Grupo 15 y entorno

Propiedades Periódicas Grupo 15

Abundancia en Corteza Terrestre… y Atmósfera

Separar N 2 del aire

OM para el N 2 10 e – D N2 = 946 kJ/mol Mezclar 2s y 2p z !

OM para O 2 y F 2 No hay mezcla 2s – 2p z

Variación de energías orbitales en moléculas diatómicas homonucleares

Espectroscopía Fotoelectrónica en el N 2

El primer complejo de N 2 !

Fósforo blanco 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) + 6 SiO C(s)  6 CaSiO 3 (l) + 10 CO(g) + P 4 (g)

Capa plegada de P negro Atomos oscuros cerca observador Atomos claros más lejos

Red plegada de Bi

Entalpías de enlace covalente, en kJ/mol

Nitruros Compuestos binarios de N con otros elementos (excepto óxidos y haluros) Tres Clases: 1) Iónicos: N 3– ej.: Li 3 N, M 3 N 2 (M = Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd) 2) Intersticiales  Atomos de N se incorporan en huecos de metales de transición (N 2 o NH 3 con metales fundidos a alta T). Fases de composición variable, MN x. Materiales duros, abrasivos, inertes, altos pf, conductores (ej.: VN, herramienta de corte) (comparar con carburos, boruros) 3) Covalentes: BN, Si 3 N 4, P 3 N 3, S 4 N 4

HIDRUROS

Hidruros del Grupo 15 - Propiedades

Usos del NH 3 Síntesis de Haber!

HIDRUROS

Acido hidrazoico ion azida HIDRUROS

Oxidos de N

Oxidos de N - Propiedades

HNO 3 NO 3 –

HNO 3

Diagrama Latimer para N a pH 0

Diagrama de Latimer para N (ácido y alcalino) Diagramas de Frost, Grupo 15 Medio ácido

N “bio”

Macho activado

Oxoácidos de P – Estructuras y valores de pK a

Fosfatos condensados Ablandadores de aguas Fertilizantes, Detergentes Nutrientes en sistemas acuáticos (PO 3 ) n n– Anillos cíclicos (Metafosfatos) n=3 n=4 Cadenas Lineales (Polifosfatos) (P n O 3n+1 ) (n+2)–

Estructura del ATP – Reacción de hidrólisis ATP 4– + 2H 2 O ↔ ADP 3– + HPO 4 2– + H 3 O +  Gº = –41 kJ/mol, pH 7,4

H 3 PO 4 H 3 PO 3 Regla de Pauling: pKa ≈ p oxoácidos Acidos Polipróticos Constantes de acidez y estructura molecular pK a1 2,23 1,43 pK a2 7,21 6,68 pK a3 12,32 Fosforo – 1° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II

Estimación de Acidez en Oxoácidos (Reglas de Pauling) H n XO m (ej.: H 3 PO 4, HClO, HClO 4, HNO 2, etc) - Suponemos estructura: O m-n X(OH) n ( m-n = p, otras descripciones) - En cada enlace X-OH se comparte 1e – para X y 1 e – para OH - En cada enlace XO se usan 2 e – de X y por ende X “pierde” 1 e – neto O sea: Carga formal + de X = número de enlaces XO = m-n

Aplicación de las Reglas de Pauling Carga formal (m-n) Oxoácido pK 1 (medido) 0 HClO 7,50 H 3 AsO 3 9,22 HBrO 8,68 H 6 TeO 6 8,80 1 H 3 PO 4 2,12 H 3 AsO 4 3,5 H 5 IO 6 3,29 H 2 SO 3 1,90 HClO 2 1,94 HNO 2 3,3 7-11, débiles 2-4, medio fuertes

Carga formal Oxoácido pK 1 2 HNO 3 H 2 SO 4 -1 a -3 fuertes HClO 3 3 HClO 4 HIO 4 ca -10 muy fuertes HMnO 4 Seguimos con Pauling…

Acidos Polipróticos Constantes de acidez y estructura molecular Acidos Polipróticos oxoácidos O.. H + H 2 O.. P OO O O OP O + H 3 O + - σ sp 3 - p π p -d pKa 1estimado = 2pKa 1experimental = 2,23 H.. O H O H P O O O H HH Acido fosfórico H 3 PO 4 Acido fosforosopKa 1experimental = 1,43 H 3 PO 3 Fosforo – 1° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II

Acidos Polipróticos Diagramas de especiacion Acidos Polipróticos Acido fosfórico Fosforo – 1° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II

¿Por qué producir fosforico? ¿Materia prima? ¿Tipo de transformación? ¿Con qué? ¿Condiciones? ¿Problema? ¿Solución? Fertilizantes, Prods.Aliment. Apatitas: Ca 3 (PO 4 ) 2, Ca 5 (PO 4 ) 3 X Protonación Acido fuerte Disolucion (metodos “humedos”) Baja solubilidad apatitas Productos insolubles Ca 5 (PO 4 ) 3 F (s) + 5 H 2 SO 4 (c) 3 H 3 PO 4 (ac) + 5 CaSO 4 (s) + HF (ac) Produccion industrial de Acido fosfórico HF + SiO 3 2–  SiF 6 2–