigerantes y colorantes, se utiliza en la tecnología del petróleo, la metalurgia limpieza de metales.

Bromo.- se utilizan en síntesis industriales, colorantes, fármacos pesticidas, agentes a prueba de fuego, en el blanqueo de tejidos y en la fotografía.

Yodo.- los principales usos radica en los productos farmacéuticos, tinturas y yoduro de plata (par fotografía).

CAPITULO 20:

LOS NO METALES PARTE II: EL GRUPO VI A DE ELEMENTOS

Este grupo incluye elementos como el oxígeno azufre selenio telurio y polonio. El oxígeno es el más importante y abundante del grupo. El polonio es el producto de la desintegración radioactiva del radio. El isotopo más abundante del polonio, 210Po, tiene una vida media de solo 138.7 días.

PROPIEDADES DE LOS ELEMNTOS DEL GRUPO VI A:

Cada elemento tiene una deficiencia de dos elementos con respecto a la estructura del gas noble respectivo. Por esta razón, estos elementos obtienen la configuración electrónica de gas noble en la formación de compuestos iónicos al aceptar 2 electrones por átomo.

Los elementos también adquieren configuración de gas noble mediante la formación de enlace covalente.

Las electronegatividades de los elementos disminuyen en la forma esperada con el aumento de número atómico. El oxígeno es el segundo elemento más electronegativo.

El azufre es tan electronegativo como el yodo, así, los óxidos de la mayoría de los metales son iónicos, mientras que los sulfuros, seleniuros y teleniuros de los metales más activos (tales como los metales del grupo IA y IIA) son verdaderos compuestos iónicos. La tendencia al aumento del carácter metálico es paralela, como se esperaba, al aumento en número atómico, radio atómico y disminución del potencial de ionización .El polonio es el miembro más metálico del grupo. Existen azufre, selenio y telurio en estado de oxidación positiva en compuestos en los cuales se combinan con los elementos más electronegativos (tales como el oxígeno y halógenos) Se considera que el oxígeno tiene un numero de oxidación positivo solo en los pocos compuestos que forma con el flúor. Para el azufre, el selenio y el telurio, los estados de oxidación de 4+ y 6+ son importantes.

DISTRIBUCION Y PRODUCCION INDUSTRIAL DEL OXIGENO

El oxígeno es el elemento más abundante .El oxígeno libre constituye cerca del 21.0% del volumen o 23.2% de la masa de la atmosfera. La mayoría de los minerales contiene oxígeno. El silicio es el segundo elemento de abundancia natural, el cuerpo humano tiene más de un 60% de oxígeno.

En la naturaleza existen 3 isotopos del oxígeno: 16O(99.759%) ,18O(0.204%) y 17O(0.037%).Los isotopos 14O, 19O y 20O son artificiales y inestables. Más del 99% producido industrialmente se obtiene por licuefacción o destilación fraccionada del aire. Comercialmente se produce una pequeña cantidad de oxigeno muy puro aunque costoso por la electrolisis del agua.

PREPARACION DEL OXIGENO EN EL LABORATORIO

Óxidos de los metales de baja reactividad: Los óxidos de mercurio, de plata y oro se descomponen por calentamiento dando oxigeno gaseoso y el metal libre.

Peróxidos: el oxígeno y el ion oxigeno se producen cuando el ion peróxido O22−¿¿ se calienta. El

oxigeno se puede obtener de la reacción del peróxido de sodio y agua a temperatura ambiente.

Nitratos y cloratos: por calentamientos, liberan total o parcialmente el oxígeno que contiene. El clorato de potasio pierde todo su oxigeno; un catalizador (MnO2) se utiliza generalmente para disminuir la temperatura requerida para esta descomposición.

REACCIONES DEL OXIGENO

Las reacciones del oxígeno son demoradas la razón es que la energía de enlace del oxígeno es alta (494 KJ/mol); por consiguiente, las reacciones que requieren la ruptura del enlace oxigeno – oxígeno solo ocurren a altas temperaturas. Estas reacciones exotérmicas producen suficiente calor para mantenerse ellas mismas después que se han iniciado por calentamiento externo, la mayoría de reacciones del oxígeno ocurren a temperaturas muy altas que la temperatura de ambiente. El oxígeno tiene 4 tipos de aniones: superoxidos, peróxidos, iones óxidos y ozónidos.

