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Familia VA – Grupo 15 Equipo: Los átomos. Propiedades generales Únicamente conforman el 0.35 % de la masa de la corteza terrestre. Es habitual encontrarlos.

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1 Familia VA – Grupo 15 Equipo: Los átomos

2 Propiedades generales Únicamente conforman el 0.35 % de la masa de la corteza terrestre. Es habitual encontrarlos como óxidos o sulfuros, en ocasiones como nativos. Configuración electrónica: ns np. El carácter metálico se incrementa según se desciende en el grupo. El potencial de ionización es elevado, ya que es una estructura electrónica relativamente estable. Poseen estado de oxidación –3 frente a los electropositivos, y +3 y +5 frente a los electronegativos. 23

3 Propiedades generales Los hidruros de los elementos de este grupo son agentes reductores muy efectivos. El fósforo, arsénico y antimonio, así como sus compuestos, son tóxicos. Reaccionan con ácidos oxidantes con excepción del nitrógeno. No reaccionan con el agua o con los ácidos no oxidantes.

4 18/10/12

5 Elemento Número Atómico ElectronegatividadAfinidad electrónica eV Radio atómico pm Radio Iónico pm 1a Energía de Ionización eV Punto de fusión ºC 1atm Punto de ebullición ºC 1atm Densi dad g/cm 3 N73.04Anión inestable 74(+3) P (+5) As (+3) ps817pt5.72 Sb (+3) Bi (+3)

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7 Generalidades

8 Propiedades

9 Constituye el 78%... Consta de 6 isótopos: - estables 14N y 15N - radiactivos 12N, 13N, 16N y 17N El nitrógeno elemental tiene una reactividad baja hacia la mayor ía de las sustancias. A altas temperaturas, reacciona para formar nitruros. (Si, Ti, Al, B, Be, Mg, Ba, Sr, Ca & Li)

10 Métodos de obtención: I) A PARTIR DEL AIRE: El nitrógeno puede obtenerse del aire por simple eliminación del oxígeno. En la industria se obtiene a partir del aire líquido por medio de la destilación fraccionada. II) A PARTIR DE SUS COMPUESTOS: Por la descomposición 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 oxidación del amoniaco con óxido de cobre (II): 2 NH 3(g) + 3 CuO (s) 3 Cu (s) + 3 H 2 O (g) + N 2(g)

11 Ciclo de Nitrógeno Fijación del Nitrógeno: (3 procesos) - La energía contenida en un relámpago. - Mediante un proceso industrial - Las bacterias nitrificantes Descomposición: En cada nivel trófico se libera al ambiente nitrógeno en forma de excreciones, que son utilizadas por los organismos descomponedores para realizar sus funciones vitales. Nitrificación: es la transformación del amoniaco a nitrito, y luego a nitrato. Desnitrificación: en este proceso los nitratos son reducidos a nitrógeno, el cual se incorpora nuevamente a la atmósfera.

12 Comúnmente usado en bajas concentraciones como un desinfectante en sistemas de agua municipales, como una alternativa a la cloración. El agua tratada con cloramina carece del olor del cloro y por lo tanto tiene un sabor mejorado. NH3 + HClO NH2Cl + H2O Cloramina

13 Es uno de los propulsores de cohetes más importantes que se han desarrollado y por la década de 1950 se convirtió en el oxidante almacenable de elección de los cohetes en los EE.UU. y la URSS. Tetróxido de dinitrógeno N 2 O 4

14 El óxido nítrico NO Es una molécula de señalización. También es un contaminante tóxico del aire. La molécula de óxido nítrico es un radical libre, que hace que sea muy reactivo e inestable. En el aire, reacciona rápidamente con el oxígeno para formar el dióxido de nitrógeno tóxico (NO2).

15 Es uno de varios óxidos de nitrógeno. Este gas naranja / marrón tiene un característico olor fuerte y penetrante. NO2 es uno de los contaminantes del aire más prominentes y un veneno por inhalación. NO 2

16 Liquido amarillo, con olor acre. Es muy sensible puede explotar cuando se expone a temperaturas aproximadas a los 60°C, la luz solar, o sustancias orgánicas, tales como aguarrás.

17 También se llama yoduro de nitrógeno, es un compuesto altamente explosivo de contacto. La razón de su inestabilidad se debe a la diferencia de tamaño entre los dos tipos diferentes de átomos.

18 Es un gas incoloro no inflamable, con un agradable y ligeramente dulce olor. Se utiliza en cirugía y odontología También se utiliza como oxidante en los motores de combustión interna..

