1. GRUPOS 4A-5A-6A Y 7A
STEPHANIA LADINO SANABRIA
DOCENTE:
DIANA JARAMILLO
INSTITUCIÓN EDUCATIVA EXALUMNAS DE LA PRESENTACIÓN
ÁREA TECNOLOGÍA E INFORMÁTICA
11°01
IBAGUÉ TOLIMA
2020
2. INTRODUCCION
La organización de la tabla periódica se realizó teniendo en cuenta las características
dependiendo de los diferentes elementos que en esta se encuentran, por ende, cada grupo de
elementos contenidos en ella presenta ciertas características o similitudes pueden ser desde
su forma y textura hasta la ubicación de sus orbitales y el uso que se le den.
Dicho lo anterior, y creando en el lector cierta intriga solo queda por decir que en este trabajo
está contenido los grupos 4A (carbonoideos) 5A (nitrogenoideos) 6A (anfígenos) y 7A
(halogenos) de la tabla periódica y algunas de sus curiosidades, usos, características,
composición, etc.
Así que aprovecha la oportunidad que te da este documento y conoce más sobre estos
maravillosos grupos y los elementos que contienen.
3. OBJETIVOS
Identificar los elementos que conforman los grupos 4A 5A 6A y 7A de la tabla
periódica y sus múltiples usos.
Ampliar el saber que quien lea este documento y así obtener un mejor rendimiento en
química.
Conocer la clasificación y ubicación en la tabla periódica de los elementos nombrados
en el trabajo
4. GRUPO 4A (ELEMENTOS CARBONOIDEOS)
INTRODUCCION
Los carbonoideos son todos
aquellos elementos que constituyen
la llamada familia del carbono, el
grupo 14 (IVA) de la tabla
periódica. El grupo está formado
por un elemento no metal, carbono;
dos elementos metaloides, silicio y
germanio; y tres elementos
metálicos: estaño, plomo y flevorio.
Estos elementos poseen en su capa electrónica más externa cuatro electrones, con la
configuración ns2np2. Tienden a utilizar el estado de oxidación +4; a excepción del plomo,
que, debido al efecto del par de electrones inertes, utiliza el estado de oxidación +2.
Los elementos pertenecientes a esta familia son químicamente estables, poco reactivos. Pero
son capaces de formar hidruros y halogenuros. Además, los elementos tienden a formar
enlaces covalentes; aunque el estaño y el plomo (ambos metales) tienden a formar enlaces
metálicos.
Los valores de los puntos de fusión, ebullición y de la energía de ionización tienden a
disminuir a medida que aumenta el número atómico de los elementos del grupo. Asimismo,
disminuyen las concatenaciones eficientes, liderando el carbono y sus múltiples enlaces C-
C.
PROPIEDADES FISICAS
Los puntos de ebullición en el grupo del carbono tienden a disminuir a medida que se
desciende en el grupo. El carbono es el más ligero del grupo, el mismo sublima a 3825°C.El
5. punto de ebullición del silicio es 3265°C, el del germanio es 2833°C, el del estaño es 2602°C
y el del plomo es 1749°C. Los puntos de fusión tienen la misma tendencia que su punto de
ebullición. El punto de fusión del silicio es 1414°C, el del germanio 939°C, para el estaño es
232°C y para el plomo 328°C.
La estructura cristalina del carbono es hexagonal, a altas presiones y temperaturas se
encuentra bajo la forma de diamante.
La densidad de los elementos del grupo del carbono tiende a aumentar con el aumento del
número atómico. El carbono tiene una densidad de 2,26 g/cm3, la densidad del silicio es de
2,33 g/cm3 y la densidad del germanio es de 5,32 g/cm3. El estaño tiene una densidad de 7,26
g/cm3 mientras que la del plomo es de 11,3 g/cm3.
El radio atómico de los elementos del grupo del carbono tiende a aumentar a medida que
aumenta el número atómico. El radio atómico del carbono es de 77 picometros, el del silicio
es de 118 picómetros, el del germanio es de 123 picómetros, el del estaño es de 141
picómetros, mientras que el del plomo es de 175 picómetros.
PROPIEDADES QUIMICAS
Al igual que otros grupos, los miembros de esta familia poseen similitudes en su
configuración electrónica, ya que poseen la misma cantidad de electrones en el último nivel
o subnivel de energía. Eso explica las similitudes en sus comportamientos químicos.
6. Cada uno de los elementos de este grupo tiene 4 electrones en su capa más externa. En la
mayoría de los casos, los elementos comparten sus electrones; la tendencia a perder
electrones aumenta a medida que el tamaño del átomo aumenta. El carbono es un no metal
que forma iones negativos bajo forma de carburos (4-). El silicio y el germanio son
metaloides con número de oxidación +4. El estaño y el plomo son metales que también tienen
un estado de oxidación +2. El carbono forma tetrahaluros con los halógenos. El carbono se
puede encontrar bajo la forma de tres óxidos: dióxido de carbono (CO2), monóxido de
carbono (CO) y dióxido de tricarbono (C3O2).El carbono forma disulfuros y diselenios.
El silicio forma dos hidruros: SiH4 y Si2H6. El silicio forma tetrahaluros de silicio con flúor,
cloro e yodo. El silicio también forma un dióxido y un disulfuro.La fórmula química del
nitruro de silicio es Si3N4.
El germanio forma dos hidruros: GeH4 y Ge2H6. El germanio también fomrma tetrahaluros
con todos los halógenos, excepto con el astato y forma di dihaluros con todos los halógenos
excepto con el bromo y el astato. El Germanio también forma dióxidos, disulfuros y
diselenios.
El estaño forma dos hidruros: SnH4 y Sn2H6. El estaño forma tetrahaluros y dihaluros con
todos los halógenos menos con el Astato.
El plomo forma hidruros bajo la forma de PbH4. Forma dihaluros y tetrahaluros con el flúor
y con el cloro. También forma tetrabromuros y dihioduros.
