Grupo 15 y entorno

Propiedades Periódicas Grupo 15

Propiedades Periódicas Grupo 15

Abundancia en Corteza Terrestre…

y Atmósfera

Separar N2 del aire

OM para el N2

10 e–

DN2 = 946 kJ/mol

Mezclar2s y 2pz !

OM para O2 y F2

No hay mezcla2s – 2pz

Variación de energías orbitales enmoléculas diatómicas homonucleares

EspectroscopíaFotoelectrónicaen el N2

El primer complejode N2 !

Fósforo blanco

2 Ca3(PO4)2(s) + 6 SiO2 + 10 C(s) 6 CaSiO3(l) + 10 CO(g) + P4(g)

Capa plegada de P negro

Atomos oscuros cerca observadorAtomos 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: N3– ej.: Li3N, M3N2 (M = Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd)

• 2) Intersticiales Atomos de N se incorporan en huecos de metales de transición (N2 o NH3 con metales fundidos a alta T). Fases de composición variable, MNx. Materiales duros, abrasivos, inertes, altos pf, conductores (ej.: VN, herramienta de corte)

• (comparar con carburos, boruros)

• 3) Covalentes: BN, Si3N4, P3N3, S4N4

HIDRUROS

Hidruros del Grupo 15 - Propiedades

Usos del NH3

Síntesis de Haber!

HIDRUROS

HIDRUROS

Acido hidrazoico

ion azida

HIDRUROS

OxidosdeN

Oxidos de N - Propiedades

HNO3

NO3–

HNO3

Diagrama Latimer para N a pH 0

Diagrama deLatimer para N(ácido y alcalino)

Diagramas deFrost, Grupo 15Medio ácido

N “bio”

Macho activado

Oxoácidos de P – Estructuras y valores de pKa

Fosfatos condensados Ablandadores de aguasFertilizantes, DetergentesNutrientes en sistemas acuáticos

(PO3)nn–

Anillos cíclicos

(Metafosfatos)

n=3

n=4

Cadenas Lineales (Polifosfatos)(PnO3n+1)(n+2)–

Estructura del ATP – Reacción de hidrólisis

ATP4– + 2H2O ↔ ADP3– + HPO42– + H3O+ Gº = –41 kJ/mol, pH 7,4

H3PO4

H3PO3

Regla de Pauling: pKa ≈ 8 - 5 p

oxoácidos

Acidos Polipróticos Constantes de acidez y estructura molecular

pKa1

2,23

1,43

pKa2

7,21

6,68

pKa3

12,32

Fosforo – 1° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II

Estimación de Acidez en Oxoácidos (Reglas de Pauling)

• HnXOm (ej.: H3PO4, HClO, HClO4, HNO2, etc)

• - Suponemos estructura: Om-nX(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 pK1(medido)

• 0 HClO 7,50• H3AsO3 9,22• HBrO 8,68• H6TeO6 8,80

• 1 H3PO4 2,12• H3AsO4 3,5• H5IO6 3,29• H2SO3 1,90• HClO2 1,94• HNO2 3,3

7-11, débiles

2-4, medio fuertes

• Carga formal Oxoácido pK1

• 2 HNO3

• H2SO4 -1 a -3 fuertes

• HClO3

• 3 HClO4

• HIO4 ca -10 muy fuertes

• HMnO4

Seguimos con Pauling…

Acidos Polipróticos Constantes de acidez y estructura molecular

Acidos Polipróticos

oxoácidos

O

..

H

..

+ H2O..

P....

..

..

OO

O..

O....

O P.. ..

..O+ H3O+

-σsp3

-p

πp-d

pKa1estimado = 2 pKa1experimental = 2,23

H

..O H..

O..

H

..

..P..

....

..

O

O..

O

H

..

..

..

H H

Acido fosfórico H3PO4

Acido fosforoso pKa1experimental = 1,43

H3PO3

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

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: Ca3(PO4)2, Ca5(PO4)3X

Protonación

Acido fuerte

Disolucion (metodos “humedos”)

Baja solubilidad apatitas

Productos insolubles

Ca5(PO4)3F (s) + 5 H2SO4 (c) 3 H3PO4 (ac) + 5 CaSO4 (s) + HF (ac)

Produccion industrial de Acido fosfórico

HF + SiO32– SiF6

2–