1 Familia VA – Grupo 15 Equipo: Los átomos

Propiedades generales 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. El carácter metálico se incrementa según se desciende en el grupo. Configuración electrónica: ns np . 2 3 Poseen estado de oxidación –3 frente a los electropositivos, y +3 y +5 frente a los electronegativos. El potencial de ionización es elevado, ya que es una estructura electrónica relativamente estable.

Propiedades generales 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. No reaccionan con el agua o con los ácidos no oxidantes. Reaccionan con ácidos oxidantes con excepción del nitrógeno.

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1a Energía de Ionización eV 5 Elemento Número Atómico Electronegatividad Afinidad electrónica eV Radio atómico pm Radio Iónico 1a Energía de Ionización eV Punto de fusión ºC 1atm Punto de ebullición Densidad g/cm3 N 7 3.04 Anión inestable 74 (+3)16 14.53 -210 -196 1.25 P 15 2.19 0.75 110 (+5)17 10.49 44 281 1.82 As 33 2.18 0.81 125 (+3)58 9.81 603ps 817pt 5.72 Sb 51 2.05 145 (+3)76 8.64 631 1387 6.68 Bi 83 1.9 0.95 155 (+3)103 7.29 271 1564 9.79

6

Generalidades

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)

Métodos de obtención: 1010 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. NH4NO2(s)  2H2O(g) + N2(g) En el laboratorio se obtiene por oxidación del amoniaco con óxido de cobre (II): 2 NH3(g) + 3CuO(s)  3Cu(s) + 3H2O(g) + N2(g)

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.

1212 Cloramina 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

Tetróxido de dinitrógeno N2O4 1313 Tetróxido de dinitrógeno N2O4 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.

El óxido nítrico NO Es una molécula de señalización. 1414 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).

NO2 Es uno de varios óxidos de nitrógeno. 1515 NO2 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.

Liquido amarillo, con olor acre. 1616 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.

1717 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.

Se utiliza en cirugía y odontología 1818 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..

1919 Ácido Nítrico 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.

2020 Datos curiosos…

2121 Datos curiosos…

FÓSFORO

Propiedades Generales 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 Espectro de emisión y absorción 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

Propiedades generales 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: P4(s) + 502(g) P4O10(s) P4010(s) + 6H2O(l) 4H3PO4(l)

Fósforo rojo Fósforo Negro -Polímero con enlaces menos tensionados -Estable con el aire -Solo reacciona con CO2(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

Extracción del fósforo en la industria Temperatura 1500 Grados Celsius 2Ca3(PO4)2(s) + 10CO(g) 6CaO(s) + 10CO(g) + P4(g) Materiales que se consumen y se producen en la extracción de 1 tonelada de fósforo: 10 toneladas de Ca3(PO4) 1 Tonelada de fósforo blanco 14 MWh de energía eléctrica 2500 m de gases de polvo 3

Óxidos de fósforo En escasez de oxígeno En exceso de oxígeno P4(s) + 3O2(g) P4O6(s) En exceso de oxígeno P4(s) + 502(g) P4O10(s) P4010(s) + 6H2O(l) 4H3PO4(l) -Corrosivo y extremadamente higroscópico - Se utiliza para desecar gases y en síntesis orgánicas

Cloruros de Fósforo Excesos de fósforo P4(s) + 6Cl2(g) 4PCl3(l) Exceso de cloro P4(s) + 10Cl2(g) 4PCl5(l) PCl3(l) + 3H2O(l) H3PO3(l) + 3HCl(g) H3PO3(l) + Na,K,Mg,Ca o Zn PCl3(l) + 3C3H7OH(l) 3C3H7Cl(g) + H3PO3(l)

Ácido fosfórico Ácido fosfórico 2929 H3PO4(ac) + H2O(l) H3O (ac) + H2PO (ac) H2PO (ac) + H2O(l) H3O (ac) + HPO2 (ac) HPO2 (ac) + H2O(l) H3O (ac) + PO3 (ac) + -4 -4 + -4 -4 + -4 Ácido fosfórico P4(s) + 5O2(g) P4O10(s) P4O10(s) + 6H2O(l) 4H3PO4(l) Ca3(PO4)2(s) + 3H2SO4(ac) 3CaSO4(s) + 2H3PO4(ac)