COMPUESTOS QUE FORMAN
Los elementos metálicos de este grupo están clasificados en la tabla periódica como “otros
metales” junto a los grupos 13 y 15. Poseen cuatro electrones en su nivel energético más
7. externo y presentan la siguiente configuración electrónica: ns2np2 (2 electrones s y 2
electrones p), exhibiendo los siguientes estados de oxidación: +4, +2 y -4: los compuestos
con +4 y la mayoría de los de número de oxidación +2 son covalentes. El único ion -4 es el
carburo.
DONDE SE ENCUENTRA:
NATURALEZA
A este grupo pertenecen los elementos carbono
(C), silicio (Si), estaño (Sn) y plomo (Pb). Todos
son sólidos cuando no están combinados.
El carbono se encuentra libre en la naturaleza en
dos formas alotrópicas: el diamante y el grafito.
Combinado con otros elementos, forma los
llamados hidrocarburos y los compuestos
característicos de la vida: azúcares, proteínas,
grasas...
El silicio se encuentra normalmente en forma de óxido: el cuarzo y la sílice.
El estaño y el plomo son dos metales y están combinados en la naturaleza
OBTENCION
El silicio se obtiene por reducción del SiO2 con carbón o CaC2 en horno eléctrico.
El germanio puede obtenerse igual que el silicio o por reducción de su óxido con
hidrógeno.
ESTA CONFORMADO POR:
8. El Grupo de los Carbonoideos está formado por los siguientes elementos:
CARBONO
Elemento no metálico con número atómico 6 y peso
atómico 12,011 g/mol. El carbono es un elemento tan
importante que se denomina a la química orgánica la
química del carbono, ya que todos sus compuestos están
formados por este elemento.
El carbono se encuentra presente en carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos; es
decir, en todas las moléculas y macromoléculas responsables de la vida. Sin embargo, es el
decimoséptimo elemento en abundancia en la corteza terrestre.
El carbono es el único elemento de la familia que se encuentra en la corteza terrestre en forma
pura. Además, se combina con otros elementos para formar petróleo y carbonatos en rocas
como la calcita (CaCO3), la magnesita (MgCO3) y la dolomita (MgCO3·CaCO3).
El carbono presenta 5 formas alotrópicas: el grafito, el cual se presenta como hojas apiladas.
El diamante es un cristal de estructura cúbica, forma tetraédrica con los átomos de carbonos
ubicados en sus vértices.
El carbono amorfo es polvo negro en forma de hollín. En el fullerento, los anillos de carbono
forman arreglos moleculares semejantes a balones de futbol. Y en el grafema, encontramos
una capa de átomos de carbono dispuestos en forma de panal de abejas.
USO:
El grafito se usa en forma fibrosa en la elaboración de
plásticos. Además, se emplea en la elaboración de lápices.
El diamante es una joya preciosa. Se aprovecha su gran
9. dureza en los taladros de la industria petrolera y en la punta de los lápices para cortar
vidrio.
El carburo de calcio se utiliza como intermediario en la producción de los solventes
disulfuro de carbono y tetracloruro de carbono. El carbono se emplea en la síntesis
del acero y relleno de neumáticos.
SILICIO
Es un metaloide de número atómico 14 y peso atómico
28,09 g/mol. Se encuentra en la corteza terrestre como
sílice (SiO2), arena y cuarzo, así como en varios
minerales y arcillas de silicatos.
El silicio es el segundo elemento más abundante en la
corteza terrestre. Presenta dos formas alotrópicas: una amorfa de color marrón, y una forma
cristalina de color gris, brillo metálico y cristales cúbicos de diamantes.
USO:
El silicio se emplea como un semiconductor, así
como en varias funciones de la industria
electrónica. Tiene aplicación como lubricante y
agente impermeabilizante. La sílice (SiO2) se usa
en elaboración de la cerámica y el vidrio, además
de ser un componente del hormigón y el ladrillo.
El silicio es utilizado en las bombas de vacío. Es esencial en la nutrición de los pollos
y las ratas; aunque se desconoce su esencialidad para el hombre. También es un
agente reductor que se usa para liberar el magnesio de su óxido.
GERMANIO
10. Es un metaloide de número atómico 32 y peso atómico 72,61
g/mol. El germanio es poco conocido en forma cotidiana. Solo
se encuentra como traza en algunos minerales de plata y cinc,
así como en algunos tipos de carbón y en la germanita.
Es de color blanco grisáceo y forma una estructura cristalina
cúbica y de diamante.
USOS:
Se usó como semiconductor hasta el año 1950, cuando fue desplazado por el silicio; aunque
sigue cumpliendo varias funciones en el campo de la electrónica. El germanio se emplea en
los detectores de radiación. El óxido de germanio se emplea en las fibras ópticas y en los
lentes de gran angular.
ESTAÑO
Es un metal de número atómico 50 y peso atómico 118,71
g/mol. El estaño es un metal suave y moldeable, de bajo
punto de fusión. Tiene dos formas alotrópicas: forma β, de
estructura cristalina tetragonal a temperatura ambiente; y
forma α, de color gris que se encuentra a temperaturas
inferiores a 13 ºC.
El estaño es extraído de la mineral casiterita (SnO2).
11. USOS:
Se usa para recubrir objetos de hierro
para protegerlos de la oxidación. El estaño es
empleado en la soldadura y en la fabricación
de hojalata para envasar alimentos. Los
cloruros de estaño se usan en la reducción de
los minerales de hierro.
Los compuestos de estaño tienen numerosas aplicaciones. Por ejemplo, el fluoruro
de estaño se emplea en las pastas dentales; el óxido de estaño en la cerámica; y el
estannato de cobalto como pigmento azul cerúleo. Además, el estaño forma
aleaciones como el bronce y el peltre.
PLOMO
Es un metal de número atómico 82 y peso atómico 207,2
g/mol. Tiene una estructura cristalina centrada en las caras,
color blanco azulado, y gran toxicidad para el hombre. El
plomo se encuentra formando parte del mineral galena (PbS).
USOS:
Se emplea en la fabricación de baterías de automóviles; en la protección contra radiaciones
ionizantes; y en la soldadura.
