Elementos Representativos

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Facultad de Ciencias Naturales- Universidad Nacional de Salta
Dr. Juan Rodríguez
Elementos Representativos
Elementos Representativos
Dr. Juan Rodríguez
Es el grupo de elementos de la Tabla periódica que comprende a los elementos del
grupo A; es decir, desde los del GRUPO IA (ALCALINOS) HASTA EL VIIIA inclusive (Gases
nobles).
 Alcalinos
 Alcalinotérreos
 Grupo del Boro
 Grupo del Carbono
 Grupo del Nitrógeno
 Grupo del Oxígeno
 Halógenos
 Gases Nobles
Elementos Representativos
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• Son aquellos cuyo último electrón se aloja en un orbital s ó p
respectivamente.
 El bloque s agrupa los elementos de los grupos 1 y 2 (alcalinos y
alcalinotérreos).
 El bloque p agrupa seis grupos (13, 14, 15, 16, 17 y 18) de los
cuales los dos últimos son halógenos (17) y gases nobles (18).
Elementos representativos (bloques s y p)
Alcalinos y Alcalinotérreos
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! El Fr es un elemento
radioactivo de vida media
21 minutos
LiAl(SiO3)2
Compuestos más importantes
! Ca y Mg son los más abundantes:Ca:
muy extendido en la litosfera
" Dolomita carbonato mixto
CaCO3·MgCO3
" Calcita CaCO3
" Yeso CaSO4·2H2O
" Fluorita CaF2
• Ba: sorprendentemente
abundante para un 
elemento metálico. Es
más abundante que el C,
S o Zn
• Sr: SrSO4 y SrSO4
• Ra: cantidades inapreciables. Es el 
producto de la desintegración del
Uranio
• Be:
" Berilo Be3Al2Si6O18; 3BeO·Al2O3·6SiO2
" Esmeraldas y aguamarinas
• Mg: disuelto en el agua del mar
" CarnalitaKCl·MgCl2·6H2O
" Magnesita MgCO3
" Espinela MgAl2O3
" Olivino Mg2SiO4
Estado natural
Alcalinos
! Están en la naturaleza en 
forma combinada
• en depósitos de sal
• sales disueltas en el mar
! Compuestos más importantes
• NaCl (sal común)
• Na2SO4·10H2O (sal de Glauber)
• Na2CO3 (sosa Solvay)
• K2CO3 (potasa)
• NaNO3 (nitrato de Chile)
• Na2AlF6 (criolita)
Alcalinotérreos
! Son casi tan reactivos como los alcalinos y por tanto 
sólo existen en la naturaleza combinados con otros
elementos
Alcalinos y Alcalinotérreos
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! Los metales son demasiado reactivos para ser encontrados libres en la naturaleza. Se aislaron tardíamente debido a las dificultades
siguientes:
• Sus compuestos son muy estables por lo que la obtención por descomposición térmica no es posible
• Los metales son muy reductores por lo que no pueden obtenerse por reducción de los óxidos
• La electrolisis de disoluciones acuosas no es posible porque los metales obtenidos reaccionan vigorosamente con el agua
! Deben ser obtenidos por electrolisis de sales fundidas (haluros).
• Se suele añadir otras sales para disminuir el punto de fusión
! El aislamiento o identificación de los elementos es relativamente reciente:
• Sodio y potasio se obtuvieron por electrólisis (1807)
• Li se descubrió en 1817
• Cs (1860) y Rb (1861) se identificaron a partir de los espectros de emisión
• Francio (radioactivo) (1939) a partir del decaimiento del Ac radioactivo
Obtención 
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Alcalinos y Alcalinotérreos
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! Todos ellos son metales: excelentes conductores de la electricidad y el calor
• Na se utiliza como material de transferencia de calor en ciertos tipos de reactores nucleares
! Son metales blandos
! Son los metales más reactivos cuando están puros
• Son fuertemente reductores
! Estructura electrónica ns1. Los cationes alcalinos están presentes en una amplia variedad de compuestos químicos
muy relevantes
! Los cationes (con la excepción de Li+) tienen bajas densidades de carga
• Esto permite explicar la buena solubilidad de las sales y la habilidad para estabilizar aniones que no pueden forman sales con otras
especies catiónicas
Alcalinos
Propiedades Generales
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Alcalinos
Elemento Densidad (g·cm-
3)
Punto de fusión 
(ºC)
H(atomización) (kJ·mol-1)
Li 0,53 180 162
Na 0,97 98 108
K 0,86 64 90
Rb 1,53 39 82
Cs 1,87 29 78
! Puntos de fusión muy bajos: disminuyen al descender en el grupo .
