grupo viagener.obtencion2015oxig (a ok)
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GRUPO VI A ( 16) O, S, Se ,Te ,Po
Reciben el nombre de calcogenos ( formadores de minerales ).
Los no metales del grupo ( O,S ), el Se y Te se les considera como semimetales
y el Polonio como metal.
Presentan formas alotrópicas.
El Oxigeno : (2) y
tiene isotopos: Ejm:(16O = 99,763% , 17O = 0,037% , 18O = 0,200)
El azufre muchos alotropos.
Las formas estables del selenio y teluro son semiconductoras.
El polonio es un conductor metálico.
I.-Caracteristicas Generales.(presentados en la Tabla 1.)
Sus estructuras varían desde pequeñas moléculas en el oxigeno.
Tabla 1
Electronegatividad: O=3,5; S=2,5; Se=2,4 ; Te=2,1 ; Po=1,76El S,Se,Te pueden formar hasta 6 enlaces covalentes mediante la ampliación del nivel de valencia por inclusión de los orbitales “d” Ej:SF6 ,SeF6 yTeF6 .
Primera energía de ionización(kJ/mol-1 ): 1310 ;1000 , 941 , 870, 812
Afinidad electrónica * (kJ/mol-1 ) : 141 200 195 190 183 -844 -532.
Referencia:Shriver& AtKins “Química Inorgánica”
*el primer valor : X (g) +e- X-(g) y
el segundo X- (g) +e- X2- (g)
Tabla N°2 .Métodos de Preparación –extracción.Oxigeno :A nivel industrial
2.-Electrolisis del agua.
1.-destilacion fraccionada del aire liquido
El proceso de licuación del aire conlleva tres procesos
primarios.
1.) Refrigeración del aire hasta conseguir su licuación.(-
200°C)
2.) Purificación del aire (lavar el aire para eliminar el CO2 )
y 3.) Separación de los diferentes gases utilizando para ello
sus diferencias en el punto de ebullición.(O2 liq -183°C ,N2 liq -
196°C ).
A nivel de Laboratorio : A partir de muchos compuestos oxigenados
1.- 2KCℓO3(s) +MnO2(s) 2KCℓ (s) + 3O2(g)
2.- 2KNO3(S) ∆ 2KNO2 (s) + O2
3.-2H2O2 (l) luz 2H2O(l) +O2
4.-2Ag2O (s) ∆ 4 Ag +O2
5.- 2HgO (s) ∆ 2Hg + O2
6.-PbO2 ∆ PbO + 1/2 O2
7.-2Na2O2 +2H2O 2Na+ + 4OH- +O2
8.-H2O2 + ClO- O2 + H2O + Cl-
9.- 5H2O2 + 2 KMnO4 +3 H2SO4 5 O2 + 8 H2O + K2SO4 + 2MnSO4
OBTENCION DEL AZUFRE A GRAN ESCALA
1.-Metodo de Frasch.
2.-Horno de Claus.Se quema acido sulfhídrico, el proceso de combustión es en dos etapas.1°:Se oxida una tercera parte del acido a dióxido de azufre. H2S+ 1,5 O2 SO2 +H2O +124Kcal2° este dióxido reacciona con el resto del ácido sulfhídrico. SO2 +2 H2S catalizador bauxita 3S + 2H2 O +35 Kcal
Obtención del Azufre en pequeña escala.
1.- H2S (g,ac) + X2 S + 2HX x = Halogeno
2.-FeS2 (s) S (s) + FeS
3.- 6Na2S2O3 (ac) + 12HCl (ac) S6 (s) +6SO2 (g) +12 NaCl (ac)+6 H2O
4.-2H2S + SO2 2H2O +3S
5.-FeS + CO2 FeO +S +CO
6. MgSO4 +3C MgO +S +3CO
7.- CaSO4 +SiO2 +3C CaSiO3 +3CO +S
Laboratorio : Na2S2O3 + HCl S + SO2 + NaCl + H2O
coloidal
Obtención del Selenio y Teluro
El selenio elemental se recupera como subproducto de la reaccion de obtencion del
acido sulfurico en las camaras de plomo., estos residuos se tratan con KCN(ac) para
Extraer selenio, se filtran y este filtrado se trata con exceso de HCl (ac) con lo que
Precipita selenio
Rx : a) KCN+ Se (residuo) KSeCN
+
HCl(ac) Se +HCN +KCl
El Teluro ,se obtiene de los residuos depositados en los lodos anodicos,en la refinación
electrolítica del cobre.
