cuestionario grupo xiii 2
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CUESTIONARIO GRUPO XIII
1. De acuerdo con la descripción habitual de sus estructuras, ¿qué
relaciones pueden establecerse entre las estructuras de:
- blenda y wurtzita
La wurtzita empaquetamiento hexagonal de los aniones en el que los cationes
ocupan la mitad de los huecos tetraédricos. La blenda está basada en un
empaquetamiento de los aniones de tipo cúbico centrado en las caras en el
que los cationes ocupan la mitad de los huecos tetraédricos. En ambos tipos
de estructuras se da la coordinación (4,4). Las dos estructuras se presentan en
los óxidos y sulfuros de los metales divalentes como el Be, Zn, Mn, Cd, Hg.
- cloruro sódico y blenda
El cloruro sódico y Blenda ocupan todos los sitios intersticiales. Blenda entre
los átomos de azufre y en el cloruro sódico, el sodio se encuentra en los sitios
intersticiales.
2. El aluminio, como se encuentra en la naturaleza, formas de extracción.
El mineral del que se extrae el aluminio se llama bauxita. La bauxita es un
mineral rico en óxidos hidratados de aluminio, formado a lo largo de millones
de años mediante la erosión química de rocas que contienen silicatos de
aluminio
La obtención del aluminio se realiza en dos fases: la extracción de la alúmina a
partir de la bauxita (proceso Bayer) y la extracción del aluminio a partir de esta
última mediante electrolisis. Cuatro toneladas de bauxita producen dos
toneladas de alúmina y, finalmente, una de aluminio. El proceso Bayer
comienza con el triturado de la bauxita y su lavado con una solución caliente
de hidróxido de sodio a alta presión y temperatura. La sosa disuelve los
compuestos del aluminio, que al encontrarse en un medio fuertemente básico,
se hidratan:
Al(OH)3 + OH- + Na* → Al(OH)4- + Na*
AlO(OH)2 + OH- + H2O + Na* → Al(OH)4- + Na*
Los materiales no alumínicos se separan por decantación. La solución
cáustica del aluminio se enfría luego para recristalizar el hidróxido y
separarlo de la sosa, que se recupera para su ulterior uso. Finalmente, se
calcina el hidróxido de aluminio a temperaturas cercanas a 1000 °C, para
formar la nalúmina.
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
3. Diga una característica remarcable de los alumbres
Son equimoleculares (igual número de moleculas) porque por cada
molécula de sulfato de aluminio hay una molécula de sulfato de otro
metal; y cristalizan hidratos con 12 moléculas de agua en un sistema
cubico.
Son sales de oxoacidos
4. Los materiales semiconductores del grupo 13 , que son isoelectrónicos
con el Si y el Ge, como se forman
Debido a su nivel de pureza extremadamente elevado ya que si tiene impurezas afecta a sus propiedades eléctricas. Sin embargo las propiedades de estos semiconductores intrínsecos pueden ser mejoras mediante la introducción de una pequeña proporción de átomos que contengan un número distinto de electrones al del elemento constituyente del semiconductor. Este proceso de “impurificación” controlada se conoce con el nombre de dopaje. La concentración de dopaje necesaria es muy baja, el dopaje introduce una banda dadora, cuando el dopante utilizado tiene más electrones de valencia o aceptara cuando tiene menos electrones de valencia. Así por ejemplo los elementos del grupo 14 como el silicio pueden ser dopados con elementos del grupo 13 como el galio o del grupo 15 como fosforo. En el primer caso tenemos un semiconductor de tipo p (positivo) ya que el elemento dopante introduce “agujeros” electrónicos en la banda de valencia del silicio que facilitan la conducción, en el
segundo caso la mejora de la conductividad se obtiene mediante la introducción de electrones, por lo que estos semiconductores son de tipo n (negativos).
5. Complete el siguiente organigrama:
Compuestos
organometálicos
Organoboranos organoaluminio
propiedades * Acido de
Lewis(deficiencia de
electrones).
*Escasa diferencia
de electronegativida
d.
* Se oxidan
fácilmente.
