Diapositiva 1

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QUÍMICA INORGÁNICA CLASES TEÓRICAS QUÍMICA
DESCRIPTIVA DE LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS
GRUPOS 1 Y 2
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Grupo 1 Metales alcalinosLi, Na K, Rb, Cs y Fr

• El sodio y potasio son abundantes en la tierra,
  se presentan en forma de sal común (NaCl) y
  carnalita (KCl.MgCl2.6H2O). El resto de los
  elementos (Li, Rb y Cs) son bastante menos
  abundantes y se presentan en algunos silicatos
  minerales. El francio solo tiene isótopos de vida
  muy corta.

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Son reductores fuertes por eso nunca se los
encuentra en la naturaleza como metales y la
única forma de recuperarlos es por
electrólisis. Los puntos de ebullición y fusión
disminuyen cuando se baja en el grupo. Los
valores de I1 indican que tiene poca atracción
por sus electrones de valencia, esto explica la
baja energía de sublimación y la blandura. Los
valores de ?0 son una medida de su fuerza
reductora, todos los valores son negativos y
relativamente grandes, reducen espontáneamente
al agua.
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Los metales alcalino reaccionan directamente o
por calentamientos con la mayoría de los
elementos. El agua ataca lentamente al Li y es
el único que reacciona con el N2, formando Li3N
rojo rubí. Los otros elementos reaccionan con
agua Na ? reacción fuerte K ? se inflama Rb y Cs
? explotan Li, Na y K pueden manejarse en aire,
el resto deben manejarse sumergidos en argón.
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Óxidos e hidróxidos

• Por reacción directa con oxígeno
• solo el litio forma Li2O (óxido)
• el sodio da Na2O2 (peróxido)
• mientras que K, Rb y Cs dan MO2 (superóxido)
• Los óxidos son compuestos iónicos, bases fuertes
  y se disuelven fácilmente en agua.

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Haluros y sales iónicas

• Virtualmente se conocen sales de todos los
  ácidos, son compuestos sólidos cristalinos
  iónicos e incoloros. Alto punto de fusión y
  ebullición y alta conductividad eléctrica de sus
  fundidos y solubilidad en agua.

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Una indicación de su estabilidad es el valor de
?G0f -348,15 kJ mol-1 para NaCl. Los otros
haluros tiene estabilidad semejante. Una de las
razones es la estabilidad de las redes
iónicas. Na(g) Cl-(g) ? NaCl(g) ?H0 puede
calcularse a partir de propiedades
termodinámicas conocidas. Ciclo de Born-Haber
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Energías de las redes cristalinas de los haluros
alcalinos.
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Se pueden plantear otros ciclos termodinámico
para los haluros alcalinos y sus soluciones.
Por ejemplo ?H0hid - ?H0cris ?H0sol
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La entalpía de solubilidad se determina de
pequeñas diferencias entre las entalpías de
hidratación y cristalización. Los valores
negativos se presentan para los compuestos con
aniones grandes y cationes pequeños. La
solubilidad no se relaciona directamente con la
entalpía de solubilización, porque el término
entrópico es igualmente importante. LiF es el
menos soluble, el resto son mas solubles.
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Debido a que las sales de los metales alcalinos
son muy solubles, su química no era interesante,
sin embargo los sistemas biológicos tiene muy
controlado el transporte de Na y K. La
preparación de compuestos orgánicos que pueden
enlazar iones metálicos alcalinos reveló otra
química. Poliéteres cíclicos orgánicos donde el
oxígeno tiene distancias fijas para la
interacción (éteres corona).
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Los cationes se enlazan llenando la cavidad
central del anillo y tratando de interactuar con
el mayor número de átomos de oxígeno.
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Los criptatos son agentes mas potentes y
selectivos que los éteres corona. A diferencia de
ellos incorporan átomos de nitrógeno y oxígeno.
Además los policíclos rodean al catión metálico.
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Grupo 2 Metales alcalino térreosBe, Mg, Ca, Sr,
Ba y Ra

• El berilio se presenta como mineral berilo
  (Be3Al2(SiO3)). El Mg, Ca, Sr y Ba están
  ampliamente distribuidos en los minerales y el
  mar. El magnesio es el segundo elemento metálico
  en abundancia en el mar. Hay grandes depósitos de
  caliza, mármol y yeso (CaCO3), dolomita
  (CaCO3.MgCO3) y carnalita
• (KCl. MgCl2.6H2O). Menos abundantes son
  estroncianita SrSO4 y baritas BaSO4. Todos los
  isótopos del radio son radioactivos.