19 Es un líquido incoloro, corrosivo y tóxico que puede causar quemaduras graves Se utiliza en la fabricación de explosivos. Tiene usos adicionales en metalurgia y refinado, puesto que reacciona con la mayoría de los metales, y en síntesis orgánicas. Cuando se combina con ácido clorhídrico, forma agua regia. Ácido Nítrico

20 Datos curiosos…

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22 FÓSFORO

23 Espectro de emisión y absorción Propiedades atómicas Radio atómico 100pm Electronegatividad 2,19 (Pauling) Radio atómico 98pm (Radio Bohr) Estado(s) de oxidación +3,-3,4,5 1ra Energía de ionización 1011,8 kJ/mol 2da 1907 kJ/mol 3ra 2914,1 kJ/mol 4ta 4963,6 kJ/mol Propiedades Generales Propiedades físicas Estado ordinario Sólido Densidad 1823 kg/m Punto de fusión 317,3 K Punto de ebullición 550 k Entalpía de vaporización 12,129 kJ/mol Entalpía de fusión 0,657 kJ/mol

24 Fosforo blanco Propiedades generales -Estructura tetraédrica -Aspecto céreo, blanco y muy tóxico -Sustancia muy reactiva -Arde fácilmente en reacción con el oxígeno -Soluble en sustancias no polares inorgánicas -Insoluble en disolventes que forman puentes de hidrógeno Reacciona fácilmente con el oxígeno: P 4 (s) (g) P 4 O 10 (s) P (s) + 6H 2 O (l) 4H 3 PO 4(l)

25 Fósforo rojo -Polímero con enlaces menos tensionados -Estable con el aire -Solo reacciona con CO 2(g) a 400 grados Celsius -Punto de Fusión de 600 grados Celsius -Menos volátil a diferencia del fósforo blanco -No fosforece en la oscuridad -No es tóxico Fósforo Negro -Conductor de electricidad -Se prepara a una elevada presión a partir de fósforo blanco -Tiene una compleja estructura molecular

26 Extracción del fósforo 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 extracción de 1 tonelada de fósforo: 10 toneladas de Ca 3 (PO 4 ) 1 Tonelada de fósforo blanco 14 MWh de energía eléctrica 2500 m de gases de polvo 3

27 Óxidos de fósforo En escasez de oxígeno P 4 (s) + 3O 2 (g) P 4 O 6 (s) En exceso de oxígeno P 4(s) (g) P 4 O 10(s) P (s) + 6H 2 O (l) 4H 3 PO 4 (l) -Corrosivo y extremadamente higroscópico - Se utiliza para desecar gases y en síntesis orgánicas

28 Cloruros de Fósforo Excesos de fósforo 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

29 Ácido fosfórico 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) Ácido fosfórico

30 Fosfatos SERIES DE SALES FOSFÓRICAS 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) Básicos -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)

31 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-

32 Curiosidades

33 Arsénico Descubierto por: Alberto Magno en 1250, Alemania

34 Origen e historia Dioscórides, médico griego del siglo I d.C., es el primero en rebautizar a la sandaraca oriental, como ARSENIKÓS. Del latín arsenĭcum; éste del griego ρσενικν, de ρσην, varonil, macho. Los griegos usaron el actual óxido de arsénico (III) como depilatorio años antes de la era cristiana el arsénico intervenía en la elaboración de los primeros bronces.

35 Propiedades químicas y físicas Configuración electrónica [Ar]3d 4s 4p Densidad (g/ml): 5,72 Punto de ebullición (ºC): 613 Punto de fusión (ºC): 817 Masa atómica (g/mol): 74,922 Potencial de ionización: 10.08eV Número atómico: 33 Valencia: +3, -3, +5 Estado de oxidación: +5 Radio covalente (Å): 1,19 Radio iónico (Å): 0,47 Radio atómico (Å): 1,

36 Abundancia Lugar 52 en abundancia. Forma más común: es el arsénico gris, tiene apariencia metálica. Minerales: Pirita arsenical (FeAsS) Rejalgar (As 2 S 2 ) Oropimente (As 2 S 3 ) Arsenolita (As 2 O 3 ) Cobaltina (SAsCo) México produce 20 % de todo el arsénico mundial.

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38 Isótopos

39 Aplicaciones «Polvo de sucesión» «Rey de los venenos» Fabricación de transistores, láser y semiconductores, vidrio, textiles, papeles, adhesivos de metal, así como en procesos de bronceado, disección de animales. Utilizado en el tratamiento de la leucemia promielocítica.

40 Curiosidades Trataron a 12 pacientes con dosis de 0,06 a 0,2 mg. / kg. de peso / día de trióxido de arsénico; 11 presentaron una remisión completa tras un tratamiento de entre 12 y 39 días.

