GRUPO 16

CALCÓGENOS

Introducción:

Carácter del grupo: No metales: O, S, Se. Metaloide: Te. Metal: Po.

Existencias: Oxígeno: Único gas del grupo, existente en moléculas diatómicas en condiciones normales.Resto de elementos del grupo son sólidos a condiciones normales, presentándose en varias formas alotrópicas.

Configuración electrónica: ns2np4

OXIGENO:PROPIEDADES QUÍMICAS Y FORMAS

ALOTRÓPICAS.

Presenta 3 isotopos: 16 O(99.759%) 17 O(0.0374%) 18 O(0.2039%)

Formas alotrópicas

Dioxígeno O2 (paramagnético)

Trioxígeno(ozono) O3 (diamagnético)

Se conocen compuestos del oxígeno con todos elementos excepto He, Ne, Ar.

El oxigeno molecular(di oxígeno) reacciona con todos los elementos excepto los halógenos y algunos metales y gases nobles.

Peróxidos

Son derivados formalmente del O2- y O2

2- .Los peróxidos iónicos se forman con metales alcalinos ( Ca, Sr, Ba). Forman H2O2 en agua o ácidos diluidos. Son poderosos agentes oxidantes. También actúan como agentes reductores frente a sustancias tan fuertemente oxidantes como el permanganato.

Forman hidratos bien cristalizados como Na2O2* 8H2O

Superoxidos iónicosTienen la formula MO2 se forman por la

interacción de O2 con K, Rb, Cs. Son agentes oxidantes muy poderosos. Reaccionan con agua.

AZUFRE: Abundancias Naturales

Meteoritos y volcanes.

En gas natural como: H2S

En petróleo crudo como: compuestos organosazufrados.

Manantiales de agua caliente presente en minerales como:Galena PbSBarita BaSO4 Sales de Epsom MgSO4

Procesos de extracción: Proceso de Frasch: Depósitos bajo tierra son forzados a salir a la superficie al usar agua supercalentada, vapor y aire comprimido. Requiere demasiada energía y gran acceso a aguas.

Proceso de Claus: Extracción del azufre a partir de gas Natural y Petróleo:

1° H2S se oxida con el aire (1000-1400°C)2° Se produce SO2 que reacciona con el H2S restante (200-350°C) sobre un catalizador:

Síntesis: 2H2S(g) + SO2(g) 3S(l) + 2H2O(l)

Propiedades Químicas y formas alotrópicas: Forma termodinámicamente más estable a condiciones normales:

Azufre α ortorrómbico: consiste en anillos plegados de S8, es amarillo insípido y casi inodoro. Es un aislante eléctrico y térmico.

El azufre es un elemento activo que se combina directamente con la mayor parte de los elementos conocidos; por ello puede existir tanto en estados de oxidación positivos como negativos.

Compuestos principales: Sulfuro de hidrógeno (H2S). Sulfuros metálicos; pueden clasificarse en tres categorías:

1. Sulfuros ácidos (hidrosulfuros MHS).2. Sulfuros normales (M2S).3. Polisulfuros (M2S3)

Sulfuros compuestos de carbono-azufre (CS2, CS, SCO) Compuestos de nitrógeno-azufre (N4S4, NS2, N2S5) Compuestos de fósforo-azufre (P4S3, P4S5, P4S7 y P4S10) Óxidos de azufre (SO, S2O3, SO2, SO3, S2O7 y SO4) Compuestos ácidos: (H2SO4, H2S2O7, H2SO5, H2S2O8) Compuestos orgánicos con oxígeno-azufre

(sulfóxidos:R2SO,sulfonas: R2SO2 ) Compuestos de halógenos-azufre (S2F2, SF2, SF4, SF6, S2F10,

S2Cl2, SCl2. SCl4 y S2Br2 )

Recordando:

Aplicaciones: Los compuestos de azufre se emplean en la manufactura de productos químicos, textiles, jabones, fertilizantes, pieles, plásticos, refrigerantes, agentes blanqueadores, drogas, tintes, pinturas, papel y otros productos.