! La blandura y los bajos puntos de fusión se correlacionan directamente con fuerzas de cohesión pequeñas o lo que es lo mismo
entalpías de atomización bajas
• ~400–600 kJ·mol-1 para un metal típico
! Li, Na y K tienen densidades inferiores a las del agua (poco frecuente en los metales)
• El Li sería ideal para construir buques, el problema es que serían muy blandos y que su elevada reactividad con el agua los
destruiría al instante.
Propiedades Generales
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Alcalinos
! Al tener su EI tan baja los metales alcalinos se encuentran normalmente como especies monocatiónicas M+ formando normalmente
compuestos iónicos
! Son elementos con un marcado carácter reductor
• Se utiliza Na fundido para producir Zr y Ti de sus cloruros:
TiCl4(g) + 4 Na(l) --> 4 NaCl(s) + Ti(s) (Método van Arkel-de Boer)
• Reaccionan con el agua reduciendo el H2O a H2:
2 Na(s) + 2 H2O(l) --> 2 NaOH + H2(g)
• Liberan sus electrones de valencia cuando se disuelven en amoníaco
! Reaccionan con la mayor parte de los no metales
• Todos los alcalinos en estado fundido arden en Cl2(g) formando el cloruro del metal
• Sólo el Li lo hace con el N2:
6 Li(s) + N2(g) -->2 Li3N(s)
• Reaccionan con el O2 dando diversos productos
Propiedades Generales
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Alcalinos
• Pero también lo hacen con otros ácidos de Bönsted. La velocidad de reacción depende de la acidez del medio
2Na(s) + 2EtOH (l) — › 2NaOEt + H2(g)
2Na(s) + 2NH3 (l) — › 2NaNH2 + H2 (g) , R. Lenta
Reactividad frente al agua ! Los metales alcalinos reaccionan incluso frente a
ácidos de Brönsted débiles como el agua o el etanol.
•H2O: Reacción fuertemente exotérmica.
La virulencia de la reacción aumenta conforme descendemos en el grupo:
2M (s) + 2H2O (l) — › 2MOH (ac) + H2(g) * reacción más rápida conforme bajamos en el grupo.
# el Li(a) reacciona suavemente (a)
# el Na(b) reacciona vigorosamente (b)
# el K(c) reacciona liberando tanto calor que se inicia la combustión del H2 (c). Explosiva
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Alcalinos
! En cuanto entran en contacto con el aire se oxidan rápidamente perdiendo la lustrosa superficie metálica
! Pueden formar los óxidos (M2O), peróxidos (M2O2 ) o superóxidos (MO2)
• Conforme aumenta la masa atomica, aumenta la tendencia a formar los superóxidos
• El Li se oxida a Li2O que a su vez reacciona con el CO2 para dar el carbonato de litio (amarillo)
Li(s) + O2(g) --> 2 Li2O(s)
Li2O(s) + CO2(g) --> Li2CO3(s)
• El Na forma generalmente el peróxido
2 Na(s) + 2 O2(g) --> Na2O2(s)
• K, Rb y Cs forman los superóxidos
Reactividad frente al aire
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Alcalinotérreos
! Todos los elementos son metálicos.
! El Ra es radioactivo
! Densidades bajas (más densos que los alcalinos ya que tienen un radio atómico 
menor)
• Mayor dureza y puntos de fusión más altos que los alcalinos. Relacionado con las entalpías de
atomización.
! La ionización de los dos electrones ns2 es relativamente fácil. Siempre presentan
un estado de oxidación 2+ en los compuestos
Propiedades Generales
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Alcalinotérreos
! Los cationes divalentes del grupo 2 son más pequeños que sus vecinos alcalinos debido a que el aumento de
la carga nuclear efectiva hace que los electrones estén más fuertemente atraídos por el núcleo
 Consecuencias :
•Mayor posibilidad de formar sales hidratadas
• Las sales que forman tienen unas mayores energías reticulares dificultando su solubilidad especialmente
en el caso de los carbonatos, sulfatos y fosfatos.
• Las sales son relativamente inestables térmicamente especialmente las formadas por aniones
poliatómicos (carbonatos, sulfatos y nitratos)
Propiedades Generales
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Alcalinotérreos
! Menos reactivos que los alcalinos pero más que la mayoría de los metales.La reactividad aumenta conforme
bajamos en el grupo (= que alcalinos)
• Todos ellos, excepto el Be, reaccionan con el agua:
M(s) + 2 H2O(l) --> M(OH)2 (ac) + H2 (g)
• Reaccionan con muchos no metales:
Halógenos: Ca(s) + Cl2(g) ---> CaCl2(s)
N2: reaccionan en caliente: 3 Mg(s) + N2(g) --> Mg3N2(s)
Propiedades Generales
! Son fuertemente reductores (aunque menos que alcalinos)
Alcalinos y Alcalinotérreos
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! Muchas de los compuestos de Alcalinotérreos son insolubles en agua.