41 Antimonio

42 Origen * El origen de la palabra antimonio no está claro: puede proceder del griego anti monos (no solo) o del árabe. * El símbolo deriva del latín stibium=lápiz, barra, ya que el negro del antimonio se utilizaba para pintarse las cejas. * El antimonio metálico ya era conocido en la antigüedad por los chinos y los babilonios.

43 Propiedades * El antimonio es muy quebradizo, por esto generalmente solo se usa en aleaciones con otros metales como el estaño. * El antimonio puro se aplica también en la técnica de semiconductores.

44 Obtención * 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 más importantes de antimonio nativo se localizan en la región de Chihuahua, México; Quebec, Canadá y algunas zonas de California. Se han encontrado buenos ejemplares en Isére en Francia y en España, en la provincia de Málaga.

45 Obtención Es posible encontrarlo libre aunque normalmente está en forma de sulfuros. La principal mena de antimonio es la antimonita (también llamada estibina), Sb 2 S 3. Mediante el tostado del sulfuro de antimonio se obtiene óxido de antimonio (III), Sb 2 O 3, que se puede reducir con coques para la obtención de antimonio. 2 Sb 2 O 3 + 3C 4Sb + 3CO 2 También se puede obtener por reducción directa del sulfuro, por ejemplo con chatarra de hierro: Sb 2 S 3 + 3Fe 2Sb + 3FeS

46 Datos Curiosos * En la Edad Media, el antimonio se usó como remedio para el estreñimiento. Tragarse las "píldoras eternas" (pequeñas bolas de antimonio) irritaba los intestinos lo suficiente como para que expulsaran todo lo que había en ellos. Las bolas de antimonio se recuperaban entre los excrementos, se lavaban y volvían a usarse. * Etimología del alcohol. La palabra Alcohol viene del árabe "kahala", manchar o pintar, porque deriva del polvo de antimonio usado como maquillaje en los ojos. Hacia 1672, en inglés el significado se amplió a "cualquier substancia que sublima", y de ahí su aplicación al líquido de fácil evaporación que es el alcohol. El 22 de junio de 1918, más de 100 meseros de Chicago fueron puestos en custodia por envenenar con antimonio y tartrato de potasio a los clientes que dejaban malas propinas.

47 Bismuto

48 * Propiedades Densidad9780 kg/m3 Masa atómica u Radio medio160 pm Radio atómico143 Radio covalente146 pm Configuración electrónica [Xe]4f 5d 6s 6p Estados de oxidación 3, 5 (levemente ácido) Estructura cristalinaromboédrica Estadosólido Punto de fusión544.4 K Punto de ebullición1837 K Calor de fusión11.3 kJ/mol Presión de vapor0, Pa a 544 K Electronegatividad2,02 (Pauling) Calor específico122 J/(kg·K) Conductividad eléctrica 0, m-1·Ω-1 Conductividad térmica 7,87 W/(m·K)

49 Mineral Fórmula Bismita Bismutina Bismutimita Eulitina

50 * Isótopos IsótopoDuraciónAbundancia (%) Bi horas0 Bi días0 Bi días0 Bi años0 Bi ,000 años0 Bi-209Estable100 Bi días0 Bi-2113 millones de años0 Bi minutos0 Bi horas0 Bi minutos0 Bi-2157 minutos0

51 Obtención Subproducto de Pb, Ag, Cu, Sn. Subproducto de la refinación de Pb por el método de Betts. Se obtiene el óxido de bismuto (III), el cual se reduce con carbón a bismuto bruto. Se purifica mediante fusión por zonas.

52 * Método de Betts Refinación de Petróleo Lodos ricos en Bi Residuos alcalinos con Bi bruto con impurezas de Ag y Pb Residuos Separación y obtención de Bi puro.

53 * Reacciones más comunes de Bi 2

54 Aplicaciones

55 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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57 Ununpentium 18/10/12 Los experimentos comenzaron entre el 14 de Julio al 10 de Agosto del Se publica su descubrimiento el 24 de Febrero del Lawrence Livermore National y Universidad de Dubna. Sólo cuatro núcleos fueron identificados. Bombardearon americio- 243 con calcio-48

58 18/10/12

59 La clave de la estabilidad radica en que el núcleo del átomo sea lo más esférico posible Dos isótopos son actualmente conocidos, UUP- 287 y UUP-288. Curiosidades La teoría de la conspiración de OVNI. Elemento 115 en videojuego Call of Duty.

60 Isotopos 18/10/12 isoANPeriodoMD Ed PD MeV 290 UupSintético16 msα9, Uut Uut 289 UupSintético169 msα10, Uut 288 UupSintético173 msα10, Uut 287 UupSintético32 msα10, Uut


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