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS.
OXIGENO
-Gas ,incoloro, inodoro e insípido, poco soluble en agua
El oxigeno tiene 2 alotropos:
dioxigeno (estable ) O2 es paramagnético (g,l y s).
Energía de disociación :alta 496 kJ/mol el liquido y solido es de
color azul pálido.
Se puede dimerizar oxozono : 2 O2 O4 ∆ H = -0,54 kJ/mol
Fueron descubiertas por medidas de susceptibilidad magnética del
oxigeno iq, disuelto en nitrógeno liquido y por datos
espectroscópicos.
Es requerido industrialmente para la fabricación de acero, en la cual
reacciona exotérmicamente con el coque para producir CO.tambien
es requerido para la producción del pigmento blanco TiO2.,se usa
también en muchos procesos de oxidación
Todos los elementos del sistema periodico, con excepcion de algunos gases nobles, Forman OXIDOS y las propiedades de estos compuestos varian en forma regular ,Según la posición del elemento en la tabla periódica y según el estado de oxidaciónDel elemento
OXIDOS
NORMALES
O.NEUTROS O.BASICOS ACIDOS
PEROXIDOS MIXTOS
ANFOTERO
Es un poderoso agente oxidante.
el ozono (O3 )
Es un gas incoloro termodinámicamente inestable, diamagnético con olor penetrante,
extremadamente toxico.
Ptofusion =-249,6°C Pto eb. = -112,3 molécula : simetrica angular..
(densidad= 1,71mg/mL (90K).
Obtención: 3O2 +descarga eléctrica 2O3
Tiene poder oxidante mas fuerte que el O2 y se transforma en oxigeno O3 3/2 O2 ∆ H -34,2 Kcal
Ejm: Ag +O2 no reacciona2Ag + O3 O2 +O + 2Ag O2 + Ag2O
Hg + O3 HgO + O2
Aplicaciones.:-Las reacciones de oxidación con el oxigeno del aire tiene importancia en el Proceso de combustión.-El ozono sirve como desinfectante y agente blanqueador
El peróxido de hidrógeno (H2O2), también conocido como agua oxigenada,
dioxogeno o dioxidano, es un compuesto químico con características de un
líquido altamente polar, ligeramente más viscoso que el AGUA.
Es conocido por ser un poderoso oxidante.
COMPUESTOS DEL OXIGENO
Propiedades:
A temperatura ambiente es un líquido incoloro con sabor amargo
El punto de fusión es de –0,4 °C, y su punto de ebullición normal es de 151.4 °C
densidad de 1,47 g/cm3 a 0 °C
Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar
combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o
algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce.
• 2 H2O2 (l) → 2 H2O (l) + O2 (g) ΔHº = −196,0 kJ/mol
Es inestable y se descompone lentamente en oxígeno y agua con liberación
de calor. Su velocidad de descomposición puede aumentar mucho en
presencia de catalizadores.
La estructura molecular del peróxido de hidrógeno es muy peculiar y se
muestra en la figura:
La distancia O - O es la de un enlace simple (149 pm )
El ángulo diedro (α) es muy variable y depende de la magnitud
en que se formen los puentes de hidrógeno
• sólido = 90o
• líquido = 93,5o
• gaseoso = 111,5o
Antiguamente el agua oxígenada era preparada por electrolisis de una solución acuosa de ácido sulfúrico o ácido de bisulfato de amonio (NH4HSO4), seguida por la hidrólisis
(NH4 )2SO4
A -20°C
H2 S2O 8
+H2O H2 SO4 H2 SO 5+
Acido peroximonosulfurico
H2 SO4 + H2O2 +H2O
Se logra separarPor destilacionAl vacio
Obtención industrial
En la actualidad el peróxido de hidrógeno se obtiene casi exclusivamente por la
autoxidación de un alquil antraquinol en un solvente organico como las
alquilbencenos en un proceso llamado 'proceso antraquinona.
C2H5
2-etil antraquinona
Purifica
2-etilantraquinol Purificada
Se extrae con agua y la solucionObtenida es del 20-40%.
