Propiedades y Reacciones Químicas de Elementos y Compuestos: Un Estudio Detallado

¿Por qué las láminas de aluminio no se oxidan?

Debido a su elevado estado de oxidación, se forma rápidamente al aire una fina capa de óxido de aluminio (alúmina Al₂O₃) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación, lo que le proporciona resistencia a la corrosión y durabilidad.

Explique brevemente por qué las soluciones de cloruro de aluminio son fuertemente ácidas

El ion Al³⁺ se encuentra como [Al(H₂O)₆]³⁺ y este se hidroliza al reaccionar con el agua [Al(H₂O)₅OH]²⁺ + H⁺. El aluminio es un metal anfótero:

2Al + 6H⁺ -> 2Al³⁺ + 3H₂

2Al + 2OH^- + 6H₂O -> 2[Al(OH)₄]^- + 3H₂

El boro forma un óxido ácido sólido, B₂O₃, parecido al silicio, SiO₂, pero diferente del de aluminio que es anfótero, o del carbono, CO₂, que es ácido pero gaseoso. El ácido bórico, H₃BO₃, es un ácido muy débil similar al ácido silícico, H₄SiO₄. Hay numerosos boratos y silicatos poliméricos que se construyen de forma similar, con base en átomos de oxígeno compartidos. El boro forma una gama de hidruros gaseosos inflamables, lo mismo que el silicio.

• Diamante: red de enlaces covalentes sencillos dispuestos en forma tetraédrica.
• Grafito: se compone de láminas de átomos de carbono formando hexágonos con enlaces múltiples entre carbonos sp².
• Monóxido de carbono: gas venenoso, incoloro e inodoro. Enlace triple C-C. Arde con el oxígeno.
• Dióxido de carbono: gas denso, incoloro e inodoro que no arde ni sustenta la combustión, carece de fase líquida, pues sublima a presión normal (67 Atm para tenerlo líquido).

¿Por qué es difícil clasificar el arsénico como metal o no metal?

En virtud de que tiene alótropos tanto de apariencia metálica como no metálica, y de que forma óxidos anfóteros, el arsénico se puede clasificar como semimetal. Sin embargo, gran parte de su química es paralela a la del fósforo, por lo que hay buenas razones para considerarlo como no metal.

En general, las diferencias entre la química del nitrógeno y la de los otros miembros del grupo 15 tienen relación con la ausencia de orbitales d disponibles en el nitrógeno.

Amoníaco: gas incoloro y venenoso con un olor característico muy intenso. Es el único gas común que es básico, y se disuelve con facilidad en agua. Tanto el metano como el amoníaco y el sulfuro de hidrógeno son estables a la oxidación, a diferencia de boranos y silanos que reaccionan sólo al contacto con oxígeno.

Diferencias entre el ion amonio y los iones de los metales alcalinos

Este ion se puede ver como un seudo alcalino, tamaño aproximado al de potasio, tiene la misma carga, sus sales presentan patrones de solubilidad similares al alcalino más grande Rb o Cs. La diferencia con los alcalinos es que se puede hidrolizar, disociar u oxidar.

Contraste las propiedades de los dos alótropos comunes del fósforo

• Fósforo blanco: muy tóxico y reactivo. Arde vigorosamente en el aire. P₄ tetraédrico.
• Fósforo rojo: es polimérico con enlaces menos tensionados, es estable al aire y sólo reacciona con el O₂ sobre los 400ºC.

¿Por qué el polonio es el único elemento del Grupo 16 que se puede clasificar como metal?

La clasificación del polonio como metal se confirma por su baja resistividad eléctrica.

Analice las diferencias fundamentales entre el oxígeno y los demás elementos del grupo 16

Estas diferencias se deben a su pequeño tamaño, su alta electronegatividad y la ausencia de orbitales d disponibles.

Sugiera una explicación para la elevada reactividad del diflúor, F₂, ante otros no metales

Es el más electronegativo. La reactividad en los halógenos aumenta de abajo hacia arriba en el grupo, a diferencia con los alcalinos.

¿Por qué esperaría que el ion hidrógeno difluoruro formase un compuesto sólido con el ion potasio?

HF₂^- porque es un compuesto iónico.

Mencione tres metales que se encuentren generalmente en estado nativo en la naturaleza y tres metales que siempre se encuentren en estado combinado

Nativo: Au, Ag y Pt.