Todos los metales excepto los metales menos reactivos (por ejemplo, Ag y Au) reaccionan con el oxígeno. Los metales tales como Cs, Rb y K reaccionan con el oxígeno a presión atmosférica para producir superoxidos. Los óxidos se forman a temperatura mucho más elevados, los óxidos ordinarios de Na, K, Rb y Cs pueden obtenerse calentando el oxígeno con un exceso del metal, con la excepción del bario el resto de los metales forma óxidos normales. Todos los no metales reaccionan con el oxígeno formando óxidos, excepto los halógenos y gases nobles que se han preparado por medios indirectos. La reacción del nitrógeno con el oxígeno requiere temperaturas extremadamente altas, la siguiente reacción ocurre en un arco eléctrico de alta energía:

N2(g) + O2(g) 2NO(g)

La reacción del sulfuro de cinc con el oxígeno ilustra un proceso metalúrgico conocido como la tostación.

2ZnS(s) + 3O2(g) 2ZnO(s) + 2SO2(g)

Además del agua, el hidrogeno y el oxígeno forman un compuesto llamado peróxido de hidrogeno.

USOS INDUSTRIALES DEL OXIGENO:

Los usos comerciales se originan en su capacidad para la combustión y sostener la vida. Los principales usos del oxígeno son: la producción del acero, fabricación de metales, producción de peróxidos de sodio y compuestos orgánicos, oxidantes para combustibles de cohetes, tratamiento biológico de aguas de desecho.

EL OZONO:

La existencia de un elemento en más de una forma en el mismo estado físico, se llama alotropía, y las formas se llaman alótropos. La molécula de ozono es diamagnética y tiene una estructura angular, es un gas azul pálido con un olor característico, es muy reactivo, es explosivo a temperaturas superiores a 300°c o en sustancias que catalicen su descomposición.

CONTAMINACIO DEL AIRE:

Los principales contaminantes del aire en términos de cantidades actuales son los siguientes:

Monóxido de carbono.- Es producido por la combustión incompleta de los combustibles. La masa de CO producido por este proceso es casi igual a la mitad de la masa de gasolina consumida. El CO es tóxico debido a que se combina con la hemoglobina y evita el transporte de oxígeno a los tejidos del cuerpo. La reacción del CO y el oxígeno del aire forma CO2 pero muy lentamente.

Óxidos de azufre.- El SO2 y SO3 resultan de la combustión del carbón (para producir electricidad), refinación del petróleo, etc. Los óxidos de azufre son en cierta forma los contaminantes más graves.

Óxidos de nitrógeno.- del nitrógeno y el oxígeno en el aire a las altas temperaturas se producen los óxidos por oxidación del NO. En pequeñas cantidades de estos óxidos forman el ciclo del nitrógeno.

Hidrocarburos.- Son compuestos que contienen hidrogeno y carbono, se hallan en petróleo, gas natural y carbón. Constituyen la mayor fuente de contaminación, el ozono es altamente reactivo con estos hidrocarburos. Puesto que el proceso es iniciado por la luz del sol son llamados contaminantes fotoquímicos, constituyen lo que se llama niebla fotoquímica.

MODIFICACIONES ALOTROPICAS DEL S, Se Y Te

Todos los miembros de este grupo que existen en más de una modificación alotrópica. La modificación solidas más importante del azufre pertenece a los sistemas cristalinos rómbicos y

monoclínicos se ha demostrado que el azufre gaseoso consiste en moléculas del S8, S4 y S2; el S2 es paramagnético como el O2.

DISTRIBUCION Y PREPARACION INDUSTRIAL DEL S, Se Y Te

El azufre se obtiene de grandes acumulaciones subterráneas del elemento libre mediante el proceso de Frasch.

COMPUESTOS HIDROGENADOS DE S, Se Y Te

DIAGRAMAS DEL POTENCIAL DEL ELECTRODO PAR EL S

Los diagramas para el potencial del electrodo del S y sus compuestos aprarecen en la siguiente figura:

USOS INDUSTRIALES DEL S, Se Y Te

Azufre.- más del 80% del azufre extraído de las minas se utiliza en la preparación del ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico se utiliza en muchos procesos industriales, productos químicos, fertilizantes, pigmentos, hierro, acero, refinación.

Selenio.- se utiliza en pilas fotoeléctricas, se tiene en cuenta en la xerografía, le proceso de fotocopia, en la producción de vidrio coloreado cerámicas en seco, son inhibidores de la oxidación para aceites lubricantes y en vulcanización del caucho.

Telurio.- el telurio encuentra menos usos como el selenio, el telurio se usa en la vulcanización del caucho, en la elaboración del vidrio, cerámica, aleaciones, pigmentos para esmaltes.