*Enlace covalente
*Forman dimeros o monómeros.
*forman enlaces covalentes.
*presencia de enlaces de
carbono los cuales pueden ser
simples, dobles o triples.
Se preparan
por:
A partir de una sal
Organometalica
Bromuro de etilo +
Mg
Altas Presiones y Temperaturas
*Reacciones entre un metal y
un haluros orgánico
A partir de la
reacción
*Reacciones de intercambio
metálico, entre un metal y un
compuesto organometálico de
otro metal.
*Reacciones de un compuesto
organometálico con un haluro
metálico
Ejemplos:
borilos (M-BR2)
borilenos (M-B(R)-M)
Tetrafenilborano
( )
bifluoruro de potasio,
K[HF2]
sales
trifluoroborato K[RBF
3]
*Iónicos (no moleculares):
Compuestos organometálicos
de sodio, potasio, rubidio, cesio,
calcio, estroncio, bario
y lantánidos.
*Intermedios: Compuestos
organometálicos
de litio, berilio, magnesio y alumi
nio
*Covalentes (moleculares):
Compuestos organometálicos
de boro, silicio y de elementos
de los grupos 12 al 16 que
estén por debajo del tercer
período, como el Zn, Cd, Hg,
Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb,
Bi, Se, Te y Po.
*Complejos: Compuestos
organometálicos de metales de
transición de los grupos 3 a 11,
en los que abundan los enlaces
tipo pi (π)
6. Cuáles son las ventajas y desventajas del material semiconductor del
grupo 13.
Ventajas Desventajas
Conduce corriente electrica Un poco costoso
Fácil fabricacion Vida limitada
flexibilidad Decoloración de las moleculas
7. Diga cómo se logra obtener vidrios coloreados
La coloración del vidrio, el marcado con color de un material se pueden obtener
por:
Adición de iones colorantes,1 2
Precipitación de coloides de tamaño nanómetrico (como en los llamados
vidrios llamativos1 como "oro rubí"3 o rojo "selenio rubí"),2
Inclusiones de color como en el vidrio opalino , o el cristal ahumado.
Capas o revestimientos de color.
8. Se conoce que la fuente real de protones del ácido bórico es la
hidratación con el agua para generar un complejo, escriba la reacción:
9. Complete la reacción que se produce entre el trifluoruro de boro con el
tetra hidroborato de litio en una disolución de éter.
10. Cómo puede aumentar la resistencia del aluminio.
Por una capa de oxido protectora de la superficie que lo hace resistente a la
corrosión.
La aleación del metal con pequeñas cantidades de otros elementos da una
relación peso a resistencia mucho mas estable.
11. En una tabla indique en forma concisa los símbolos de cada elemento del
grupo XIII, minerales correspondientes.
ELEMENTO MINERALES
B Bórax y kernita
Al Bauxita, alumina
Ga Impureza de la bauxita
In Subproducto de la extracción del plomo y zinc
Tl Polvo de chimenea
12. Cómo se obtienen sales que contienen el ión tetrahidroborato.
Las sales que contienen el ión tetrahidroborato se encuentran con frecuencia
en química de síntesis.
13. Con qué sustancias el ión [B(OH)4-] es isoelectrónico, explique la
variación de las propiedades químicas de dichas sustancias.
Es isoelectronico con los hidrocarburos.
14. Muchos hidruros del boro ligeros actúan como ácidos de Lewis y se
dividen por reacción con bases de Lewis, se conocen dos patrones de
disociación, escriba dos reacciones que muestren dicha ruptura.
RUPTURA SIMETRICA
El B2H6 se rompe de modo simetrico en dos fragmentos de BH3, cada uno de
los cuales forman un complejo con una base de Lewis:
+2N(CH3)3 → 2 Me=metano
RUPTURA ASIMETRICA
La reacción directa de diborano y amoniaco da como resultado una ruptura
asimétrica, que lleva un producto iónico:
15. Prediga los productos de reacción de:
a) BF3 y un exceso de NaF en solución acuoso ácida; c) BCl3 y un exceso
de NaCl en solución acuosa ácida, y c) BBr3 y un exceso de NH(CH3)2 en
un disolvente hidrocarbonado, recuerde que este último experimentará
protólisis con la formación de un enlace B-N.
a)
b)
c)
16. Cuáles son las características más importantes de los trihalogenuros.
Son acidos de Lewis muy utiles.