GRUPO 5A LOS NITROGENOIDES
12. INTRODUCCON
El grupo 15 estáformado por los siguientes elementos: nitrógeno (N), fósforo (P), arsénico
(As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) y el elemento sintético moscovium (Mc). Estos elementos
componen el 0,33% en masa de la corteza terrestre y muy pocas veces se hallan nativos en la
naturaleza y generalmente se encuentran en forma de compuestos ya sea óxidos, sulfuros,
fosfatos, entre otros. Mediante la reducción de los óxidos con carbono o por calcinación y
reducción de los sulfuros, se pueden obtener los mismos.
El único elemento metálico del grupo, el bismuto, está clasificado en la tabla periódica como
“otros metales” junto a los metales de los grupos 13 y 14. Poseen cinco electrones en su nivel
energético más externo y presentan la siguiente configuración electrónica: ns2np3 (2
electrones s y 3 electrones p), exhibiendo los siguientes estados de oxidación: +3, +5 y -3. A
medida que crece el número atómico, prevalecerá el estado de oxidación +3.
PROPIEDADES FISICAS
Las propiedades físicas de este grupo varían mucho en cada elemento y el carácter metálico
aumenta a medida que se desciende en el mismo.
El nitrógeno es un gas diatónico inerte que forma el 78,1 % en volumen del aire atmosférico.
Además, es un no metal incoloro. Por su parte, el fósforo es un no metal sólido de color
blanco, pero puro es incoloro. En sus formas alotrópicas presentan diferentes coloraciones y
propiedades. Los más comunes son el fósforo blanco el más tóxico e inflamable, el fósforo
13. rojo es mucho más estable y menos volátil y por último el fósforo negro, el cual presenta una
estructura similar al grafito y conduce la electricidad. Además, es más denso que las otras
dos formas y no se inflama.
Elementos del grupo 15
Los metaloides o semimetales de este grupo son el arsénico y antimonio. Estos elementos se
asemejan a los metales en sus propiedades físicas, pero se comportan químicamente como
un no metal. El arsénico es metaloide sólido y tóxico de color gris metálico que presenta tres
formas alotrópicas:
El arsénico gris metálico: es la forma más estable de las tres y es un buen conductor del calor,
pero bastante malo conductor de electricidad.
El arsénico amarillo: Es enormemente volátil y más reactivo que el arsénico gris metálico y
manifiesta fosforescencia a temperatura ambiente.
El arsénico negro: Presenta propiedades intermedias entre las formas anteriores.
De igual manera, el antimonio es un semimetal que en su forma elemental es un sólido
cristalino de color blanco plateado, fundible, frágil, con una escasa conductividad de calor y
electricidad que se evapora a bajas temperaturas. Este metaloide presenta cuatro formas
alotrópicas:
Antimonio puro gris plateado
Antimonio blanco azulado: es su forma más estable y metálica
Antimonio negro: Inestable y no metálico
Antimonio amarillo: Inestable y no metálico
14. El elemento metálico de este grupo es el bismuto, el cual es cristalino, blanco grisáceo,
lustroso, duro y quebradizo. Es uno de los pocos metales que se expanden al solidificarse. Su
conductividad térmica es menor que la de cualquier otro metal, con excepción del mercurio.
De manera resumida, las propiedades metálicas de este grupo van incrementando a medida
que se desciende en la tabla periódica, desde el nitrógeno al bismuto. Por lo que ocurre una
disminución de los puntos de fusión a partir del arsénico, ya que disminuye el carácter
covalente de los enlaces y aumenta el carácter metálico.
PROPIEDADES QUIMICAS
Los elementos del grupo 15 poseen algunas propiedades químicas similares, entre estas
tenemos:
Son muy reactivos a altas temperaturas
No reaccionan con el agua
No reaccionan con ácidos no oxidantes
Reaccionan con ácidos oxidantes a excepción del nitrógeno.
Forman óxidos con número de oxidación +3 y +5, a excepción del nitrógeno que forma
óxidos entre los rangos +1 y +5.
Los hidróxidos que forman disminuyen su acidez a medida que se desciende en el grupo,
siendo básico el hidróxido de bismuto (III).
El bismuto reacciona con el oxígeno y con halógenos, produciendo bismita y bismutina
entre otros compuestos.
DONDE SE ENCUENTRAN:
NATURALEZA
15. Entre estos elementos se encuentran el nitrógeno (N), el
fósforo (P) y el arsénico (As).
El nitrógeno se encuentra en la naturaleza en estado libre
(N2) constituyendo el 78% de las moléculas de la
atmósfera y combinado con otros elementos formando
muchos compuestos (como nitratos y nitritos). Cuando se
encuentra en estado libre es muy poco reactivo.
El fósforo es un sólido que se presenta principalmente en dos formas alotrópicas: fósforo rojo
y fósforo blanco, normalmente se encuentra combinado formado las sales denominadas
fosfatos.
Tanto el nitrógeno como el fósforo o el arsénico forman iones con tres cargas negativas.
OBTENCION
El nitrógeno se obtiene a partir del aire por licuación de éste y posterior destilación
fraccionada.
En el laboratorio se obtiene por oxidación del amoniaco con óxido de cobre (II):
2 NH3(g) + 3 CuO(s) ® 3 Cu(s) + 3 H2O(g) + N2(g).
También puede obtenerse por calentamiento del nitrito de amonio: NH4NO2(s) ® 2
H2O(g) + N2(g).
ESTA CONFORMADO POR:
NITROGENO
El nitrógeno es un elemento químico de número atómico 7, símbolo N, su masa atómica es
de 14,006 u y que en condiciones normales forma un gas diatómico (nitrógeno diatómico o
molecular) que constituye del orden del 78 % del aire atmosférico.1 En ocasiones es
llamado ázoe (antiguamente se usó también Az como símbolo del nitrógeno).
USO:
16. La aplicación comercial más importante del nitrógeno
diatónico es la obtención de amoníaco por el proceso
de Haber. El amoníaco se emplea con posterioridad
en la fabricación de fertilizantes y ácido nítrico.
Las sales del ácido nítrico incluyen importantes
compuestos como el nitrato de potasio (nitro o salitre
empleado en la fabricación de pólvora) y el nitrato de
amonio fertilizante.
Los compuestos orgánicos de nitrógeno como la nitroglicerina y el trinitrotolueno son a
menudo explosivos. La hidracina y sus derivados se usan como combustible en cohetes.