• La solubilidad depende del balance entre la energía reticular y la energía de
hidratación
Alcalinotérreos
Propiedades Generales
! La mayor parte de los compuestos de Alcalinotérreos son sólidos iónicos e incoloros
• Sin embargo, algunos compuestos de Be y de Mg son covalentes (debido a su elevada densidad
de carga).
! Las sales de cationes M2+ suelen estar hidratadas.
• A medida que disminuye la densidad de carga del metal disminuye también posibilidad
de hidratación
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Sodio
• Electrolisis de una mezcla fundida de (60%) CaCl2/ (40%) NaCl
• La utilización de esta mezcla eutéctica tiene varias ventajas:
 consigue bajar la temperatura de trabajo haciendo el proceso viable comercialmente, PF(m. eutéctica)=580ºC; PF(CaCl2 772ºC), PF (NaCl: 803ºC)
 la temperatura más baja disminuye la presión de vapor del sodio; importante puesto que el vapor de sodio es pirofórico
 a la temperatura de trabajo, el Na no se disuelve en la mezcla eutéctica. Si lo hiciera cortocircuitaría los electrodos paralizando el proceso
• Se debe impedir que el Na entre en contacto con el Cl2 (con el que reacciona inmediatamente formando NaCl) y con el O2 ya que se oxidaría
inmediatamente a la temperatura de trabajo.
Obtención
! Es el metal alcalino con mayor demanda industrial
! Obtención: electrolisis en las celdas de Downs
Reacciones en la celda:
Reacción anódica (oxidación): 2Cl- -->Cl2(g) + 2e-
Reacción catódica (reducción): Na+ + e- --> Na
Reacción NETA : 2 Na+(l) + 2Cl-(l) --> Cl2(g) + Na(l); Eº= - 4,08 V
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Alcalinotérreos
Hidróxido de Sodio - Obtención
! El NaOH es el 6º compuesto inorgánico más sintetizado
! Se obtiene por electrolisis de salmuera (disolución 
concentrada de NaCl). Industria cloro-alcali
! Reacción neta:
2 NaCl(ac) + 2 H2O(l) --> 2 NaOH (ac) + Cl2(g) + H2(g)
! Sólido incoloro, fuertemente corrosivo e higroscópico.
! Se disuelve fácilmente en agua. Reacción muy exotérmica
! Reacciona con muchos metales: disuelve el Al
 no es recomendable limpiar recipientes de Al con sustancias
básicas
 2 Al(s) + 2 NaOH(ac) + 6 H2O (l) ---> 2 NaAl(OH)4(ac) + 3 H2(g)
Hidróxido de Sodio -Caracteristicas
! Industria del papel: facilita la extracción de la celulosa de la madera
! Fabricación de jabones y detergentes
! Industria alimentaria (desnaturalizador de proteínas)
• Papas tratadas con NaOH para eliminar la piel antes de procesarlas
• Aceitunas, se reblandecen suficientemente para poder ser digeridas
Hidróxido de Sodio - Aplicación
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Compuestos de Ca como materiales estructurales
! La forma más simple de cemento era ya utilizada en 1500 a.C.: mezcla de CaO, arena (SiO2) y agua
• Cuando el CaO reacciona exotérmicamente con el H2O produce Ca(OH)2 (cal apagada o lechada de
cal). Conforme el agua se evapora y entra en contacto con el CO2 atmosférico evoluciona formando
CaCO3:
CaO + H2O --> Ca(OH)2 Ca(OH)2 + CO2 --> CaCO3 + H2O
! La principal aplicación de la caliza (CaCO3) y sus derivados (CaO) es como material de construcción.
• La masa adquiere consistencia y cierta dureza; insuficiente. La adición de la arena aporta la
resistencia mecánica
Alcalinos y Alcalinotérreos
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Carbonatos y aguas duras
! Las aguas se clasifican en:
•DURAS: aguas con una elevada concentración de iones lo que puede provocar cantidades importantes de precipitado.
" elevada concentración de cationes como Ca(II)y Mg(II) y de aniones como [SO4]2- o [HCO3]-
• BLANDAS: una escasa concentración de iones precipitables.
• Las aguas blandas facilitan la formación de espuma cuando utilizamos jabón; las duras producen la precipitación de los
ácidos grasos como sales cálcicas en forma una solución opaca (scum, suciedad). Se dificulta la formación de espumas.