-Constituyen electrófilos importantes para la formación de enlaces boro-
elemento.
-Son moléculas planas trigonales
-Son susceptibles de sufrir protólisis por parte de fuentes de protones suaves
como el agua, alcoholes y aminas.
17. El boro a más de formar hidruros simples, forma borohidruros superiores
con hasta 12 átomos de B y se dividen en tres clases. Hable sobre este
tipo de hidruros y ponga un ejemplo.
Las especies de fórmula pares de electrones esqueléticos
tienen una estructura closo,con un átomo de B en cada esquina de un
deltaedro cerrado y sin enlaces B-H-B.
El closo-hidruros de boro y sus análogos carborano son típicamente
térmicamente estable y no reactivo moderadamente.
Los ejemplos incluyen el trigonal bipiramid al,y el ion icosaédrica
Grupos de boro de fórmul a de electrones de esqueleto
tienen la estructura de nido. Ellos pueden ser considerados como derivados de
un closo-borano que ha perdido un vértice pero tienen enlaces B-H-B y B-B.
En general, la estabilidad térmica del nido-boranos es intermedio entre la de
closo-y aracno-boranos.
Un ejemplo es B5H9.
Los clusters de fórmula pares de electrones en el
esqueleto poseen una estructura arachno . Ellos pueden ser considerados
como closo – borano menos dos vértices ( y debe tener los enlaces B-H-B ) .
Un ejemplo de un aracno - borano es pentaborano, ( B5H11 ) .
Al igual que con más aracno - boranos , pentaborano es térmicamente
inestable a temperatura ambiente y es altamente reactivo.
18. Complete:
Formulación Nombre
Closo-hexahidrohexaborato(-2) [B6H6]2-
Aracno-tetraborano(10) B4H10
Nido-pentaborano(9) B5H9
Nido-hexaborano(10) B6H10
Ninguno B4H4-2
19. En la molécula de un subhalogenuro que es evidente.
En la molecula de un subhalogenuro existe enlaces B-B como el B2Cl4
20. Escriba dos reacciones que permitan la obtención de un trihalogenuro.
B2O3 + 6 HF → 2 BF3 + 3 H2O
21. Cuál es el mecanismo a seguir para pasar de un borano pequeño a uno
más grande, de un ejemplo.
La pirolisis seguida por un rápido enfriamiento proporciona un método para
convertir boranos pequeños en boranos más grandes.
B2H6 BH3 + BH3
B2H6 + BH3 B3H7 + H2
BH3 + B3H7 B 4H10
22. Cuáles son las correlaciones entre closo-, nido-, y aracno-boranos,
explique con un ejemplo.
Existen correlaciones estructurales entre una estructura octaédrica closo B6,
una pirámide cuadrada nido B5 y una mariposa aracno B4. Las
estructuras closo, nido y aracno están relacionadas por la eliminación sucesiva
de un fragmento de BH y la adición de H o de electrones.
23. Cómo se puede formar un metaborano.
Son clusters de boro que contienen un metal, en algunos casos el metal se
añade a un ion borohidruro por medio de puentes hidrogeno.
24. Como se forman los carboranos y cuál es su utilidad.
La primera reacción esta en esta preparación es el desplazamiento de una
molecula de H2 desde el decaborano por medio de un tioéter:
B10H14 + 2SEt2 B10H12(SEt2)2 + H2
El product de reaccion se convierte entonces en el carborano por la adición de
un alquino:
B10H12(SEt2)2 + C2H2 B10C2H12 + 2SEt2 + H2
Utilidad:
El ímpetu por el estudio de carboranos iscosaédricos y de sus interacciones
con biomoléculas, nace con el reciente descubrimiento de que ciertos
metalocarboranos pueden actuar como inhibidores, potentes y a la vez
específicos, de la proteasa VIH. La importancia de estos compuestos radica en
que son el único grupo de inhibidores de esta proteasa cuyo esqueleto no es
únicamente carbonado. La causa del poder inhibidor, radica en la capacidad de
formación de enlaces de hidrógeno de los grupos B-H y C-H de los
metalocarboranos, con bloques de biomoléculas dependiendo de su estructura.