El ciclo de este elemento es bastante más complejo que el del carbono, dado que está presente
en la atmósfera no solo como N2 (78 %) sino también en una gran diversidad de compuestos.
Se puede encontrar principalmente como N2O,NO y NO2,los llamados NOx.También forma
otras combinaciones con oxígeno tales como N2O3 yN2O5 (anhídridos), "precursores" de los
ácidos nitroso y nítrico. Con hidrógeno forma amoníaco (NH3), compuesto gaseoso en
condiciones normales.
Al ser un gas poco reactivo, el nitrógeno se emplea industrialmente para crear atmósferas
protectoras y como gas criogénico para obtener temperaturas del orden de 78K de forma
sencilla y económica. Inclusive se utiliza para inflar los neumáticos en los trenes de aterrizaje
de los aviones, evitando condensación de agua a grandes alturas o su combustión al aterrizar.
FOSFORO
Símbolo P, número atómico 15, peso atómico 30.9738. El fósforo
forma la base de gran número de compuestos, de los cuales los más
importantes son los fosfatos. En todas las formas de vida, los
fosfatos desempeñan un papel esencial en los procesos de
transferencia de energía, como el metabolismo, la fotosíntesis, la
función nerviosa y la acción muscular. Los ácidos nucleicos, que
entre otras cosas forman el material hereditario (los cromosomas),
son fosfatos, así como cierto número de coenzimas. Los esqueletos
de los animales están formados por fosfato de calcio.
17. USO
Los compuestos comerciales más importantes de fósforo son el ácido fosfórico y sus
sales, llamadas fosfatos. La mayoría de los compuestos fosforados se usan como
fertilizantes.
Los compuestos fosforados se usan también para aclarar las soluciones de azúcar de
remolacha y en aleaciones especiales como bronces al fósforo.
El fósforo blanco se usa en la elaboración de veneno para las ratas, insecticidas y en
la industria pirotécnica y el fósforo rojo se usa para fabricar cerillas.
En los fósforos ordinarios la cabeza se compone de una mezcla combustible
de azufre y clorato de potasio bañada en sulfuro de fósforo que se inflama por el calor
producido en la fricción y produce a su vez la inflamación de la mezcla combustible
.
ARSENICO
Elemento químico, cuyo símbolo es As y su número
atómico, 33. El arsénico se encuentra distribuido
ampliamente en la naturaleza (cerca de 5 x 10-4% de la
corteza terrestre). Es uno de los 22 elementos conocidos
que se componen de un solo nucleido estable, 75
33As; el
peso atómico es de 74.922. Se conocen otros 17 nucleidos
radiactivos de As.
USO:
18. Preservante de la madera (arseniato de plomo y
cromo), uso que representa, según algunas
estimaciones, cerca del 70 % del consumo mundial de
arsénico.
El arseniuro de galio es un importante
material semiconductor empleado en circuitos
integrados más rápidos, y caros, que los de silicio.
También se usa en la construcción de diodos
láser y LED.
Aditivo en aleaciones de plomo y latones.
Insecticida (arseniato de plomo), herbicidas (arsenito de sodio) y venenos: a
principios del siglo XX se usaban compuestos inorgánicos pero su uso ha
desaparecido prácticamente en beneficio de compuestos orgánicos (derivados
metílicos). Sin embargo, esas aplicaciones están declinando.8
El desulfuro de arsénico se usa como pigmento y en pirotecnia.
Decolorante en la fabricación del vidrio (trióxido de arsénico).
ANTIMONIO
El antimonio es un elemento químico que forma parte del
grupo de los metaloides de número atómico 51 situado en
el grupo 15 de la tabla periódica de los elementos. Su
nombre y abreviatura (Sb) procede de estibio, término hoy
ya en desuso, que a su vez procede
del latín stibium ("Banco de arena gris brillante").note 1 Su
principal mena es la estibina.
Este elemento semimetálico tiene cuatro formas alotrópicas. En su forma estable es un metal
blanco azulado. El hombre negro y el amarillo son formas no metálicas inestables.
19. Principalmente se emplea en aleaciones metálicas y algunos de sus compuestos para dar
resistencia contra el pego, en pinturas, cerámicas, esmaltes, vulcanización del caucho y
fuegos artificiales.
USO
Cuando se encuentra en su forma natural puede ser
utilizado en la fabricación de diferentes dispositivos
semiconductores, en la creación de detectores
infrarrojos y diodos. Es muy usado en la creación de
diferentes aleaciones con otros metales como el
plomo, para lograr
fabricar baterías, armas, revestimientos para cables y
diferentes productos industriales. Es un componente importante en las soldaduras suaves que
son fundidas a temperaturas menores a los 325 ° K. Su función principal es la de consolidar
la soldadura y suprimir la formación de los alótropos del estaño.
BISMUTO
Elemento metálico, Bi, de número atómico 83 y peso atómico 208.980, pertenece al grupo
Va de la tabla periódica. Es el elemento más metálico en este grupo, tanto en propiedades
físicas como químicas. El único isótopo estable es el de masa 209. Se estima que la corteza
terrestre contiene cerca de 0.00002% de bismuto. Existe en la naturaleza como metal libre y
en minerales. Los principales depósitos están en Sudamérica, pero en Estados Unidos se
obtiene principalmente como subproducto del refinado de los minerales de cobre y plomo.
USO
20. Su principal uso es en la industria farmacéutica, de la cual se obtiene compuesto que son
usados para la elaboración de medicamentos antidiarreicos. El compuesto para este tipo de
tratamientos es el su salicilato de bismuto.
El su salicilato de bismuto es una sal insoluble de bismuto y ácido salicílico. El 90% del
salicilato es absorbido por el tracto gastrointestinal y luego eliminado mediante la orina. Por
su parte el bismuto se elimina por las heces.
Es común el uso de compuestos de bismuto en tratamiento de diarreas, dolencias estomacales
– acidez, náuseas o indigestiones -, no es conveniente prescribirlo a niños menores de 12
años. También se lo utiliza para combatir afecciones bacterianas del tipo de Helicobacter
prylori, que provoca la conocida “diarrea del viajero”.