Combinado: Li, Na y K.

Metalurgia: Tostación, Reducción y Electrólisis

¿Qué significa tostar en metalurgia? ¿Por qué es una importante fuente en la infusión del aire y en la lluvia ácida?

La calcinación es el proceso de calentar una sustancia a temperatura elevada, pero por debajo de su entalpía o punto de fusión, para provocar la descomposición térmica o un cambio de estado en su constitución física o química.

Describa con ejemplos los procesos de reducción química y electrolítica que se usan en la producción de metales

PbS + 3O₂ -> 2PbO + 2SO₂

PbO + C -> Pb + CO

¿Cómo se preparan comercialmente el litio y el sodio?

Estos metales se preparan a partir de la electrólisis de sus respectivos cloruros.

Propiedades y Preparación de Metales Alcalinos y Alcalinotérreos

¿Por qué el potasio no se prepara generalmente por electrólisis de alguna de sus sales?

La extracción en celda electrolítica sería en extremo peligroso por la reactividad del metal. Además, es soluble en el KCl fundido y no flota en la parte superior de la celda.

Na(l) + KCl(l) -> NaCl(l) + K(g) a 850ºC

¿En qué condiciones forman el sodio y el potasio los iones Na^- y K^-?

En disolución amoniacal. Existen pares iónicos Na⁺Na^-.

¿En qué se distingue el litio de los otros metales alcalinos?

Por combustión forma el óxido, mientras que el Na forma peróxido y el potasio superóxido K⁺O₂^-. El nitruro de Li se forma por combinación directa del nitrógeno molecular con el metal. Los otros se forman de manera menos directa. El carbonato y fosfato de litio es mucho menos soluble que los respectivos de los otros metales.

• Berilio: se obtiene mediante la reducción del fluoruro de Be con Mg.
• Magnesio: se obtiene por electrólisis del cloruro de Mg.
• Calcio: se obtiene o se aisla por electrólisis del cloruro de Ca.
• Bario: se obtiene por reducción aluminotérmica del óxido de bario a alto vacío y mediante electrólisis del cloruro de bario.

¿En qué se diferencia el berilio del resto de los metales alcalinotérreos?

No se conocen compuestos que contengan el ion libre (no complejado) Be²⁺. El óxido y los halogenuros de berilio son esencialmente covalentes, en los otros son iónicos.

Dos formas de preparación del cloruro de magnesio

Se consigue por el proceso de Dow utilizando salmueras naturales o agua de mar.

El He no tiene electrones más internos, como en el caso de los alcalinotérreos, estos hacen que, por ejemplo, el Mg tenga tendencia a perder 2 electrones y quedan 8 electrones igual que el Ne.

Haga una lista de los sulfatos de los metales del grupo 2A o 2 y acomódelos en orden creciente de solubilidad en agua

SrSO₄; BaSO₄; MgSO₄; CaSO₄

Propiedades de los Elementos del Grupo 14 y Otros Elementos

Describa brevemente el cambio que se observa en las propiedades químicas al descender en el grupo 4A o 14 del carbono al plomo

. al bajar de grupo los elementos adquieren caracteristicas mas metalicas. Metales: 1-solidos a T° ambiente excepto el Hg. 2-Conductores de calor y electricidad. 3-Energia de ionizacion baja. 4-tienen a formar cationes en solucion acuosa. No metales: 1-Los solidos suelen ser quebradizos; algunos duros y otros blandos. 2-malos conductores de electricidad y calor. 3-las capas externas contienen 4 o mas e-. 4-tienden a formar aniones u oxianiones en solucion acuosa. Cloro: 1-es un gas toxico amarillo. 2-olor desagradable. 3-abundante en la naturaleza. 4-el Cl elemental es oxidante. 5-se usa en quimica org. e inorg. 6-en la naturaleza no se encuentra en estado elemental. Magnesio: 1-el metal puro no se encuentra en la naturaleza. 2-es altamente inflamable. 3-forma parte de numerosos compuestos en su mayoria oxidos y sales. 4-el Mg elemental es un metal liviano, color blanco plateado. 5-reacciona con agua a T° ambiente. 

Describa dos preparaciones de laboratorio y dos industria­les del hidrógeno. Lab: x la accion de acidos diluidos o hidroxidos sobre metales y por la elecrtolisis del agua. Industrial: reduccion del agua con hidrocarburos y reduccion del agua con coque.