BLOG QUIMICA 11

ELEMENTOS DE LA TABLA PERIÓDICA 

GRUPO A: 4,5,6 Y 7

NICOLE VALENTINA GULUMA VANEGAS

11/ 03

INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICA EXALUMNAS DE LA PRESENTACIÓN

IBAGUE-TOLIMA

2020

ELEMENTOS DE LA TABLA PERIÓDICA 

INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo se explica los elementos de la tabla periódica del grupo A 1,2,3 y 4 daremos a conocer cuales son, su numero atómico, configuración electrónica, etc.. la tabla periódica también provee un marco util a la hora de analizar comportamientos químicos.

OBJETIVOS

• Conocer cada uno de los grupos y diferenciarlos.
• Saber la importancia de cada uno y saber para que sirven.

ELEMENTOS DEL GRUPO 4

El grupo IVA del Sistema Periódico, o familia del carbono, está formado por los elementos: carbono, silicio, germanio, estaño, plomo y ununquadio.

La posición central de este grupo hace que su comportamiento sea un poco especial, sobre todo el de su primer elemento carbono, que, tiene la propiedad de unirse consigo mismo, formando cadenas y dando lugar así a una infinidad de compuestos que constituyen la llamada Química Orgánica.

El carácter metálico aumenta considerablemente conforme se desciende en el grupo, siendo el carbono un no-metal, el silicio y el germanio semimetales y el estaño, el plomo y el ununquadio típicos metales.

CARBONO

1. Carbono (C): Es un elemento químico de número atómico 6, es un sólido a temperatura ambiente. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este número en unos 500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivos conocidos. Forma el 0,2 % de la corteza terrestre.

Características: El carbono es un elemento que posee formas alotrópicas, un caso fascinante lo encontramos en el grafito y en el diamante, el primero corresponde a uno de las sustancias más blandas y el segundo a uno de los elementos más duros y  otro caso con el carbón y el diamante, el carbón es tienen un precio comercial bastante bajo en cambio el  diamante es conocido por ser una de las piedras mas costosas del mundo. Presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples. Así, con el oxígeno forma el dióxido de carbono, vital para el crecimiento de las plantas, con el hidrógeno forma numerosos compuestos denominados genéricamente hidrocarburos.

Estados alotrópicos: Se conocen cinco formas alotrópicas del carbono, una de las formas como encontramos el carbono es el grafito el grafito tienen exactamente la misma cantidad de átomos que el diamante la única variación que este presenta esta en la estructura la estructura del diamante es tetraédrica y la del grafito es mucho más sencilla. Pero por estar dispuestos en diferente forma, su textura, fuerza y color son diferentes.

2. Silicio: Es un metaloide de numero atómico 14 de grupo A4. El silicio es el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre  (27,7% en peso) Se presenta en forma amorfa y cristalizada; el primero es un polvo parduzco, más activo que la variante cristalina, que se presenta en octaedros de color azul grisáceo y brillo metálico.

Características: En forma cristalina es muy duro y poco soluble y presenta un brillo metálico y color grisáceo. Aunque es un elemento relativamente inerte y resiste la acción de la mayoría de los ácidos, reacciona con los halógenos y álcalis diluidos. El silicio transmite más del 95% de las longitudes de onda de la radiación infrarroja.

Se prepara en forma de polvo amarillo pardo o de cristales negros-grisáceos. Se obtiene calentando sílice, o dióxido de silicio (SiO2), El silicio cristalino tiene una dureza de 7, suficiente para rayar el vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de fusión de 1.411 °C, un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33(g/ml). Su masa atómica es 28,086 u

Estados del silicio: El silicio lo podemos encontrar en diversas formas en polvo, policristal ver y olivino.

Aplicaciones: Se utiliza en aleaciones, en la preparación de las siliconas, en la industria de la cerámica técnica y, debido a que es un material semiconductor muy abundante, tiene un interés especial en la industria electrónica y microelectrónica como material básico para la creación de obleas o chips que se pueden implantar en transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrónicos. El silicio es un elemento vital en numerosas industrias.

 3. Germanio: Elemento químico, metálico, gris plata, quebradizo, símbolo Ge, número atómico 32, peso atómico 72.59, punto de fusión 937.4ºC (1719ºF) y punto de ebullición 2830ºC (5130ºF), con propiedades entre el silicio y estaño. El germanio se encuentra muy distribuido en la corteza terrestre con una abundancia de 6.7 partes por millon (ppm). El germanio tiene una apariencia metálica, pero exhibe las propiedades físicas y químicas de un metal sólo en condiciones especiales, dado que está localizado en la tabla periódica en donde ocurre la transición de metales a no metales.