Los cristales de bismuto pueden ser trabajados y se obtienen hermosos ornamentos a partir
de él. En la antigüedad, los Incas, lo utilizaban junto a otros metales para la confección de
máscaras y adornos para sus rituales.
El oxicloruro de bismuto es utilizado en la industria de la cosmetología para la elaboración
de pigmentos para sombra de ojos y esmalte para uñas, ya que brinda una tonalidad y un
acabado nacarado. También se lo utiliza como componente para el espray fijador de cabellos.
Debido a su importante masa atómica, podría cumplir las mismas funciones que el plomo,
como escudo anti radioactivo, pero su escasez hace esto inviable.
GRUPO 6A LOS ANFIGENOS
21. INTRODUCCION
Los anfígenos o calcógenos son elementos
químicos que pertenecen al grupo o a la
familia del oxígeno de la tabla periódica. Se
encuentran en el grupo VIA o 16, ubicado
en el lado derecho o bloque p.
El cabezal del grupo, como su nombre lo
indica, lo ocupa el elemento oxígeno, que
se diferencia física y químicamente de sus
elementos del mismo grupo. La palabra ‘calcógeno’ deriva de la palabra griega chalcos, que
significa cobre.
Muchos químicos han nombrado a estos elementos como formadores de cenizas, tizas,
bronces y cadenas. No obstante, la más acertada interpretación corresponde a la de
‘formadores de minerales’.
Así, los calcógenos se caracterizan por estar presentes en innumerables minerales; como los
silicatos, fosfatos, óxidos, sulfuros, seleniuros, etc.
Por otro lado, la palabra ‘anfígeno’ quiere decir capaz de formar compuestos ácidos o
básicos. Un ejemplo sencillo de esto está en el hecho de que existen óxidos ácidos y básicos.
El oxígeno no solo puede encontrarse en el aire que se respira, sino que también forma parte
del 49% de la corteza terrestre. Por eso, no basta con mirar las nubes para tenerlo de frente;
y para contemplar la máxima manifestación física de los calcógenos, es necesario visitar una
montaña o una mena.
PROPIEDADES FISICAS
Las propiedades físicas de este grupo varían mucho en cada elemento y el carácter metálico
aumenta del selenio al polonio.
22. El oxígeno en ambientes estándar de presión y temperatura se encuentra formando el
dioxígeno, un gas diatómico incoloro, inodoro e insípido con fórmula O2. Otro alótropo
importante es el trioxígeno (O3) o como normalmente se le conoce, el ozono. El ozono es un
gas de olor picante y habitualmente incoloro, pero en altas concentraciones puede tornarse
levemente azulado.
El azufre es un no metal sólido de color amarillo limón que presenta un olor característico.
Se presenta en varias formas alotrópicas, por ejemplo, en estado sólido se pueden apreciar
las variedades rómbica y monoclínica (anillos S8), azufre plástico (cadenas Sn). Por su parte,
en estado líquido formando anillos S8 y cadenas de longitud variable y en fase gaseosa
formando cicloazufre, que son cadenas Sn (n = 3-10), S2.
Elementos del grupo 16 en estado elemental
El selenio es un metaloide que presenta, al igual que el azufre, varias formas alotrópicas.
Primero el selenio rojo coloidal, el cual está compuesto por moléculas Se8. El selenio negro
vítreo formado por anillos Sen con n muy grande y variable (forma amorfa) y por último
el selenio gris cristalino de estructura hexagonal, la cual es la forma más común y análoga a
la del azufre plástico. Este alótropo exhibe aspecto metálico, de hecho es un semimetal y es
fotoconductor.
El telurio es un metaloide sólido de color gris plateado similar a la forma alotrópica del
selenio gris, pero con un carácter más metálico.
23. Y finalmente el polonio, el cual es un metaloide altamente radiactivo, con una química
equivalente al telurio y al bismuto. Este elemento muestra dos alótropos: el cúbico simple y
el romboédrico, en los que cada átomo está directamente rodeado por seis vecinos a distancias
iguales (d0=355pm). Ambos alótropos tienen carácter metálico.
PROPIEDADES QUIMICAS
Los elementos del grupo 16 ostentan algunas propiedades químicas similares, entre estas
tenemos:
No reaccionan con el agua.
No reaccionan con las bases a excepción del azufre.
Reaccionan con el ácido nítrico concentrado, excepto el oxígeno.
Forman óxidos, sulfuros, seleniuros y telururos con los metales, y dicha estabilidad
se ve reducida desde el oxígeno al teluro.
Con el oxígeno componen dióxidos que con agua originan oxoácidos. El carácter
ácido de los oxoácidos disminuye a medida que se desciende en el grupo.
Los calcogenuros de hidrógeno son todos débiles en disolución acuosa y su carácter
ácido aumenta a medida que se desciende en el grupo.
Las combinaciones hidrogenadas de estos elementos (excepto el agua) son gases
tóxicos de olor desagradable.
DONDE SE ENCUENTRA:
NATURALEZA
24. El oxígeno es el elemento más abundante en la
corteza terrestre y, dada su gran reactividad, se
combina con todos los elementos a excepción de
los gases nobles, formando agua y óxidos y
presentándose como componente de infinidad de
sustancias. A temperatura ambiente, es un gas
incoloro, insípido e inodoro. Se licua a ?118 ºC,
originando el oxígeno líquido, de color azulado y de fuertes propiedades paramagnéticas. Su
molécula es diatómica, O2, aunque puede presentarse en otro estado alotrópico, el ozono, O3,
de gran importancia para la Tierra, ya que protege del exceso de radiación solar. Es un
elemento esencial para la vida y para que se produzca la combustión.
El azufre se halla libre y combinado, en forma de sulfuros y sulfatos, además de presentarse
también como componente de muchas proteínas. A temperaturas ineriores a 96 ºC se
encuentra cristalizado en el sistema rómbico y por encima de esa temperatura, en el
monoclínico. Sólido a temperatura ambiente, si se funde, origina un líquido amarillento y
fluido, el llamado, que evoluciona a otra forma, el, oscura y espesa, que al calentarse vuelve
a ser fluida. Si él es enfriado bruscamente se obtiene una masa amorfa y de aspecto gomoso
llamada azufre plástico o elástico. Estas variedades del azufre se deben a la rotura de las
cadenas cerradas que forma el azufre en estado sólido (en ellas los átomos se agrupan de
ocho en ocho), para convertirse en cadenas abiertas en zigzag.