Fosfatos - PO4(ac) + H2O(l) HPO4(ac) + OH (ac) - SERIES DE SALES FOSFÓRICAS PO4(ac) + H2O(l) HPO4(ac) + OH (ac) HPO4(ac) + H2O(l) H2PO4(ac) + OH(ac) H2PO4(ac) + H2O(l) H3PO4(ac) + OH(ac) 3- 2- - - 2- - - - - -Básicos -Forman complejos con el ion fosfato “FTS” Ortofosfatos (Ca5(PO4)3F) Ca5(PO4)3OH Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)

En la industria alimentaria NaH2PO4 Na2(HPO4) Na3(PO4) Estructura de un grupo fosfato Materia viva 3- ortofosfato, PO4 ATP Guanosin Trifosfato

Curiosidades

Arsénico Descubierto por: Alberto Magno en 1250, Alemania

Origen e historia 4000 años antes Del latín arsenĭcum; éste del griego ἀρσενικόν, de ἄρσην, varonil, macho. 4000 años antes de la era cristiana el arsénico intervenía en la elaboración de los primeros bronces. Los griegos usaron el actual óxido de arsénico (III) como depilatorio. Dioscórides, médico griego del siglo I d.C., es el primero en rebautizar a la sandaraca oriental, como ARSENIKÓS.

Propiedades químicas y físicas 3535 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): 1,39 10 2 3

Abundancia Lugar 52 en abundancia. Forma más común: es el arsénico gris, tiene apariencia metálica. Minerales: Pirita arsenical (FeAsS) Rejalgar (As2 S2) Oropimente (As2S3) Arsenolita (As2O3) Cobaltina (SAsCo) México produce 20 % de todo el arsénico mundial.

Isótopos

Utilizado en el tratamiento de la leucemia promielocítica. 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.

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.

4141 Antimonio

4242 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.

4343 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.

4444 Obtención Las principales fuentes para obtener el antimonio son los siguientes minerales: estibina, estibinita o antimonita (Sb2S3), valentinita (Sb2O3), cervantina (Sb2O4), kermesita (Sb2S2O) 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.

Obtención 2 Sb2O3 + 3C → 4Sb + 3CO2 Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS Es posible encontrarlo libre aunque normalmente está en forma de sulfuros. La principal mena de antimonio es la antimonita (también llamada estibina), Sb2S3. Mediante el tostado del sulfuro de antimonio se obtiene óxido de antimonio (III), Sb2O3, que se puede reducir con coques para la obtención de antimonio. 2 Sb2O3 + 3C → 4Sb + 3CO2 También se puede obtener por reducción directa del sulfuro, por ejemplo con chatarra de hierro: Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS

4646 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.

Bismuto

Propiedades Densidad 9780 kg/m3 Masa atómica 208.98038 u Radio medio 160 pm Radio atómico 143 Radio covalente 146 pm Configuración electrónica [Xe]4f 5d 6s 6p Estados de oxidación 3, 5 (levemente ácido) Estructura cristalina romboédrica Estado sólido Punto de fusión 544.4 K Punto de ebullición 1837 K Calor de fusión 11.3 kJ/mol Presión de vapor 0,000627 Pa a 544 K Electronegatividad 2,02 (Pauling) Calor específico 122 J/(kg·K) Conductividad eléctrica 0,867 106 m-1·Ω-1 Conductividad térmica 7,87 W/(m·K) 14 10 2 3

Mineral Fórmula Bismita Bismutina Bismutimita Eulitina

Isótopos Isótopo Duración Abundancia (%) Bi-204 11.2 horas Bi-205 Bi-205 15.31 días Bi-206 6243 días Bi-207 32.2 años Bi-208 368,000 años Bi-209 Estable 100 Bi-210 5.01 días Bi-211 3 millones de años Bi-212 2.14 minutos Bi-213 1.009 horas Bi-214 19.9 minutos Bi-215 7 minutos Isótopos

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.

Método de Betts 5252 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.

Reacciones más comunes de Bi   2

Aplicaciones

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.

Ununpentium Los experimentos comenzaron entre el 14 de Julio al 10 de Agosto del 2003. Se publica su descubrimiento el 24 de Febrero del 2004. Lawrence Livermore National y Universidad de Dubna. Sólo cuatro núcleos fueron identificados. Bombardearon americio- 243 con calcio-48  18/10/12

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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. 18/10/12

Isotopos iso AN Periodo MD Ed PD MeV 290Uup Sintético 16 ms α 9,95 286Uut 289Uup 169 ms 10,31 285Uut 288Uup 173 ms 10,46 284Uut 287Uup 32 ms 10,59 283Uut 18/10/12