Características: Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo lustroso, quebradizo, que conserva el brillo a temperaturas ordinarias. Presenta la misma estructura cristalina que el diamante y resiste a los ácidos y álcalis.

Forma gran número de compuestos organometálicos y es un importante material semiconductor utilizado en transistores y fotodetectores. A diferencia de la mayoría de semiconductores, el germanio tiene una pequeña banda prohibida (band gap) por lo que responde de forma eficaz a la radiación infrarroja y puede usarse en amplificadores de baja intensidad.

Aplicaciones: Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado costo y en muchos casos se investiga su sustitución por materiales más económicos Fibra óptica. Electrónica: radares y amplificadores de guitarras eléctricas usados por músicos nostálgicos del sonido de la primera época del rock and roll; aleaciones SiGe en circuitos integrados de alta velocidad. También se utilizan compuestos sándwich Si/Ge para aumentar la movilidad de los electrones en el silicio (streched silicon).Óptica de infrarrojos: Espectroscopios, sistemas de visión nocturna y otros equipos. Lentes, con alto índice de refracción, de ángulo ancho y para microscopios. En joyería se usa la aleación Au con 12% de germanio.

4.  Estaño: El estaño se conoce desde antiguo: en Mesopotamia se hacían armas de bronce, Plinio menciona una aleación de estaño y plomo, los romanos recubrían con estaño el interior de recipientes de cobre. Representa el 0,00023% en peso de la corteza. Raramente se encuentra nativo, siendo su principal mineral la casiterita (SnO2). También tiene importancia la estannita o pirita de estaño. La casiterita se muele y enriquece en SnO2 por flotación, éste se tuesta y se calienta con coque en un horno, con lo que se obtiene el metal. Para purificarlo (sobre todo de hierro) se eliminan las impurezas subiendo un poco por encima de la temperatura de fusión del estaño, con lo que éste sale en forma líquida.

Características: Es un metal, maleable, que no se oxida  y es resistente a la corrosión. Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales protegiéndolos de la corrosión. Una de sus características más llamativas es que bajo determinadas condiciones forma la peste del estaño.

Formas alotrópicas: El estaño puro tiene dos variantes alotrópicas: El estaño gris, polvo no metálico, conductor, de estructura cúbica y estable a temperaturas inferiores a 13,2 °C, que es muy frágil y tiene un peso específico más bajo que el blanco.

Aplicaciones: Se usa como revestimiento protector del cobre, del hierro y de diversos metales usados en la fabricación de latas de conserva. También se usa para disminuir la fragilidad del vidrio. Los compuestos de estaño se usan para fungicidas, tintes, dentífricos (SnF2) y pigmentos. Se usa para hacer bronce, aleación de estaño y cobre. Se usa para la soldadura blanda, aleado con plomo. Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los órganos musicales. En etiquetas. Recubrimiento de acero. Se usa como material de aporte en soldadura blanda con cautín, bien puro o aleado. La directiva RoHS prohíbe el uso de plomo en la soldadura de determinados aparatos eléctricos y electrónicos. El estaño también se utiliza en la industria de la cerámica para la fabricación de los esmaltes cerámicos. Su función es la siguiente: en baja y en alta es un o pacificante. En alta la proporción del porcentaje es más alto que en baja temperatura.

5. Plomo:  es un elemento de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb y su número atómico es 82  Dmitri Mendeléyev   químico no lo reconocía como un elemento metálico común por su gran elasticidad molecular. Cabe destacar que la elasticidad de este elemento depende de las temperaturas del ambiente, las cuales distienden sus átomos, o los extienden. El plomo es un metal de densidad relativa 11,45 a 16 °C tiene una  plateada con tono azulado, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, in-elástico y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 326,4 °C y hierve a 1745 °C. Las valencias químicas normales son 2 y 4.

Características: Los compuestos de plomo más utilizados en la industria son los óxidos de plomo, el tetraetilo de plomo y los silicatos de plomo. Una de las características del plomo es que forma aleaciones con muchos metales como el calcio estaño y bronce, y, en general, se emplea en esta forma en la mayor parte de sus aplicaciones. Es un metal pesado y tóxico, y la intoxicación por plomo se denomina saturnismo o plumbosis.

Aplicaciones: El plomo se usa como cubierta para cables, ya sea la de teléfono, de televisión, de Internet o de electricidad, sigue siendo una forma de empleo adecuada. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductores internos.