! Dureza temporal: debido a una elevada concentración de bicarbonatos
! Dureza permanente: debida a una elevada concentración de otros aniones como sulfatos
! Si se hierven aguas duras se produce la precipitación del Ca(II) y Mg(II) en forma de carbonatos (incrustaciones en las
tuberías, etc.). Esto elimina la dureza temporal del agua (debida al CaHCO3) pero no la dureza permanente
Alcalinos y Alcalinotérreos
Semejanzas . Relación diagonal
Li y Mg Na, K, Rb y Cs
Son relativamente inertes. El Li puede ser manejado en el aire sin
perder su brillo
! Muy reactivos– Rb y Cs son pirofóricos
Son metales relativamente duros ! Son metales blandos
Forman M2O cuando reacc. con O2 ! Forman el peróxido (Na) o superóxido (K, Rb y Cs)
No forman superóxidos en condiciones normales ! El Na forma el peróxido Na2O2. Se conocen los superóxidos para los cuatro
elementos (MO2)
Atacan al N2 para formar nitruros Li3N y Mg3N2 que se hidrolizan dando
amoníaco
! No reaccionan con el dinitrógeno
Los hidrogenocarbonatos no se pueden aislar, sólo se detectan en
disolución
! Se conocen los hidrogenocarbonatos sólidos para los cuatro elementos
Carbonatos, hidroxidos y peróxidos se descomponen bajo
calentamiento suave
! Descomposiciones similares sólo ocurren a temperaturas más elevadas
Nitritos y nitratos se descomponen para dar los monóxidos ! Nitratos se descomponen a nitritos ~500ºC. Sólo a
~800ºC los nitritos forman los óxidos
MF, MOH, M2CO3, M2C2O4 y M3PO4 son
ligeramente solubles en agua
! Las correspondientes sales son solubles en agua
Compuestos organometálicos se caracterizan:
bajos puntos de fusión
solubles en disolventes orgánicos covalentes con estructuras
frecuentemente
poliméricas
! Los compuestos organometálicos:
altos puntos de fusión
insolubles en disolvente orgánicos habituales de carácter 
fundamentalmente iónico
B, Al, Ga, In, Tl
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! Grupo 13
• B: metaloide
• Al, Ga, In y Tl: metales
! Los puntos de fusión varían notablemente, de modo irregular
•B : 2030 ºC | Ga : 29,6ºC
! Estructuras cristalinas
•B: adopta estructuras cristalinas complejas basadas en estructuras icosaédricas con fuertes enlaces covalentes entre los B
• El resto adoptan empaquetamientos típicos de metales
! Reactividad
•B: es inerte y no es atacado por los ácidos ni por las bases
• Los demás elementos son bastante reactivos
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! Los compuestos con carácter covalente son frecuentes en este grupo: B y Al
• Elevada carga y pequeño radio de los cationes metálicos
• El Boro solo forma compuestos binarios covalentes
• los compuestos iónicos hidratados de Al(III) en realidad no contienen al catión Al+3 sino al ion hexaacuoaluminio
[Al(OH2)6]
3+.
B, Al, Ga, In, Tl
Características generales
! Estados de oxidación. C.E.: ns2np1.
• Estado de oxidación esperable es el +3.
• En los elementos más pesados disminuye la estabilidad de los compuestos con estado de oxidación +3
aumentando la del estado de oxidación +1.
 B y Al : +3
 Ga, In ,Tl: +3 y +1
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B, Al, Ga, In, Tl
! Boro: poco abundante pero concentrado en depósitos de diferentes compuestos oxigenados
Boratos:
• kernita: Na2B4O7·4H2O
• borax: Na2B4O7·10H2O
! Aluminio: es el 3er elemento más abundante en la corteza terrestre.
Es el elemento metálico más abundante.
Silicatos:
" feldespato: K[AlSi3O8]
" caolín Al2(OH)4Si2O5
• la mena habitual es la bauxita, que es un óxido hidratado, Al2O3·H2O, impurificado con diversas cantidades
de Fe2O3 y SiO2
! Ga , In y Tl : no tienen menas específicas. Se encuentran asociados a menas de otros metales
Presencia en la naturaleza
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Propiedades del Aluminio
! El especial atractivo del Al como metal para la construcción
de estructuras es su baja densidad; es por tanto un metal
muy ligero:
• Alcalinos son más ligeros pero muy reactivos
• Mg d=1.7 g·cm-3. Relativamente poco reactivo .
• Al d=2.7 g·cm-3. Ligero y poco reactivo (pasivado)
• Fe d=7.9 g·cm-3. Se oxida con facilidad. Pesado
• Au d=19.3 g·cm-3. Inerte pero muy pesado
! Es resistente a la corrosión no por su posición en la serie electroquímica (muy reductor)
sino por la rápida formación de una capa de óxido (Al2O3) coherente e inerte que lo
pasiva.
B, Al, Ga, In, Tl
Reactividad del Aluminio
! Muy buen conductor de la electricidad (2/3 de la
conductividad del Cu) pero con las siguientes ventajas
• Su ligereza (ideal para los tendidos de alta tensión
aéreos)
• Su economía (actualmente es mucho más barato que el
Cu)
• A pesar de esto, no se recomienda para los cableados
domésticos. En contacto con Cu y ambientes húmedos
se forma una celda electroquímica que oxida al Al.
