DQIAQF - FCEN – UBA 2° cuatrimestre 2008 Química General e Inorgánica II Grupo XIV.

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1 DQIAQF - FCEN – UBA 2° cuatrimestre 2008 Química General e Inorgánica II Grupo XIV

2 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Consideraciones previas para el uso de este material a través de la página web de la materia El material que aquí se pone a su disposición fue el soporte visual en formato ppt de fragmentos de una clase de Química General e Inorgánica II durante el segundo cuatrimestre de 2008. En ese sentido, no constituye de ninguna manera “la teórica” sobre el tema, ni el listado completo de temas a manejar. Se trata solamente del material visual utilizado en una clase que pudo haber incluido también trabajo con transparencias, en el pizarrón, en forma oral, discusión de problemas de la guía o agregados, etc. Por la misma razón, el mismo incluye un conjunto de “efectos visuales” (animaciones u otros) que se utilizaron con la finalidad de facilitar la comunicación (en ese sentido, le recomendamos ver este material en molalidad “presentacion”). El propósito de facilitarle este material ahora es simplemente proveerle un ayuda-memoria de los temas analizados en esa clase en la que Ud, seguramente, estuvo, de forma de que pueda estudiar de los libros y otras fuentes confiables con otra guía acerca de los énfasis, los enfoques, las conexiones temáticas, etc.

3 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Información general de los elementos del grupo Elemento Forma y abundancia AlotropiaIsotoposUsos principales Reservas / uso anual C 6/12,011 prehistoria CaCO 3, C(s), CH 4, petroleo 480 ppm c. 253 ppm mar 337 ppmV atm diamante, grafitos, fullerenos 12 (98,9 %) 13 (1,1 %, RMN) 14 ( tr.,dataciones) Combustibles, medicamentos, polimeros, organicos, pigmentos, medicamentos, marmol, filtros. > 1,25.10 12 ton 8. 10 9 ton/a Si 14/28,086 1824 – Berzelius Silicatos, cuarzo 277.000 ppm c. 1 ppm mar Diamante, Amorfo 28 (92,2%) 29 (4,7%, RMN) 30 (3,1 %) Microelectronica, SC, polimeros, vidrios. ilimitadas 3,5.10 6 ton/a 5000 p/electr Ge 32/72,61 1886 – Winkler GeO 2 y sulfuros 1,8 ppm c. 10 -6 ppm mar diamante 70 (20,5 %) - 72 (27,4 %) - 74 (36,5 %) - Otros Microelectronica (SC), aleaciones, vidrios p/IR No calculadas / 80 ton/a Sn 50/118,71 antiguo SnO 2 2,2 ppm c. 10 -5 ppm mar gris (diam) blanco 112 – 124 Soldaduras, aleaciones, acabados, etc. 4,5. 10 6 ton 165.000 ton/a Pb 82/207,2 antiguo PbS, PbCO 3, etc 14 ppm c. 10 -5 ppm mar fcc 204, 206, 207, 208, trazas de otros Baterias, cables, pinturas, vidrios, naftas, proteccion 8,5. 10 7 ton 4,1. 10 6 ton/a

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6 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Carburos Se clasificas segun el anion C 4-, C 2 2-, C 3 4-

7 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Alotropia Carbono Diamante d = 1,54 Å

8 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Dureza

9 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Alotropia Carbono Diamante Fullerenos d = 1,54 Å Grafito d = 1,41 Å Premio Noble 1996, Robert Curl, Harold Kroto y Richard Smalley

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14 K 3 C 60

15 Carbón Activado Modelo Propuesto para el Hollín

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19 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Monoxido de Carbono

20 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Monoxido de Carbono

21 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxoacidos y oxoaniones del Carbono CO 2 (g) CO 2 (ac) H 2 CO 3 (ac) HCO 3 - (ac) CO 3 2- (ac) k H = 0,034 M.atm -1 K = 2,6 10 -3 K a1 = 1,7 10 -4 K a2 = 5,6 10 -11 K’ a1 = 4,4 10 -7 COO O HH pKa est  ?