Se utilizan una gran variedad de compuestos de plomo, como los silicatos, los carbonatos y sales de ácidos orgánicos, como estabilizadores contra el calor y la luz para los plásticos de cloruro de polivinilo. Se usan silicatos de plomo para la fabricación de frituras (esmaltes) de vidrio y de cerámica, las que resultan útiles para introducir plomo en los acabados del vidrio y de la cerámica. La asida de plomo, Pb(N3)2, es el detonador estándar para los explosivos plásticos como el C-4. Los arseniatos de plomo se emplean en grandes cantidades como insecticidas para la protección de los cultivos y para ahuyentar insectos molestos como lo son cucarachas, mosquitos y otros animales que posean un exoesqueleto. El litargirio (óxido de plomo) se emplea mucho para mejorar las propiedades magnéticas de los imanes de cerámica de ferrita de bario.

ELEMENTOS GRUPO 5A

El grupo VA del Sistema Periódico, o familia del nitrógeno, está formado por los elementos: nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio y bismuto.

Debido a su configuración electrónica, estos elementos no tienden a formar compuestos iónicos, más bien forman enlaces covalentes.

El carácter metálico aumenta considerablemente conforme se desciende en el grupo, siendo el nitrógeno y el fósforo no-metales, el arsénico y el antimonio semimetales y el bismuto un metal.

NITRÓGENO.

Elemento químico, símbolo N, número atómico 7, peso atómico 14.0067; es un gas en condiciones normales. El nitrógeno molecular es el principal constituyente de la atmósfera ( 78% por volumen de aire seco). Esta concentración es resultado del balance entre la fijación del nitrógeno atmosférico por acción bacteriana, eléctrica (relámpagos) y química (industrial) y su liberación a través de la descomposición de materias orgánicas por bacterias o por combustión. En estado combinado, el nitrógeno se presenta en diversas formas. Es constituyente de todas las proteínas (vegetales y animales), así como también de muchos materiales orgánicos. Su principal fuente mineral es el nitrato de sodio.

• Tiene reactividad muy baja.
• A temperaturas ordinarias reacciona lentamente con el litio.
• A altas temperaturas, reacciona con cromo, silicio, titanio, aluminio, boro, berilio, magnesio, bario, estroncio, calcio y litio para formar nitruros; con O2, para formar NO, y en presencia de un catalizador, con hidrógeno a temperaturas y presión bastante altas, para formar amoniaco.

OBTENCIÓN 

• El nitrógeno se obtiene a gran escala por destilación fraccionada de aire líquido.
• en el laboratorio se obtiene N2 de alta pureza por descomposición térmica de NaN3.

APLICACIONES

• La mayor parte del nitrógeno se utiliza en la formación de amoniaco. Ademas, el nitrógeno liquido se utiliza extensamente en criogenia para alcanzar bajas temperaturas y como gas para crear atmósferas inertes.
• obtención de fertilizantes.
• se usa en pequeñas cantidades en lamparas
• es componente básico del ácido nítrico, amoniaco, cianamidos, tintes, compuestos de colado o de plásticos derivados de la urea.
• cianuros y nitruros para cubiertas endurecedoras de metales y numerosos compuestos orgánicos sintéticos y otros nitrogenados.

FÓSFORO.

Existen 3 formas alotrópicas más importantes que son: blanco, negro y rojo.

Fósforo blanco: Es muy venenoso, insoluble en agua pero soluble en benceno y sulfuro de carbono. Es una sustancia muy reactiva, su inestabilidad tiene su origen en el ángulo de 60º de las unidades P4. Es la más reactiva de todas las formas alotrópicas.

Fósforo negro: Es cinéticamente inerte y no arde al aire incluso a 400°C.

Fósforo rojo: No es venenoso, insoluble en todos los disolventes y arde al aire por encima de los 400°C. Reacciona con los halógenos con menor violencia. Tiene una estructura polimérica con tetraedros P4 unidos entre sí.

Fósforo Rojo - Imagen 4

OBTENCIÓN.

Fósforo blanco: Se obtiene al calentar Ca3(PO4)2 con arena (SiO2) y coque a 1400°C

Fósforo negro: Resulta de calentar el fósforo blanco a altas presiones.

Fósforo rojo: Se obtiene calentando el blanco en atmósfera inerte a 250°C.

APLICACIONES. 

• El fósforo blanco se utiliza como incendiario, pero los compuestos de fósforo más empleados son el ácido fosfórico y los fosfatos.
• Acero: desoxidante; aumenta la resistencia y la resistencia a la corrosión  ayudan a que las laminas de acero no se peguen entre sí.
• Bronce: Desoxidante; incrementa la dureza.
• Cobre: Desoxidante , incrementa la dureza y la resistencia; reduce la conductividad eléctrica.
• Latón: Desoxidante 
• Pigmentos colorantes: Azules, verdes.
• Vidrio: vidrio especial resistente al ácido fluorhídrico; opacador.
• Textiles: Mordente.