! Cualquier superficie de Al expuesta reacciona rápidamente con el oxígeno para formar el
Al2O3
• Este forma una capa impermeable de óxido (espesor=10-5 mm) que protege a las
capas de aluminio subyacentes. El Al se pasiva por formación del óxido de aluminio
• El radio iónico del anión óxido es muy semejante al del Al y por tanto no se modifica la
estructura cristalina de la superficie en grado notable
 R(O2-) = 126 pm
 R(Al) = 143 pm
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! El Al era considerado un metal semiprecioso
extremadamente caro, hasta que en 1886 los
jóvenes Charles Martin Hall (21 años, EEUU) y Paul
Héroult (23 años, Francia) descubrieron, de forma
independiente, un método factible para obtenerlo
electrolizando el Al2O3, .
B, Al, Ga, In, Tl
Obtención del Al
! La producción industrial de Al consta de tres
etapas
• Extracción del mineral bauxita
• Obtención de alúmina pura mediante el
proceso Bayer
• Electrolisis: proceso Hall-Héroult (1886)
http://www.world-aluminium.org/production/
http://www.world-aluminium.org/production/
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B, Al, Ga, In, Tl
Producción de Al: Problemas medioambientales
! La producción de Al genera cuatro productos secundarios que crean problemas medioambientales:
• Lodo rojo (con alto contenido Fe2O3) que se produce en la purificación de la bauxita es fuertemente básico
• Fluoruro de hidrógeno producido cuando la criolita reacciona con los restos de humedad de la alúmina
• Los óxidos de carbono producidos en el ánodo
• Los fluorocarbonos producidos por reacción del flúor con el ánodo de carbono
! Debido a que la extracción de Al consume tanta energía y a que su producción tiene tantas implicaciones ecológicas,
el reciclaje del aluminio es especialmente conveniente.
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C, Si, Ge, Sn y Pb 
! Los dos primeros elementos de este grupo juegan un papel extraordinario:
 C forma parte de todos los compuestos orgánicos (soporte de la vida)
 Si, en forma de silicatos, estructura sobre la cual se asienta la vida
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C, Si, Ge, Sn y Pb 
Abundancia de los elementos
! El C es un elemento relativamente abundante en el Universo.
•Se ha detectado CO2 en las atmósferas de Venus y Marte.
! El Si es, después del O, el elemento más abundante de la corteza terrestre. En el
Universo sólo H, C, He, Ne, O y N son más abundantes.
! Sn se encuentra en menas de casierita (SnO2)
! Ge y Pb se encuentran en yacimientos en forma de sulfuros. El Pb el metal pesado
más abundante en el planeta
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C, Si, Ge, Sn y Pb 
! Características que hacen especial al C:
• Tendencia a formar enlaces C-C extendidos.
• Facilidad para formar enlaces dobles y triples enlaces.
Particularidades del C
Comparación de C con Si
Carbono Silicio
Dos formas alotrópicas importantes: 
grafito y diamante
Una forma cristalina estable semejante al diamante
Forma dos óxidos gaseosos estables: 
CO y CO2 y varios menos estables
Forma sólo un óxido sólido (SiO2), que es estable a temperatura ambiente: el otro óxido (SiO) sólo es 
estable en el intervalo de temperaturas 1180-2480 ºC
Insoluble en medio alcalino Reacciona en medio alcalino formándose H2(g)+ SiO -4 (ac)4
Gran tendencia a la concatenación, 
formándose cadenas lineales y
ramificadas y anillos de hasta
centenares de átomos de C
Menor tendencia a la concatenación, formándose cadenas de silicio cortas
Forma con facilidad enlaces múltiples 
utilizando los conjuntos de orbitales
sp2+p y sp + p2
La formación de enlaces múltiples es mucho menos frecuente que para el carbono
Valores aproximados de las energías de 
enlace sencillo:
C–C: 347; C–H: 427; C–O: 360
Valores aproximados de las energías de enlace sencillo:
Si–Si: 226; Si–H: 318; Si–O: 467
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C, Si, Ge, Sn y Pb 
! Dos isótopos estables: C-12 (98,89%), C-13 (1.11%) y cinco radioactivos; de ellos el más importante es C-14 (trazas)
• El 14C se forma continuamente debido a la incidencia de los rayos cósmicos
• Tiene una vida media de 5730 años
Carbono – Características generales
El C se encuentra en :
• Combinado en forma de compuestos inorgánicos:
 depósitos de calizas : CaCO3 y MgCO3
 en el petróleo
 CO2 (minoritario)
• Estado elemental en forma de diferentes variantes alotrópicas: Grafito y diamante
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C, Si, Ge, Sn y Pb 
! El C presenta dos variedades alotrópicas cristalinas: grafito y diamante.
•Grafito del griego grafein = escribir
• Diamante del griego adamas = invencible
! E l grafito es el más estable en condiciones normales.