22 H 2 CO 3 Oxoacidos y oxoaniones del Carbono Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II

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25 Año Concentración de CO 2 (ppm) 360 350 340 330 320 310 1960197019801990 CO 2 atmosférico

26 Grupo del Carbono – 1° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Energias de enlace (kJ/mol) Catenacion C-C 356 Si-Si 226 Ge-Ge 188 Sn-Sn 151 N-N 167 P-P 209 As-As 180 Sb-Sb 142 O-O 144 S-S 226 Se-Se 172 Te-Te 149 F-F 158 Cl-Cl 242 Br-Br 193 I-I 151

27 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Alotropia Silicio - Germanio Diamante a 0 = 3,57 Å para C a 0 = 5,43 Å para Si a 0 = 5,67 Å para Ge

28 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Alotropia Silicio – Propiedades fisicas (I)

29 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Alotropia Silicio – Propiedades fisicas (II) C 5 eV Si 1,1 eV Ge 0,7 eV Sn (gr) 0,2 eV

30 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Alotropia

31 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Alotropia

32 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxidos y oxoaniones del grupo

33 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxidos y oxoaniones del grupo

34 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxidos y oxoaniones del grupo

35 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Evidencia del enlace  pd

36 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Evidencia del enlace  pd

37 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Otras consecuencias de los orbitales vacios Hipervalencia

38 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Otras consecuencias de los orbitales vacios Mayor reactividad

39 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Entalpías de formación (kJ/mol) Oxidos y oxoaniones del grupo CF 4 (g) -934 SiF 4 (g) -1615 GeF 4 (g) -1090 SnF 4 (s) -- PbF 4 (s) -942 CO 2 (g) -394 SiO 2 (s) -911 GeO 2 (s) -551 SnO 2 (s) -581 PbO 2 (s) -277 N 2 O 5 (s) - 43 P 4 O 10 (s) - 2984 As 2 O 5 (s) -916 Consecuencias: Oxidos y oxoaniones extendidos abundancias en tierra (fosfatos, sulfatos, silicatos)

40 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxoaniones de Si: Silicatos [Si 6 O 18 ] 12- [SiO 4 ] 4- ortosilicato [Si 2 O 7 ] 6- pirosilicato [SiO 3 ] n 2n- piroxenos

41 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxoaniones de Si: Silicatos

42 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxoaniones de Si: Silicatos [Si 4 O 11 ] 6- Anfiboles [Si 2 O 5 ] 2- Laminares

43 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxoaniones de Si: Silicatos

44 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxoaniones de Si: Silicatos

45 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxoaniones de Si: Silicatos Problema 20 En la tabla se indican algunos de los minerales más abundantes en la corteza terrestre. MineralComposición porcentual promedio de la corteza terrestre Composición porcentual promedio de la corteza terrestre sometida a erosión Plagioclasa (feldespato)39,934,9 Feldespato de potasio12,911,3 Cuarzo23,220,3 Vidrio volcánico-12,5 Anfiboles2,11,8 Biotita (mica)8,77,6 Muscovita (mica)5,04,4 Clorita2,21,9 Piroxeno1,41,2 Olivina0,2 Oxidos1,61,4 Otros3,02,6 a) Indique cuáles de ellos se disolverán más fácilmente en agua. b) Vincule estas características con los datos de abundancia.

46 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Oxoaniones de Si: Silicatos

47 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Energías de enlace (kJ/mol) Haluros del grupo C-Cl 346 Si-Cl 400 Ge-Cl 340 Sn-Cl 315 Reactividad: Estabilidad termodinamica vs. inercia cinetica

48 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Energías de enlace (kJ/mol) Haluros del grupo C-Cl 346 Si-Cl 400 Ge-Cl 340 Sn-Cl 315 C-O 359 Si-O 466 Ge-O 350 Sn-O 280 (?) Uso de enlaces Cl-X como precursores de sintesis (idem P) Ejemplos: fosgeno (COCl 2 ) siliconas (polisilioxanos)

49 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Haluros del grupo

50 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Haluros del grupo SILICONAS

51 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Polimeros de condensacion de Si

52 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Entalpías de formación (kJ/mol) Hidruros del grupo CH 4 (g) - 74 SiH 4 (g) + 34 GeH 4 (g) + 87 SnH 4 (g) + 163 PbH 4 (g) + 250 CO 2 (g) -394 SiO 2 (s) -911 GeO 2 (s) -551 SnO 2 (s) -581 PbO 2 (s) -277 CnHmCnHm Si n H 2n+2 n: 1-10 (Me 2 Si) n n: 5-100 Ge n H 2n+2 n: 1-10 Sn n H 2n+2 n: 1-6 Reductor: SiH 4 >> CH 4 Oxidante: SiO 2 < CO 2

53 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Estaño y Plomo

54 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Estaño y Plomo

55 Grupo del Carbono – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II Estaño y Plomo