La mayor parte de azufre se utiliza para fabricar H2SO4, y éste tiene muchos usos como la síntesis de fertilizantes.

Es un componente de la pólvora (mezcla KNO3, carbono y azufre).

Se utiliza para la vulcanización del hule natural.

El SO2 al ser tóxico para organismos inferiores se utiliza para esterilizar frutas secas y vinos.

En pequeñas cantidades el NaSO3 o NaHSO3 se utilizar como aditivos de alimentos para prevenir su descomposición por la acción de las bacterias.

Datito curioso: Utilizado para fabricar el oro de los tontos, el FeS2, mejor conocido como la pirita de Hierro.

SELENIO: [Ar]3d104p44s2

Numero atómico 34

Fue descubierto en Suiza en 1817 por Berzelius mientras analizaba un residuo de H2SO4

Su nombre proviene de la palabra griega "selene" que significa "luna".

Apariencia gris metálico ó cristales rojizos

Existen 6 isotopos naturales, 5 son estables

Isótopos más estables:

74Se 76Se•77Se 78Se•80Se 82Se

Algunas propiedades físicas y químicas

•Masa molar: 78.96 uma •Radio atómico: 103 pm•Punto de fusión: 494 k•Punto de ebullición: 957.8 k•Electronegatividad: 2.48•Insoluble en agua y alcohol•propiedades fotovoltaicas convierte directamente luz en electricidad• propiedades fotoconductivas, la resistencia eléctrica decrece al aumentar la iluminación

Presenta varios alótropos:

Amorfos:

Vítrea, negra Se obtiene al enfriar selenio liquido

Roja o coloidal Obtenido por procesos de reducción

Estructurales

HexagonalMás común

Monocíclica

Obtención:

 se realiza por tostación de cenizas de sosa o ácido sulfúrico de los lodos 

subproducto en el refino del cobre

Abundancia:

El selenio se encuentra en el planeta Tierra, distribuido en la corteza, en rocas y suelos, con una abundancia de entre 0.1 y 0.2 ppm.

Aplicaciones:

Fotografía: intensifica el rango de tonos y la durabilidad

El seleniato de sodio se usa como insecticida

El sulfuro de selenio se usa en el tratamiento de

enfermedades de piel.

El selenito de sodio se usa en la industria del vidrio

selenito de amonio en la fabricación de vidrio y esmalte

rojos

Semiconductores, aleaciones, células solares y

rectificadores.

Telurio ABUNDANCIA EN LA NATURALEZA

Corresponde al 1x10-7% en peso de la corteza terrestre

Isotopos estables:120-Te (0,096%) 122-Te (2,603%)123-Te (0,908%) 124-Te (4,816%) 125-Te 7,139%) 126-Te (18,95%) 128-Te (31,69%) 130-Te (33,80%)Y 29 isótopos inestables.

MINERALES

RICARDITA (Cu7Te5)

Raya de color negro. Brillo metálico. Opaca. Color violeta, rojo púrpura.Encontrado en Colorado, USA

CALAVERITA (AuTe2)Estructura cristalina monoclínicaSe han encontrado en los Estados Unidos ( Colorado y California), Rumanía y Australia.

TETRADIMITA (Bi2Te2S)Raya de color gris acero. Brillo metálico. Opaca. Color gris acero, gris amarillo.Hojosa, masivaDureza 1½ a 2. Densidad 7,55 g/cm3

TELURITA (TeO2) Raya de color blanco. Brillo diamantino.  Transparente. Color naranja amarillo, blanco, amarillo paja. Transilvania, Rumanía

WEISITA (Cu2Te Raya de color negro. Brillo metálico. Opaca. Color negro, negro azulado, negro azul oscuro.

