ELEMENTOS DEL GRUPO 16 OXIGENO - OZONO - PERÓXIDO DE HIDROGENO PROFESOR: JOSE AVILA PARCO.

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1 ELEMENTOS DEL GRUPO 16 OXIGENO - OZONO - PERÓXIDO DE HIDROGENO PROFESOR: JOSE AVILA PARCO

2 ELEMENTOMASA MOLAR Oxígeno16,00 Azufre32,06 Selenio78,96 Telurio127,60 Polonio210,00 O, S y Se son bioelementos

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4 BIOELEMENTOS Se consideran bioelementos a aquellos cuyos átomos forman parte de las moléculas que constituyen y que tienen una función fisiológica en los sistemas biológicos. ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS (en % de átomos) Cuerpo humanoAgua de marCorteza terrestre H63H66O47 O25.5O33Si28 C9.5Cl0.33Al7.9 N1.4Na0.28Fe4.5 Ca0.31Mg0.03Ca3.5 P0.22S0.017Na2.5 Cl0.08Ca0.006K2.5 K0.06K0.006Mg2.2

5 Electronegatividad de los elementos del bloque p, grupo 16

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7 LA MOLÉCULA DE OXÍGENO O 2 ; oxígeno molecular; dioxígeno Se representa comúnmente como: Sin embargo la unión no es covalente doble, ya que el oxígeno molecular es paramagnético. La “estructura de Pauling” (1935) con su “unión de tres electrones” explica el paramagnetismo y su carácter de birradical

8 Descripto por Scheele (Estocolomo, 1772), Priestley (Londres, 1774) y por Lavoisier (París, 1781), quien lo llamó “oxygene” tomando del griego “oxy” (ácido) y “gene” (generador, fuente), y describiendo: elemento + oxígeno = óxido óxido + agua = ácido S 8 + 12O 2 → 8SO 3 SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 P 4 + 5O 2 → 2P 2 O 5 P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4 2N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3 N 2 O 3 + H 2 O → 2HNO 2 EL DESCUBRIMIENTO DEL OXÍGENO

9 El oxígeno molecular constituye el 21 % del aire atmosférico seco La vida en el planeta se desarrolla sobre el ciclo del oxígeno Fotosíntesis → O 2 → Respiración El oxígeno molecular se origina (casi) exclusivamente por el proceso biológico de la fotosíntesis 6CO 2(g) + 6H 2 O (l) → C 6 H 12 O 6(s) + 6 O 2(g) EL DESCUBRIMIENTO DEL OXÍGENO

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11 Presiones parciales de oxígeno aumentadas (hiperoxia) son tóxicas a los seres vivos 10 4 10 6 10 2 201001000 Sobrevida (min) pO 2 (kPa) Sobrevida de ratones 0.2 atm18 meses 1 atm33 horas 10 atm30 min

12 1.En el laboratorio a)Calentamiento del clorato de potasio 2KClO 3 → KCl + 3O 2 b)Por electrólisis del agua acidulada H 2 O ( l ) → O 2( l ) (oxidación anódica) 2.Industrialmente Por destilación fraccionada del aire líquido (pe del N 2 y del O 2 : -196 y –183 °C; 77 y 90 K) PREPARACIÓN DEL OXIGENO

13 1.Con compuestos inorgánicos simples 8H 2 S (g) + 4O 2(g) → S 8 + 8H 2 O 4Al (s) + 3O 2(g) → 2Al 2 O 3(s) C (s) + O 2(g) → CO 2(g) 2.De combustión (octano, en automóviles; etanol, em automóviles y en consumo humano) 2C 8 H 18(g) + 25O 2(g) → 16CO 2(g) + 18H 2 O (g) 2C 2 H 5 OH + 3O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O 3.En la respiración animal (enzima citocromoxidasa) 4H + (aq) + 4e - (enzima) + O 2(g) → 2H 2 O (l) REACCIONES DEL OXÍGENO MOLECULAR Oxidaciones con oxígeno molecular

14 OZONO  El ozono es un gas, alótropo del oxígeno, con una molécula lineal de 116.8°.  Se forma alrededor de las chispas eléctricas y tiene olor picante.  El ozono es un poderoso oxidante; reacciona espontáneamente (cosa que el O 2 no hace) con H 2, metano, octano, y con constituyentes de las membranas celulares. Las reacciones son a veces explosivas.  Se utiliza como desinfectante (ozonizadores)

15 El ozono se forma en grandes cantidades en la estratósfera (10 – 25 km de altura) por acción de la luz solar de 240 nm: O 2 → 2O DH = 499 kJ O + O 2 → O 3 DH = - 42 Kj La reacción de descomposición del ozono es producida por la luz solar de 290 nm y por CFC O 3 → O + O 2 DH = 410 kJ La capa de ozono (300 Unidades Dobson, 3 mm de gas a PTN sobre la superficie del planeta), tiene la importancia biológica de una “pantalla solar” para el UV-B (290 – 320 nm) hv: 240 nm hv: 290 nm

16 EL OXÍGENO Y LOS ÓXIDOS O 2 - superóxido Solamente O2K, existe comoanión (O2-) en solución O 2 2- peróxido (–O–O–) H 2 O 2, peróxido de hidrógeno; Na 2 O 2, peróxido de sodio; BaO 2, peróxido de bario Peróxidos orgánicos (ROOR) O 2- óxido (–O–) Prácticamente con todos los metales, metaloides y no metales. ONa 2 ; O 3 Fe 2 ; SO 2

17 EL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO HOOH; H 2 O 2  Liquido azul pálido (densidad 1.44; pf: - 0.4° C; pe: 152°C).  Poderoso oxidante, ya que se descompone generando radical hidroxilo (HO) y oxígeno atómico (O) y molecular (O 2 ).  Las soluciones comerciales se conocen como agua oxigenada, cuya concentración se expresa en volúmenes (de gas (O 2 ), por ejemplo en litro/litro) liberados por la solución.  La solución concentrada comercial al 30 % tiene 100 volúmenes, y una concentración de 8.8 M.

18 El agua oxigenada se utiliza masivamente como desinfectante (3 %, 10 vol), y para decolorar el cabello (6 %, 20 vol). Tiene usos industriales como oxidante en el tratamiento de efluentes contaminados biológicamente (igual que el NaOCl). Se utiliza en el laboratorio como reactivo muy sensible para detectar metales, y en el laboratorio forense para detectar manchas de sangre (el hierro de la hemoglogina de la sangre) El H 2 O 2, en una reacción catalizada por iones metálicos (Cu 2+, Fe 2+/3+, Co 2+, etc.) reacciona con el luminol, oxidándolo a un producto quimioluminiscente

19 El oxígeno como base conceptual de la química inorgánica (Lavoisier, 1786) No metal + Oxígeno = Óxido (de no-metal) S° + O 2 → SO 2 4P° + 3O 2 → P 4 O 6 Óxido (de no-metal) + Agua = Ácido SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3 P 4 O 6 + 6H 2 O → 4H 3 PO 3 Ácido + Base = Sal + Agua

20 El oxígeno como base conceptual de la química inorgánica (Lavoisier, 1786) Metal + Oxígeno = Óxido (de metal) 4Na° + O 2 → 2Na 2 O 2Ba° + O 2 → 2BaO Óxido (de metal) + Agua = Base (álcali) Na 2 O + H 2 O → 2NaOH BaO + H 2 O → Ba(OH) 2 Base + Ácido = Sal + Agua