No hay minerales importantes del selenio, el cual se encuentra en algunas piritas. Posee
alotropía, presentando una variedad amorfa y otra cristalina, el selenio metálico.
El teluro es aún más escaso que el selenio y también tiene una variedad amorfa y otra en la
que se haya constituido por cristales romboédricos. Hasta la temperatura de 2000 ºC es
biatómico.
El polonio tiene isótopos radiactivos y es de carácter metálico, presentando incluso una
nobleza superior a la de la plata. Es capaz de unirse al azufre, originando un sulfuro, y al
oxígeno, con el que forma diferentes óxidos.
25. OBTENCION
El oxígeno se extrae por destilación fraccionada del aire líquido.
El resto de los elementos del grupo se obtiene por reducción de los óxidos.
El selenio y teluro se obtienen como subproductos en la fabricación de ácido sulfúrico
por el método de las cámaras de plomo formando parte de los barros anódicos.
El polonio se obtiene bombardeando bismuto con neutrones.
ESTA CONFORMADO POR:
OXÍGENO
El oxígeno se encuentra en la naturaleza principalmente como
dos alótropos: O2, oxígeno molecular o diatómico, y O3,
ozono. Es gas bajo condiciones terrestres y se obtiene de la
licuefacción del aire. En estado líquido, presenta tonalidades
azuladas pálidas, y en forma de ozono puede formar sales de
color café rojizo llamadas ozónidos.
USO
Los usos del oxígeno son variados, pero
esencialmente es necesario para facilitar el
proceso de respiración de los seres humanos,
un ejemplo de esto es la terapia de oxígeno
que se aplica, cuando cualquier persona tiene
dificultad para respirar por cualquier
condición médica.
En su forma gaseosa, se comporta como un veneno para las bacterias que ocasionan la
gangrena. Es utilizado en los trajes de los astronautas, para que puedan respirar bien, en
26. tanques de buceo, en la producción de polímeros, anticongelantes, para sustentar cohetes,
para tratamiento de agua, soldar y cortar metales, para la combustión completa de químicos
y para convertir el hierro en acero, entre otros usos.
AZUFRE
Presenta naturalmente veinte alótropos diferentes,
siendo el más común de todos el S8 “la corona de
azufre”. El azufre es capaz de formar consigo mismo
moléculas cíclicas o cadenas helicoidales con enlace
covalente S-S-S…; a esto se le conoce como
catenación.
En condiciones normales es un sólido amarillo, cuyas coloraciones rojizas y verdosas
dependen del número de átomos de azufre que componen la molécula. En fase gaseosa,
únicamente, se encuentra como molécula diatómica S=S, S2; semejante al oxígeno molecular.
USO
El azufre se usa en multitud de procesos industriales, como la producción de ácido
sulfúrico para baterías, la fabricación de pólvora y el vulcanizado del caucho.
Los sulfitos se usan para blanquear el papel y en fósforos.
El tiosulfato de sodio o amonio se emplea en la industria fotográfica como «fijador»
ya que disuelve el bromuro de plata; y el sulfato de magnesio (sal de Epsom) tiene
usos diversos como laxante, exfoliante, o suplemento nutritivo para plantas.
También el azufre se emplea en la industria enológica como antiséptico. Uno de sus
principales usos es como anhídrido sulfuroso.
El azufre tiene usos como fungicida y en la manufactura de fosfatos fertilizantes.
27. SELENIO Y TELURIO
El selenio forma cadenas más cortas que el azufre;
pero con la diversidad estructural suficiente para
encontrarse alótropos de color rojo, grisáceo
cristalino, y negro amorfo.
Algunos lo consideran un metaloide, y otros un elemento no metálico. Sorprendentemente,
es esencial para los organismos vivos, pero a muy bajas concentraciones.
El telurio, por otra parte, cristaliza como un sólido grisáceo y posee características y
propiedades de un metaloide. Es un elemento muy escaso en la corteza terrestre, hallándose
en reducidísimas concentraciones en minerales raros.
USO
El selenio se usa con diversos fines. Su derivado, el selenio de amonio, por ejemplo,
se ocupa en la fabricación de vidrio. Otro derivado, el sulfuro de selenio, se usa en
lociones y champús como tratamiento para la dermatitis seborreica.
En los paneles solares del telururo de cadmio (CdTe) algunas de las eficacias más
altas para la célula solar que la generación de energía eléctrica ha sido obtenida
28. usando este material. Comenzó la producción comercial masiva de los paneles solares
de CdTe estos últimos años
Se utiliza sobre todo en las aleaciones con otros metales. Se agrega al plomo para
mejorar su fuerza y durabilidad, y para disminuir corrosión del ácido sulfúrico.
Cuando está agregado al acero inoxidable y al de cobre hace estos metales más
realizables. Se alea en el arrabio para el control desapacible.
Muy utilizado en la cerámica
Se utiliza en los vidrios de Chalcogenide
Como semiconductor y aplicaciones de industria electrónica y es preparado por la
purificación de la aducción.
POLONIO
De todos los calcógenos, es el único elemento
metálico; pero al igual que sus 29 isótopos (y otros
más) es inestable, altamente tóxico y radiactivo. Se
encuentra como elemento traza en algunos minerales
de uranio y en el humo del tabaco.
USO
Mezclado o aleado con berilio, el polonio puede ser una fuente de neutrones, y fue utilizado
como tal en la bomba atómica lanzada en Nagasaki, para producir en el breve lapso de la
29. implosión (producida por el explosivo convencional
TNT) un número suficiente de neutrones para
desencadenar la reacción en cadena del plutonio, y la
consiguiente explosión atómica.
Se utiliza también en dispositivos destinados a la
eliminación de carga estática, en cepillos especiales
para eliminar el polvo acumulado en películas fotográficas y también en fuentes de calor para
satélites artificiales o sondas espaciales.
COMPUESTOS QUE FORMA
Se menciona a continuación de manera general algunos compuestos formados por los
calcógenos.