Hay otro proceso: Oxidación del isopropanol a acetona y Peroxido en fase gas o liquidoEntre 15 y 20 atm y 100°C
+ H2O2
[O2]
Obtención en el Laboratorio
BaO2 + H2SO4 H2O2 + BaSO4
Propiedades Químicas
• es capaz de actuar ya sea como agente oxidante o como reductor. Las
ecuaciones que se muestran a continuación presentan las
semirreacciones en medio ácido:
• 2 H+ (aq) + H2O2 (aq) + 2 e− → 2 H2O (l) Eored = 1,77 V
• H2O2 (aq) → O2 (g) + 2 H+ + 2 e− Eooxid = -0,67 V
Es un fuerte agente oxidante en soluciones acidas o basicas
Fe ++ + H2O2 +H+ Fe +++ + H2O
KI + H2SO4 + H2O2 I2 +K2SO4 + H2O
NaCrO2 +H2O2 + NaOH NaCrO4 + H2O
Prop.Reductoras:
KMnO4 + H2SO4 + H2O2 O2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Usos
• El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (3 a
9%) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como
blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de
hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear telas y
pasta de papel, y al 90% como componente de combustibles para
cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas
orgánicas. En otras áreas, como en la investigación, se utiliza para medir
la actividad de algunas enzimas, como la catalasa.
AGUA
El punto de ebullición del agua (y de cualquier otro líquido) está directamente
relacionado con la presión atmosférica
La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de
temperatura y presión. A la presión normal (1 atmósfera), el agua líquida tiene una
mínima densidad (0,958 kg/l) a los 100 °C. Al bajar la temperatura, aumenta la
densidad (por ejemplo, a 90 °C tiene 0,965 kg/l) y ese aumento es constante hasta
llegar a los 3,8 °C donde alcanza una densidad de 1 kg/litro.
Calor de vaporizacion Kcal/mol = 9,719 ( es un valor alto ,por lo que se utiliza como
Medio refrigerante.
Constante dielectrica E= 81,8 ( 18 °C) ,indica la pobre capacidad en el proceso de
Conduccion de la corriente electrica.
Kw a 25°C = 1 ,0 x 10-14
• Geometría y polaridad de la molécula de agua
Comportamiento del Agua.
Va asociada a su capacidad para reaccionar como agente oxidante o como agente
Reductor y como acido o como base.
Propiedades oxidantes: esta representada por los pares:-Medio Neutro o débilmente acido (agua liq es oxidante.)H+ (10 -7 M) + e- ½ H2 E° red = -0,41 v
.Medio básico: el agua podra ser reducida cuando el agente reductor tenga potencialesMas positivo que este valor
H2O + 1 e- ½ H2 + OH- E° red.= -0,828
Propiedades reductoras :Medio neutro : ½ O2 + 2 H+ (10 -7 M) + 2e- H2 O E° red = +0,83 vEjm: F2 + H2O 2HF +1/2 O2
H2O (ℓ) + H2O (ℓ) H3O+ (ac) + OH- (ac)
Comportamiento acido-base.
Formas de presentarse el agua en compuestos inorganicos.
Agua de constitucion.-Se puede presentar en forma de grupos oxhidrilo , se separan Calentando.
Mg(OH)2 MgO + H2O∆
Agua coordinada o agua de coordinación.-Esta asociada en proporción estequiometricaCon los cationes y suele decirse esta enlazada mediante enlaces coordinados comoLIGANDOS. FeCl3.6H2O
[Fe(H2O)6]+++ + 3 Cl-
Agua de cristalizacion.-su presencia esta en el cristal,afectan a la energia reticular del Cristal y por ello influyen en la solubilidad de la sal.
Acuo-clatratos.-Algunos hidratos de gases, líquidos y sales orgánicas son clatratos en
las que el agua constituye la base del enrejado de moléculas en el que están alojados
los átomos, las moléculas o los iones de las sustancias correspondientes.
Agua interlaminar e intersticial.- algunas sustancias cristalinas e estructura laminar
,como silicatos pueden retener cantidades relativamente grandes de agua sin que las
Características fundamentales de la red cristalina de la sustancia se alteren.
El proceso de hidratación es reversible. Aquí las moléculas de agua, introducen en las
Cavidades (inverso de acuo-clatratos.)