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Comparados con el grupo 1, los metales alcalino
térreos son mas duros, pero la blandura aumenta
hacia abajo en el grupo. Los radios atómicos son
menores. Al tener dos electrones enlazantes,
tienen mayor punto de fusión y ebullición y
mayor densidad. También aumentan las entalpías
de ionización, vaporización e hidratación.
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Debido al aumento en la entalpía de hidratación
el estado de oxidación en agua es 2. La I1 no
es muy grande, pero la I2 es importante, se
puede demostrar que el Ca(g) es estable
respecto de Ca(s) y Ca2(g) . La situación
cambia si se consideran las relaciones energéticas
entre los iones acuosos y el metal sólido. El
Ca(ac) es inestable.
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El Be y Mg son reductores mas débiles que el
resto de los metales del grupo. La diferencia
en ?0 se debe a la alta entalpía de formación de
átomo gaseoso. Es mas fácil reducir el Be2, que
al resto de los iones.
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• El berilio al tener un radio atómico muy pequeño,
  
• sus I y ?Hsub son grandes, mientras que la
  energía
• reticular y ?hhid no alcanzan para separar las
• cargas completamente, algunos compuestos
• presentan cierto carácter covalente (BeF2 y BeO).
• BeX2 en fase gaseosa lineal, en fase
• condensada coordinación cuatro que se logra
• Polimerización, cadenas con grupos puentes.
• Red covalente.
• Interacción con ácidos de Lewis.
• Interacción con aniones.

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Las sales de berilio son ácidas similares a las
de aluminio Be(H2O)42 Be(H2O)3OH
H seguidas de polimerización. El anión
BeF42- es tetraédrico, similar al SO42-.
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• El magnesio tiene un comportamiento intermedio,
• alta capacidad de polarización.
• El resto de los metales alcalino térreos (Ca, Sr,
  
• Ba y Ra) forman un grupo homogéneo, con
• propiedades que varían en forma sistemática.
• Del Ca al Ra aumenta
• La naturaleza electropositiva.
• La entalpía de hidratación de las sales.
• La insolubilidad de la algunas sales (sulfato).
• Las estabilidades térmicas de los carbonatos.

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Óxidos e hidróxidos

• Se obtiene por descomposición térmica de los
  carbonatos.
• Son compuestos muy estables.
• Los metales mas pesados forman hidróxidos que son
  bases fuertes.
• El berilio tiene comportamiento anfótero,
  reacciona con ácidos fuertes concentrados
  lentamente y con bases fuertes.

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Haluros

• Todos los metales alcalinos térreos se combinan
  con los halógenos para dar MX2.
• Particularmente el cloruro presenta las
  tendencias indicadoras del cambio de covalente a
  iónico.

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Otras sales

• Sulfatos y cromatos tendencias similares la
  solubilidad disminuye con el número atómico,
  tendencia contraria a los hidróxidos.
• Los carbonatos no siguen la tendencia de los
  aniones grandes y los floruoruros la de los OH-.
  Esto demuestra que no siempre se puede predecir
  las tendencias.

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Estabilidad térmica de los carbonatos

• Esta propiedad demuestra como el tamaño iónico y
  la energía reticular influyen en las propiedades
  químicas.
• A altas temperaturas
• MCO3(s) MO(s) CO2(g)

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Proceso Solvay para la producción de carbonato y
bicarbonato de sodio a partir de cloruro de sodio
y carbonato de calcio

• NH3 CO2 H2O NH4 HCO3-
• NH4 HCO3- Na Cl- NaHCO3- NH4 CL-
• CaCO3(s) ? CaO(s) CO2(g)
• 2 NH4 2 CL- Ca(OH)2(s) 2 NH3(g) Ca2 2
  Cl- 2 H2O