Hidruros
-H2O
-H2S
De acuerdo a la nomenclatura IUPAC, se le nombra como sulfuro de hidrógeno, y no hidruro
de azufre; ya que el H carece de una valencia de -1.
-H2Se
Igualmente, se le nombra como seleniuro de hidrógeno, al igual que el resto de los hidruros.
-H2Te
-H2Po
30. El hidruro de oxígeno es agua. Los otros son malolientes y venenosos, siendo el H2S el más
conocido de todos, incluso en la cultura popular.
Sulfuros
Todos tienen en común el anión S2- (los más simples). Entre ellos se tienen:
-MgS
-FeS
-CuFeS2
-Na2S
-BaS
Del mismo modo, existen selenuros, Se2-; telenuros, Te2-, y polonuros, Po2-.
Halogenuros
Los calcógenos pueden formar compuestos con los halógenos (F, Cl, Br, I). Algunos de ellos
son:
-TeI2
-S2F2
-OF2
-SCl2
31. -SF6
-SeBr4
Óxidos
Finalmente están los óxidos. En ellos el oxígeno tiene una valencia de -2,y pueden ser iónicos
o covalentes (o tener características de ambos). Se tiene por ejemplo los siguientes óxidos:
-SO2
-TeO2
-Ag2O
-Fe2O3
-H2O (óxido de hidrógeno)
-SeO3
Existen otros cientos de miles de compuestos, los cuales involucran estructuras sólidas
interesantes. Además, pueden presentar polianiones o policationes, en especial para los casos
del azufre y el selenio, cuyas cadenas pueden adquirir cargas positivas o negativas e
interaccionar con otras especies químicas
GRUPO 7A HALOGENOS
INTRODUCCION
32. Los Halógenos son un grupo de elementos
conocido como Grupo VIIA o Grupo 17 en
la Tabla Periódica de los Elementos.
Etimológicamente la palabra "halógeno"
proviene del griego "formador de sales" en
referencia a la facilidad que tienen estos
elementos para unirse con el sodio (Na) y formar sales como el cloruro de sodio (NaCl).
CARACERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS
Pesos atómicos
Flúor (F) 18,99 g/mol; Cloro (Cl) 35,45 g/mol; Bromo (Br) 79,90 g/mol; Iodo (I) 126,9 g/mol
y Astato (At) 210 g/mol,
Estado físico
F gaseoso; Cl gaseoso; Br líquido; I sólido y At sólido.
Color
F, amarillo-marrón pálido; Cl, verde pálido; Br, rojizo-marrón; I, violeta y At, negro
metálico* *(asumido)
Puntos de fusión
F -219,6ª C; Cl -101,5ª C; Br -7,3º C; I 113,7º C y At 302º C.
Puntos de ebullición
F -118,12º C; Cl -34,04º C; Br 58,8º C; I 184,3º C y ?At 337º C.
33. Densidad a 25º C
F- 0,0017 g/cm3; Cl- 0,0032 g/cm3; Br- 3,102 g/cm3; I- 4,93 g/cm3 y At- 6,2-6,5 g/cm3
Solubilidad en agua
Cl- 0,091 mmol/cm3; Br- 0,21 mmol/cm3 y I- 0,0013 mmol/cm3.
Energía de Ionización
F- 1.681 kJ/mol; Cl- 1.251 kJ/mol; Br- 1,140 kJ/mol; I- 1,008 kJ/mol y At- 890 kJ/mol.
Electronegatividad
F- 4,0; Cl- 3,0; Br- 2,8; I- 2,5 y At- 2,2.
Los halógenos tienen 7 electrones en su capa de valencia, de allí su gran avidez para ganar
un electrón. Asimismo, los halógenos tienen una electronegatividad alta debido a sus
pequeños radios atómicos y a la gran atracción que ejerce el núcleo sobre los electrones de
valencia.
Reactividad
Los halógenos son altamente reactivos, lo que explicaría entonces su toxicidad. Además, son
agentes oxidantes.
El orden decreciente de reactividad es: F> Cl> Br> I> At.
Estado en la naturaleza
34. Debido a su gran reactividad los átomos de halógenos no se encuentran libres en la
naturaleza; sino que se hallan formando agregados o como moléculas diatómicas unidas por
enlaces covalentes.
DONDE SE ENCUENTRA
NATURALEZA
De todos los halógenos, el flúor y el cloro son
los más abundantes en la naturaleza, en un
porcentaje de 0,065% y 0,055% de la misma,
respectivamente. Por su gran reactividad, están
siempre formando parte de otros compuestos.
Los mayores depósitos de cloro del planeta
están disueltos en las aguas de los océanos, en
forma de sal marina.
Allí también se halla el bromo, aunque en muchas menores cantidades. El yodo se encuentra
fijado en los tejidos de los mariscos y peces. El ástato, al ser un material radiactivo de corta
duración, no se halla casi nunca. El téneso existe sólo en los laboratorios, pues es un elemento
sintético.
OBTENCION
Dado que el flúor es el elemento con mayor potencial de reducción el ion F– no puede
oxidarse en condiciones habituales y ha de hacerlo en ausencia de agua, usando una
mezcla de HF y KF y teniendo la precaución de separar los espacios del ánodo y del
cátodo para evitar que el hidrógeno desprendido reaccione violentamente con el flúor
obtenido.
El cloro se obtiene por electrólisis disoluciones muy concentradas de NaCl
(salmueras) obteniéndose también como producto secundario el NaOH:
35. Reducción (cátodo): 2 H2O + 2e– ® H2 + 2 OH– (aq)
Oxidación (ánodo): 2 Cl–(aq) ® Cl2(g) + 2e–
El bromo se obtiene por oxidación de los bromuros con cloro:
2 Br– + Cl2 ® 2 Cl – + Br2.
El yodo se obtiene a partir del yodato de sodio, que se encuentra en las aguas
residuales de los nitratos de Chile. Se trata con SO2 para reducir el yodato a yoduro.
El propio yoduro al reaccionar con más yodato produce yodo: 5 I– + IO3
– + 6 H+ ® 3
I2 + 3 H2O.