El [CB11H12]- es el modelo más simple encontrado para el estudio de estas
inhibiciones. Por otro lado, se ha sintetizado una nueva clase de receptor
andrógeno, conteniendo un dicarba-closo-dodecaborano, el cual juega un
papel muy importante en el desarrollo y mantenimiento del aparato reproductor
masculino. Estos receptores han sido utilizados en el tratamiento de
enfermedades como el cáncer de próstata. En este último sentido, numerosos
compuestos que contienen carboranos son y han sido utilizados como agentes
antitumorales. Por ejemplo, en nanotubos de carbono a los que se incorporan
carboranos del tipo nido-C2B9, se estudia su aplicación como nanovehículos de
transporte de boro hacia células tumorales con el objeto de lograr una terapia
de captura de neutrones de boro más efectiva en la lucha contra el cáncer, ya
que se ha comprobado que en las células cancerígenas existe una mayor
concentración de átomos de boro en relación a la sangre u a otros órganos
sanos.
25. Qué entiende por efecto del par inerte, quién o quiénes sufen este efecto
en el grupo 13
En los elementos más pesados del grupo 13 la tabla periódica, cuyos
electrones de valencia son ns2 np1, se puede observar que es necesaria una
gran cantidad de energía para promocionar electrones del nivel ns hacia el np.
Este fenómeno se denomina efecto del par inerte y se observa sobre todo en el
caso del Talio. Es uno de los efectos que resulta de la aplicación de la teoría
de la relatividad al modelo cuántico de órbitas de enlace.
26. A) Las acideces de los halogenuros se debilitan hacia una base de Lewis
dura, entonces verdadero o falso que: BCl3> AlCl3 >GaCl3
Es verdadero, ya que aumenta la blandura del elemento aceptador
b) las acideces de Lewis se fortalecen a medida que aumente la blandura
del elemento receptor, entonces verdadero o falso que: BBr3> AlBr3
>GaBr3
Es verdadero, pero también puede ir el Cloro en vez del Bromo
27. Hable sobre los trihalogenuros de talio.
Estructura:
Los trihaluros de talio constan de moléculas de BX3 planas trigonales.
Características físicas:
Son mucho menos estables que los de sus congéneres más ligeros.
El Talio (III) es reducido rápidamente a Tl(I) por acción del ioduro
28. Qué puede decir de los halogenuros con estado de oxidación (+1) de este
grupo
El estado de oxidadación +1 se vuelve más estable a partir del aluminio al talio
(al descender en el grupo) debido al efecto de par inerte.
29. Comente sobre los compuestos de halógenos de estado de oxidación
mixto.
Son compuestos con estados de oxidación M(I) y M(III)
Se presentan para los metales más pesados como el InCl2 y TlCl2 .
La presencia de iones M3+ se revela por la existencia de complejos
en estas sales son distancias cortas M-X
30. Hable sobre el óxido del aluminio y sus formas
También conocida como alúmina Al2O3 es un polvo blanco que se funde
a 2980ºC y su punto de ebullición es a los 2980ºC, siendo insoluble en
agua.
Presenta una forma cristalina de dureza considerable.
La Bauxita es un mineral hidratado en el que se encuentra el Al2O3 ,es la
manera más comercial de extraer el Óxido de aluminio.
31. Que tipos de compuestos binarios del grupo XIII a excepción del boro
forman una amplia gama de estructuras.
Sulfuros de Galio
Indio
Talio
SULFURO ESTRUCTURA
GaS Estructura en capas con enlaces Ga-Ga
Estructura tipo wurzita defectuosa hex.
Estructura tipo esfalerita defectuosa cú
InS Estructura en capas con enlaces In-In
Espinela defectuosa como
TlS Cadenas de tetraedros que comparten
aristas
Cadenas de tetrahedros