Dureza 3. Densidad 6,00 g/cm3

Hidruros (H2Te)

Al2Te3(s)+ 6H2O(l) 3 H2Te(g) + 2 Al(OH)3 (ac)

MgTe (s) + 2 HCl(ac) H2Te(g) + MgCl(ac)

COMPUESTOS

Halogenuros: Te2I , Te2Br, TeF4

UTILIDADES

Mezclado o aleado con berilio, el telurio puede ser una fuente de neutrones.

Se ha utilizado también en dispositivos destinados a la eliminación de carga estática y en cepillos especiales para eliminar el polvo acumulado en películas fotográficas.

Se emplea en aleaciones con el acero, hierro colado, cobre, para favorecer su mecanizado, y plomo, para disminuir la acción corrosiva del ácido sulfúrico al mejorar su resistencia al desgaste, a la tracción mecánica y sus propiedades eléctricas y térmicas.

También se usa en cerámica y en la obtención de vidrios de color rojo, azul o marrón.SALUD

Muy tóxico en cantidades del orden de 0,01 mg/m3 o menosTeratógeno

Polonio

Símbolo: Po Número atómico: 84

Se trata de un raro metaloide radioactivo, presente en minerales de uranio.

HISTORIA:Fue descubierto por Pierre Curie y Marie Curie-Skłodowska en 1898, y fue posteriormente renombrado en honor a la tierra natal de Marie Curie, Polonia. Marie Curie descubrió el radioisótopo 210Po en la pecblenda (UO2).

ABUNDANCIA

Es un elemento natural muy raro: representa el 2x10-14 % en peso de la corteza.

PROPIEDADES QUÍMICAS La mayor parte de la química del polonio se ha

determinado usando 210Po.

Químicamente se asemeja al telurio y bismuto. Se disuelve en ácidos diluidos y con H2S precipita sulfuro de polonio (PoS), negro. Es ligeramente soluble en álcalis. Se ha preparado polonio metálico a partir de hidróxido y otros compuestos en presencia de amoníaco acuoso concentrado o amoníaco líquido anhidro.Presenta dos modificaciones:- - a Po, hasta los 36ºC. Red cúbica.- - b Po, por encima de 36ºC. Red romboédrica.

OBTENCIÓN

-Aunque es un elemento de procedencia natural, se trata de un elemento que solo está presente en los minerales de uranio natural a razón de 100 microgramos por tonelada.

-Bombardeando bismuto natural (209Bi) con neutrones se obtiene el isótopo del bismuto 210Bi, el cual mediante desintegración origina el polonio.

ISÓTOPOS

Se conocen veintinueve isótopos con masa entre 190 y 218.

Todos los isótopos del polonio son radiactivos y de vida media corta, excepto los tres emisores alfa, producidos artificialmente. 208Po (2.9 años) y 209Po (100 años), y el natural, 210Po (138.4 días).

El 210Po es un metal de bajo punto de fusión y bastante volátil. Es un emisor alfa, un miligramo emite tantas partículas alfa como 5 gramos de radio.

APLICACIONES El polonio (210Po) se utiliza principalmente en la

producción de fuentes de neutrones.

Se utiliza también en dispositivos destinados a la eliminación de carga estática, en cepillos especiales para eliminar el polvo acumulado en películas fotográficas. Otra aplicación es como fuente ligera de calor para dar energía a las células termoeléctricas de algunos satélites artificiales y sondas lunares.

CURIOSIDADES

-El ex espía ruso Alexander Litvinenko fue asesinado con 210Po, supuestamente debido a su investigación por el asesinato de la periodista Anna Politkóvskaya.

-En 1964 se publicó que el 210Po era un ingrediente del humo del tabaco.

Bibliografía y Referencias:

Química Inorgánica, Shriver & Atkins, Cuarta edición, Mc Graw Hill, 2008, págs. 376- 399. Química la Ciencia Central, Theodore L. Brown, 11va. Edición, Pearson Prentice Hall, 2009, págs. 948-951.