ESTA CONFORMADA POR:
CLORO
El cloro es un elemento químico de número atómico 17 situado
en el grupo de los halógenos (grupo VIIA) de la tabla periódica
de los elementos. Su símbolo es Cl. En condiciones normales y
en estado puro forma dicloro: un gas tóxico amarillo-verdoso
formado por moléculas diatómicas (Cl2) unas 2,5 veces más
pesado que el aire, de olor desagradable y tóxico. Es un elemento
abundante en la naturaleza y se trata de un elemento químico
esencial para muchas formas de vida.
USO
El cloro es utilizado comúnmente para eliminar las bacterias en piscinas y para
potabilizar el agua para consumo humano, ya que se ha comprobado que es bastante
efectivo para combatir bacterias como la E. coli. También es usado en desinfectantes
de uso doméstico y para blanquear la ropa.
Otro de sus usos es en la fabricación de plásticos como el PVC, que es cloruro de
polivinilo, el cual es empleado en la fabricación de tubos flexibles, cables, prendas
36. de vestir, estructuras inflables y hasta en la fabricación de tejas para los techos de
casas y edificios.
En su forma de cloruro de metilo, es usado como anestésico, en la elaboración de
tubos de silicón y en la extracción de resinas, aceites y grasas. Otro derivado del cloro,
es el cloroformo, el cual es usado para matar gusanos en heridas de animales, también
como disolvente en los laboratorios.
BROMO
El bromo (también llamado antaño fuego líquido) es
un elemento químico de número atómico 35 situado en el
grupo de los halógenos (grupo VII A) de la tabla periódica de
los elementos. Su símbolo es Br.
El bromo a temperatura ambiente es un líquido rojo, volátil y
denso. Su reactividad es intermedia entre el cloro y el yodo. En
estado líquido es peligroso para el tejido humano y sus vapores
irritan los ojos y la garganta.
USO
El bromo se emplea en el proceso de extracción
minera del oro y en la perforación de pozos
petroleros y de gas. Se usa como retardador de la
combustión en las industrias del plástico y del gas.
37. El bromo aísla el fuego del oxígeno causando que éste se apague.
Es un intermediario en la fabricación de fluidos hidráulico, agentes refrigerantes y
deshumidificadores y preparados para moldear el cabello. El bromuro potásico se
emplea en la fabricación de placas y papeles fotográficos.
El bromuro de potasio es utilizado también como anticonvulsivo, pero debido a la
posibilidad de que la sal pueda provocar disfunciones neurológicas se ha disminuido
su uso. Adicionalmente, otro de sus usos comunes es como pastilla para mediciones
de muestras sólidas de espectroscopia de infrarrojo.
YODO
Elemento no metálico, símbolo I, número atómico 53, masa atómica relativa 126.904, el más
pesado de los halógenos (halogenuros) que se encuentran en la naturaleza. En condiciones
normales, el yodo es un sólido negro, lustroso, y volátil; recibe su nombre por su vapor de
color violeta.
La química del yodo, como la de los otros halogenos, se ve dominada por la facilidad con la
que el átomo adquiere un electrón para formar el ion yoduro, I-, o un solo enlace covalente –
I, y por la formación, con elementos más electronegativos, de compuestos en que el estado
de oxidación formal del yodo es +1, +3, +5 o +7. El yodo es más electropositivo que los otros
halógenos y sus propiedades se modulan por: la debilidad relativa de los enlaces covalentes
entre el yodo y elementos más electropositivos; los tamaños grandes del átomo de yodo y del
ion yoduro, lo cual reduce las entalpías de la red cristalina y de disolución de los yoduros ,
38. en tanto que incrementa la importancia de las fuerzas de van der Waals en los compuestos
del yodo, y la relativa facilidad con que se oxida éste.
USO
El yodo interviene en el funcionamiento de la glándula tiroidea, hormona reguladora
del metabolismo corporal. La glándula tiroidea secreta las hormonas T3 Y T4, las
cuales ejercen su acción sobre sus órganos blanco. Por ejemplo, la acción hormonal
sobre el músculo cardíaco provoca un aumento de la presión arterial y de la frecuencia
cardíaca.
Asimismo, el yodo se utiliza en la identificación de la presencia de almidón. El
yoduro de plata es un reactivo empleado en la revelación de las fotografías.
FLUOR
El flúor es el elemento químico de número
atómico 9 situado en el grupo de los halógenos (grupo
17) de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo
es F.
Es un gas a temperatura ambiente, de color verde
pálido, formado por moléculas diatómicas F2. Es el
más electronegativo y reactivo de todos los elementos. En forma pura es altamente peligroso,
causando graves quemaduras químicas al contacto con la piel.
39. USO
Algunos compuestos de flúor se añaden a las pastas dentales con el fin de prevenir la
aparición de caries. Derivados del flúor están presentes en varios anestésicos. En la
industria farmacéutica incorporan flúor a los medicamentos para estudiar así posibles
mejoras de sus efectos sobre el organismo.
El ácido fluorhídrico se utiliza para grabar vidrios. También en la producción de
halones (gases extinguidores de incendios, tales como el freón). Un compuesto de
flúor se emplea en la electrólisis del aluminio para lograr así su purificación.
Los revestimientos anti reflejantes contienen un compuesto del flúor. Éste es utilizado
en la fabricación de pantallas de plasma, pantallas planas y sistemas micro
electromecánicos. El flúor está igualmente presente en la arcilla usada en algunas
cerámicas.
ASTATO
El ástato o astato es un elemento químico de la tabla
periódica cuyo símbolo es At y su número atómico es 85.
Es radiactivo y el más pesado de los halógenos. Se produce
a partir de la degradación de uranio y torio.
40. USO
Se piensa que el astato podría coadyuvar al iodo en la
regulación del funcionamiento de la glándula tiroides.
Asimismo, su isótopo radiactivo (210At) se ha usado en
estudios de cáncer en-ratones.
COMPUESTOS QUE FORMAN
Los halógenos forman moléculas diatómicas homonucleares (no comprobado con ástato).
Debido a sus fuerzas intermoleculares relativamente débiles el cloro y el flúor forman parte
del grupo de «gases elementales».
Entre los compuestos formados por halógenos se encuentran los haluros de hidrógeno,
haluros metálicos, interhalógenos.