! El diamante es un sólido covalente: el C forma cuatro enlaces covalentes extendidos en una
red tridimensional (sp3).
Alotropía del C
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C, Si, Ge, Sn y Pb 
! La estructura del grafito es muy diferente a la del diamante.
Es termodinámicamente más estable
• d(C-C) 1.42Å en la capa
• d(C----C) 3.35Å entre capas.
• densidad = 2.22 g/cm3
! Estructura en capas de hexágonos regulares dispuestas de forma alternada.
! Enlace en el grafito
• tres enlaces, 120o (hibridación sp2).
• sistema de enlaces deslocalizado en el plano
Estructura del grafito
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C, Si, Ge, Sn y Pb 
Características Causa
Conductividad metálica en los planos
-conductor en dirección capas (3.104 S·cm-1 25oC)
-aislante perpendicular a capas (5 S·cm-1 25oC)
Los electrones pi deslocalizados son 
responsables de la conductividad eléctrica
Es un material refractario (P.f. = 3845, P.e. = 3927oC) Fortaleza enlaces covalentes
Blando, lubricante Fuerzas intercapas van der Waals pequeñas. 
Separación grande. Permite la inclusión de
moléculas de agua o de O2.
Propiedades ópticas: Grafito es negro Tránsitos electrónicos entre los niveles de 
energía que forman la banda de valencia y
conducción
Propiedades químicas:
- es resistente al ataque por parte de bases o ácidos no
oxidantes pero puede forman compuestos de
intercalación
Debido a una cierta aromaticidad
La debilidad de estas fuerzas así como la gran
separación entre las capas
Propiedades del grafito
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Las propiedades de los elementos del grupo son variadas y difíciles de relacionar,
especialmente debido al amplio rango de estados de oxidación que presentan.
N, P, As, Sb, Bi y Mc
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• El Sb se emplea en semiconductores y en aleaciones. 
Características generales
• El fósforo no existe libre en la naturaleza, pero es abundante en minerales, principalmente en la forma de fosfatos. 
• Al tratar fluoroapatita (Ca5(PO4)3F) o hidroxiapatita (Ca5(PO4)3OH) con ácido sulfúrico se obtiene ácido fosfórico, que es
convertido principalmente en fertilizantes.
• Los otros elementos se encuentran en menas sulfuradas.
• El As se emplea como dopante en electrónica, aunque es un conocido veneno, es esencial para algunas especies. 
• Los compuestos de Bi(V) se emplean como agentes oxidantes y sus sales tienen aplicaciones en 
medicina.
N, P, As, Sb, Bi y Mc
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Propiedades generales
El nitrógeno es un gas incoloro e inodoro
 Los otros elementos son sólidos que existen en diversas formas alotrópicas:
✔ El fósforo que existe como fósforo blanco (sólido con apariencia cerosa formada por moléculas tetraédricas de P4,
es muy reactivo y arde al aire), fósforo rojo(sólido amorfo que no arde al aire) y fósforo negro (es la forma
termodinámicamente estable, y presenta varias estructuras polimorfas, una de ellas consta de capas plegadas compuestas
de átomos de P piramidales tricoordinados).
N, P, As, Sb, Bi y Mc
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✔ el bismuto es un metal plateado cuya estructura puede observarse en la figura 4b, se observa que las capas se acomodan en 
una forma tal que se tienen tres vecinos distantes adicionales en la red adyacente.
✔ la reactividad aumenta con el número atómico en el grupo. En general, forman compuestos con números de oxidación +3 y +5 (el N
forma compuestos con estados de oxidación entre -3 y +5).
Propiedades generales
✔ el arsénico se encuentra en las formas sólidas amarilla y gris (formado por moléculas As4). 
As metálico, la estructura más estable consta de capas hexagonales plegadas en las que cada átomo tiene tres átomos vecinos.
✔ el antimonio se encuentra en una forma metálica o una forma amorfa gris. 
✔ el nitrógeno es prácticamente inerte, siendo el Li el único elemento que reacciona directamente con el mismo a temperatura
ambiente. Por ser la molécula N2 cinéticamente inerte, las reacciones redox que consumen o generan N2. Algunos microorganismos,
sin embargo han desarrollado un mecanismo de reacción directa con el N2, llamado fijación y es un paso fundamental en la cadena
alimenticia de los organismos vivos.
N, P, As, Sb, Bi y Mc
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Composición del aire limpio y seco a nivel del mar
 El nitrógeno existe en la atmósfera (un 78% en volumen del aire), se
obtiene por destilación de aire líquido o en pequeña escala empleando
membranas permeables al oxígeno .
Esquema de un separador de membrana para nitrógeno y oxígeno.
Nitrógeno - Obtención y usos
 El nitrógeno líquido (p. e. -196 ºC) se emplea como refrigerante.
