QUÍMICA INORGÁNICAQUÍMICA INORGÁNICA

20072007

CLASES TEÓRICASCLASES TEÓRICAS

QUÍMICA DESCRIPTIVA DE LOS QUÍMICA DESCRIPTIVA DE LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS

GRUPOS 1 Y 2GRUPOS 1 Y 2

Grupo 1 Metales alcalinosGrupo 1 Metales alcalinosLi, Na K, Rb, Cs y FrLi, Na K, Rb, Cs y Fr

El sodio y potasio son abundantes en la El sodio y potasio son abundantes en la tierra, se presentan en forma de sal tierra, se presentan en forma de sal común (NaCl) y carnalita común (NaCl) y carnalita (KCl.MgCl(KCl.MgCl22.6H.6H22O). El resto de los O). El resto de los elementos (Li, Rb y Cs) son bastante elementos (Li, Rb y Cs) son bastante menos abundantes y se presentan en menos abundantes y se presentan en algunos silicatos minerales. El francio solo algunos silicatos minerales. El francio solo tiene isótopos de vida muy corta. tiene isótopos de vida muy corta.

Propiedades se los elementos del grupo 1

Li Na K Rb Cs

Nro. atómico 3 11 19 37 55

Configuración electrónica [He]2s1

[Ne]3s1

[Ar]4s1

[Kr]5s1

[Xe]6s1

Energías ionización (kJ mol-1)I1

520 496 419 403 376

I2 7928 4562 3052 2633 2233

Radio de Bragg-Slater (Ǻ) 1,45 1,80 2,20 2,35 2,60

Punto de fusión (0C) 180,5 97,8 63,2 39,5 28,4

Punto de ebullición (0C) 1342 883 759 688 671

Radio iónico de Pauling (Ǻ) 0,60 0,95 1,33 1,48 1,69

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 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 fuerteK se inflamaRb y Cs explotan

Li, Na y K pueden manejarse en aire, el resto deben manejarse sumergidos en argón.

Óxidos e hidróxidosÓxidos e hidróxidos

Por reacción directa con oxígeno:Por reacción directa con oxígeno:

solo el litio forma Lisolo el litio forma Li22O (óxido)O (óxido)

el sodio da Nael sodio da Na22OO2 2 (peróxido)(peróxido)

Los óxidos son compuestos iónicos, bases Los óxidos son compuestos iónicos, bases fuertes y se disuelven fácilmente en agua.fuertes y se disuelven fácilmente en agua.

Haluros y sales iónicasHaluros y sales iónicas

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

Energías de las redes cristalinas de los haluros alcalinos.

Grupo 2 Metales alcalino térreosGrupo 2 Metales alcalino térreosBe, Mg, Ca, Sr, Ba y RaBe, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra

El berilio se presenta como mineral berilo El berilio se presenta como mineral berilo (Be(Be33AlAl22(SiO(SiO33)). El Mg, Ca, Sr y Ba están )). El Mg, Ca, Sr y Ba están

ampliamente distribuidos en los minerales y el ampliamente distribuidos en los minerales y el mar. El magnesio es el segundo elemento mar. El magnesio es el segundo elemento metálico en abundancia en el mar. Hay grandes metálico en abundancia en el mar. Hay grandes depósitos de caliza, mármol y yeso (CaCOdepósitos de caliza, mármol y yeso (CaCO33), ),

dolomita (CaCOdolomita (CaCO33.MgCO.MgCO33) y carnalita ) y carnalita

(KCl. MgCl(KCl. MgCl22.6H.6H22O). Menos abundantes son O). Menos abundantes son

estroncianita SrSOestroncianita SrSO44 y baritas BaSO y baritas BaSO44. Todos los . Todos los

isótopos del radio son radioactivos.isótopos del radio son radioactivos.

Propiedades se los elementos del grupo 2

He Mg Ca Sr Ba

Nro. atómico 4 12 20 38 56

Configuración electrónica [He]2s2 [Ne]3s2 [Ar]4s2 [Kr]5s2 [Xe]6s2

Energías de ionización (kJ mol-1)I1

900 738 590 550 503

I2 1759 1451 1146 1064 965

Radio de Bragg-Slater (Ǻ) 1,05 1,50 1,80 2,00 2,15

Punto de fusión (0C) 1287 649 839 768 729

Punto de ebullición (0C) 2472 1090 1484 1377 1898

Radio iónico de Pauling (Ǻ) 0,31 0,65 0,99 1,13 1,35

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.

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 relacionesenergéticas entre los iones acuosos y el metal sólido. El Ca+

(ac) es inestable.

El Be y Mg son reductores mas débiles que el resto de los metales del grupo.

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:a)La naturaleza electropositiva.b)La entalpía de hidratación de las sales.c)La insolubilidad de algunas sales (sulfato).d)Las estabilidades térmicas de los carbonatos.

Óxidos e hidróxidosÓxidos e hidróxidos

Se obtiene por descomposición térmica de Se obtiene por descomposición térmica de los carbonatos.los carbonatos.

Son compuestos muy estables.Son compuestos muy estables. Los metales mas pesados forman Los metales mas pesados forman

hidróxidos que son bases fuertes.hidróxidos que son bases fuertes. El berilio tiene comportamiento anfótero, El berilio tiene comportamiento anfótero,

reacciona con ácidos fuertes reacciona con ácidos fuertes concentrados lentamente y con bases concentrados lentamente y con bases fuertes.fuertes.

HalurosHaluros

Todos los metales alcalinos térreos se Todos los metales alcalinos térreos se combinan con los halógenos para dar combinan con los halógenos para dar MXMX22..

Particularmente el cloruro presenta las Particularmente el cloruro presenta las tendencias indicadoras del cambio de tendencias indicadoras del cambio de covalente a iónico.covalente a iónico.

Otras salesOtras sales

Sulfatos y cromatos tendencias similares Sulfatos y cromatos tendencias similares la solubilidad disminuye con el número la solubilidad disminuye con el número atómico, tendencia contraria a los atómico, tendencia contraria a los hidróxidos.hidróxidos.

Los carbonatos no siguen la tendencia de Los carbonatos no siguen la tendencia de los aniones grandes y los floruoruros la de los aniones grandes y los floruoruros la de los OHlos OH--. Esto demuestra que no siempre . Esto demuestra que no siempre se puede predecir las tendencias.se puede predecir las tendencias.

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

carbonato de calciocarbonato de calcio

NHNH33 + CO + CO22 + H + H22O == NHO == NH44+ + + HCO+ HCO33

--

NHNH44++ + HCO + HCO33

-- + Na + Na++ + Cl + Cl-- = NaHCO = NaHCO33- - + NH+ NH44

++ + CL + CL--

CaCOCaCO3(s)3(s) CaO CaO(s)(s) + CO + CO2(g)2(g)

2 NH2 NH44+ + + 2 CL+ 2 CL-- + Ca(OH) + Ca(OH)2(s)2(s) = 2 NH = 2 NH3(g)3(g) + Ca + Ca2+2+ + 2 Cl + 2 Cl- - + 2 H+ 2 H22OO