N, P, As, Sb, Bi y Mc
Dr. Juan Rodríguez
 El N2 se utiliza como para producir amoníaco (mediante el proceso Haber) y para su
conversión ácido nítrico mediante el proceso Ostwald.
Usos industriales del amoníaco
Nitrógeno - Compuestos 
N, P, As, Sb, Bi y Mc
Dr. Juan Rodríguez
 Las temperaturas elevadas que serían necesarias para hacer posible tal división, no favorecen
termodinámicamente a la reacción de síntesis. El descubrimiento y el posterior perfeccionamiento del sistema
catalítico utilizado por Fritz Haber y Carl Bosch ha permitido poder utilizar las temperaturas de ejercicio muy
inferiores.
 La reacción es exotérmica y produce 92,4 kJ/mol (46kJ/mol por cada molécula deNH3) . Las altas presiones
utilizadas y la substracción del amoniaco producido del reactor mueve el equilibrio a la derecha.
Nitrógeno - Compuestos 
 El proceso Haber – Bosch es un método que permite la síntesis industrial de amoniaco a gran escala, utilizando como
reactivos nitrógeno e hidrógeno en presencia de un catalizador heterogéneo a base de Hierro.
 Históricamente el mayor problema en relación a la síntesis del amoniaco es la dificultad en romper el triple
enlace que mantiene unidos los dos átomos de nitrógeno para formar la molécula N2.
 La reacción Nitrógeno e hidrogeno reaccionan en proporción 1:3, a una temperatura de 350-550 °C y a 140 –
320 atm de presión utilizando Fe3O4 como catalizador. La reacción consiste en un equilibrio químico en fase
gaseosa
N, P, As, Sb, Bi y Mc
Dr. Juan Rodríguez
N, P, As, Sb, Bi y Mc
El ácido nítrico es un ácido fuerte, oxidante que se descompone por acción de la luz y el
calor.
Se obtiene por el proceso Ostwald:
Nitrógeno - Compuestos 
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El nitrógeno es un elemento increíblemente versátil que existe en forma inorgánica y
orgánica, y a la vez en muchos y diferentes estados de oxidación.
1- Amonificación
2- Nitrificación
3- Asimilación
CICLO DEL NITROGENO - FIJACION BIOLOGICA DEL NITROGENO
CICLO DEL NITROGENO : Proceso por el cual el nitrógeno circula y recircula a través del mundo.
Las tres etapas principales de este ciclo son:
N, P, As, Sb, Bi y Mc
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 Es el proceso por el cual los compuestos nitrogenados encontrados en el suelo, productos de la descomposición de
materiales orgánicos complejos tales como proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos y nucleótidos son degradados a
compuestos simples por organismos que habitan el suelo, principalmente bacterias y hongos. Estos microorganismos
metabolizan estos compuestos y liberan el exceso de nitrógeno en forma de amoníaco o ión amonio.
Amonificación
N, P, As, Sb, Bi y Mc
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 Proceso por el cual varias especies de bacterias comunes en los suelos son capaces de oxidar el amoníaco o el ión amonio. Es
un proceso generador de energía, y la energía liberada es utilizada por estas bacterias como fuente de energía primaria. Un
grupo de bacterias oxida el amoníaco o ión amonio a nitrito y luego otro grupo lo oxida a nitrato.
Nitrificación
N, P, As, Sb, Bi y Mc
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N, P, As, Sb, Bi y Mc
Asimilación
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O, S, Se, Te y Po
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O, S, Se, Te y Po
 La alotropía es una característica importante en el grupo, siendo el azufre el elemento
que presenta más alótropos naturales.
 La configuración electrónica sugiere que el número de oxidación máximo es +6. Mientras
que el oxígeno nunca alcanza este estado de oxidación, los otros elementos lo
hacen en ciertas circunstancias. El azufre forma compuestos estables con números de
oxidación entre -2 y +6
Características generales
 Los elementos del grupo 16 suelen denominarse calcógenos.
 El oxígeno, el azufre y el selenio son no metales, el teluro es un metaloide y el polonio un
metal.
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O, S, Se, Te y Po
✔ El ozono (O3) se produce por medio de descargas eléctricas o de radiación ultravioleta sobre O2, y es usado en
el tratamiento de aguas y en la preservación de alimentos.
OXIGENO : Abundancia, obtención y usos
Tanto el oxígeno como el azufre existen en forma nativa en la naturaleza. El selenio y teluro se hallan en sulfuros.
✔ El oxígeno elemental, O2 , representa el 21% en masa de la atmósfera y es el elemento más abundante en la
corteza terrestre y en los océanos. Se obtiene industrialmente mediante la destilación fraccionada del aire
líquido (punto de ebullición del N2-196 °C y del O2-183 °C).
✔ El principal uso del oxígeno es la fabricación de acero (se necesita alrededor de una tonelada de oxígeno para
fabricar una tonelada de acero), también se usa en la producción del pigmento blanco TiO2, el tratamiento de
aguas, el blanqueado de pulpa de papel y como atmósfera artificial en aplicaciones médicas y submarinas.
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O, S, Se, Te y Po
✔ El azufre puede extraerse mediante el proceso de Fraschen el cual los depósitos son forzados a salir a la superficie
mediante el uso de agua caliente, vapor y aire comprimido. La extracción de azufre a partir del gas natural y petróleo crudo
se realiza mediante el proceso de Claus, en el cual el H2S se oxida a altas temperaturas y en presencia de catalizadores:
✔ La mayor parte del azufre producido se emplea en la fabricación de ácido sulfúrico, H2SO4, por el método de contacto.
Obtención industrial del ácido sulfúrico.
AZUFRE : Abundancia, obtención y usos
✔ El azufre se encuentra en la naturaleza en depósitos, en meteoritos, volcanes y manantiales de agua caliente y en forma
de sulfuros como la galena (PbS) y sulfatos como barita (BaSO4) y sales de Epsom (MgSO4).
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O, S, Se, Te y Po
✔ El ácido sulfúrico es uno de los productos químicos más importantes en el mundo, empleado en la síntesis
de fertilizantes, de pigmentos, en baterías de plomo, etc.
Principales usos del ácido sulfúrico.
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O, S, Se, Te y Po➢ Azufre plástico: S líquido, viscoso formado a medida que los anillos de S se rompen y polimerizan.
AZUFRE - Alotropías
El azufre formar uniones simples consigo mismo, se agrega a moléculas grandes o
estructuras extendidas, por lo cual el azufre es un sólido a temperatura ambiente
presente en varias formas alotrópicas que consisten en anillos Sn(n= 6-20).
➢ Azufre ortorrómbico: es un sólido amarillo, aislante eléctrico y térmico, insoluble en agua y soluble
➢ Azufre monoclínico: se forma cuando se caliente azufre ortorrómbico .
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O, S, Se, Te y Po
El azufre y compuestos azufrados provenientes de:
✔ Calefacción: plantas térmicas
✔ Petróleo: motores de combustión
✔Minerales: fundición o tostación
Consecuencias:
➢ acidificación de lagos, ríos y suelos
➢ desmineralización de suelos
➢ enriquecimiento de agua y suelos con metales tóxicos
➢ deterioro de materiales de construcción (lepra de la piedra)
LLUVIA ÁCIDA
La lluvia ácida aparece como consecuencia de las siguientes reacciones:
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F, Cl, Br, I y At
Los elementos del grupo 17 se denominan halógenos y se comportan como no metales
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F, Cl, Br, I y At
 Como consecuencia de las altas electronegatividades y abundancia en la naturaleza de los halógenos más 
livianos, los compuestos halogenados son importantes en química.
Características generales
 Con excepción del F y At los números de oxidación pueden variar desde -1 hasta +7 .
 Tienen elevadas energías de ionización, electronegatividad y afinidad electrónica. 
 La electronegatividad y poder oxidante decrecen en el grupo. 
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F, Cl, Br, I y At
 El At es radiactivo y el isótopo más estable tiene una vida media de 8,3 h.
Obtención
Son demasiado reactivos para encontrarse en forma libre en la naturaleza. 
 El F se encuentra en minerales como la criolita y el espato flúor. 
 El cloro se encuentra en salinas y en el agua de mar.
 Tanto el flúor como el cloro se obtienen por electrólisis 
 El Br se encuentra en el agua de mar de la cual se puede extraer. 
 El I existe en minerales en forma de iodato de sodio, NaIO3. 
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F, Cl, Br, I y At
➢ Reaccionan con el agua, el flúor produciendo oxígeno:
Propiedades
➢ A temperatura ambiente existen como moléculas diatómicas.
➢El flúor es un gas amarillento que reacciona con la mayoría de los moléculas orgánicas, inorgánicas y los gases nobles. Es 
difícil de almacenar (se usan recipientes de acero) y de manipular.
➢ El cloro es un gas verdoso tóxico
➢ El bromo es un líquido marrón volátil, tóxico y cáustico.
➢ El iodo es un sólido negro brillante que sublima fácilmente a un vapor violeta por calentamiento, este color persiste 
en soluciones de disolventes no polares, en disolventes polares genera soluciones de color café, indicando la presencia de 
iones poliyoduro, como I3.
➢ Los puntos de fusión, ebullición, los radios atómicos e iónicos aumentan al descender en el grupo.
➢ El F2 es el no metal más reactivo y el agente oxidante más fuerte, la rapidez de las reacciones se debe en parte al débil enlace 
F-F.
➢ La mayoría de los elementos reaccionan directamente con el cloro, el bromo y el iodo, aunque en algunos casos las
reacciones deban ser activadas por calor o luz UV.