Los fósforos blanco y rojo se obtienen comercialmente, pero tienen pocos usos, ademas de los de producir fuego.

El fósforo no se encuentra libre en la naturaleza. Sin embargo, sus compuestos abundan y están distribuidos ampliamente; se encuentran en muchos yacimientos de roca y minerales.

El fósforo es uno de los elementos esenciales para el crecimiento y desarrollo de las plantas.

ARSÉNICO

                                                                                                            

El arsénico se encuentra en cuatro formas alotrópicas metálica o arsénico alfa, gris, parda y amarilla. Tiene propiedades a la vez metálicas y no metálicas. Se sublima a 450 °C, sin fundir, dando vapores amarillos. El arsénico amarillo, por la acción de la luz, pasa a la forma parda y finalmente, a la gris. El arsénico metálico arde a 180 °C desprendiendo un olor a ajo muy característico, que permite reconocer hasta tazas de arsénico.

El arsénico es un metal de color gris de plata, extremadamente frágil y cristalizado que se vuelve negro al estar expuesto al aire. Es inadecuado para el uso común de los metales dada su toxicidad (extremadamente venenoso). es considerado como un elemento perjudicial en las aleaciones, ya que tiende a bajar el punto de fusión  y a causar fragilidad.

APLICACIONES:

• El arsénico se usa en aleaciones no ferrosas para aumentar la dureza de las aleaciones de plomo facilitando la fabricación de perdigones  
• Se aplica en la elaboración de insecticidas ( arseniato de calcio y plomo), herbicidas, raticidas y fungicidas
• Fabricación de vidrio, textiles, papeles, adhesivos de metal, preservantes de alimentos, procesos de bronceado y conservación de pieles
• El arsénico de máxima pureza se utiliza para la fabricación de semiconductores
• Se aplica en la elaboración de insecticidas ( arseniato de calcio y plomo), herbicidas, raticidas y fungicidas
• Se utiliza como colorantes de algunas pinturas y papeles en cerámicas y vidriería..
  
  
• Se usa en la industria de la pirotecnia para la preparación de bengalas .

Se encuentra comercialmente como metal en forma de terrones, en polvo o aleaciones.

ANTIMONIO

El antimonio no es un elemento abundante en la naturaleza, muy rara vez se encuentra en forma natural y con frecuencia se encuentra como una mezcla isomorfa con arsénico (allemonita). Su símbolo Sb se obtiene de la palabra Stibium. Es duro, frágil y cristalizado que no es ni maleable ni dúctil. Se encuentra en dos formas: amarilla y gris. La forma amarilla es metaestable y se compone de moléculas Sb4, la forma gris es metálica, la cual cristaliza en capas formando una estructura romboédrica.
El antimonio tiene una conductividad eléctrica menos en estado sólido que en estado líquido lo cual lo hace diferente a los metales normales, en forma metálica es muy quebradizo, de color blanco-azuloso con un brillo metálico característico, de apariencia escamosa.

APLICACIONES:

• Producción de diodos, detectores infrarrojos y dispositivos de efecto Hall.
• Es usado como un aleante, ya que incrementa mucho la dureza y resistencia a esfuerzos mecánicos de la aleación. Aleaciones como Peltre, metal antifricción (con estaño), etc.
• Baterías, acumuladores, recubrimiento de cables, cojinetes y rodamientos.
• Sus compuestos en forma de óxidos se utilizan para la fabricación de materiales resistentes al fuego, tales como: esmaltes, vidrios, pinturas y cerámicos.
• El más importante de los compuestos en forma de óxido es el trióxido de antimonio el cual se usa principalmente como retardante de llama.

El antimonio se obtiene calentando el sulfuro con hierro, o calentando el sulfuro y el sublimado Sb4O6 obtenido se reduce con carbono. El antimonio de alta pureza se produce por refinado electrolítico.

BISMUTO

Bismuto - Imagen 10

Es un metal pesado (es el elemento más metálico de este grupo), de color blanco grisáceo y cristalizado que tiene brillo muy apreciable. Es una de los pocos metales que se dilatan en su solidificación, también es el más diamagnético de todos los metales y su conductividad térmica es menor que la de otros metales (excepto la del mercurio). Se oxida ligeramente cuando esta húmedo y es inerte al aire seco a temperatura ambiente, cuando supera su punto de fusión se forma rápidamente una película de óxido.


APLICACIONES:

• Manufactura de compuestos farmacéuticos.
• Manufactura de aleaciones de bajo punto de fusión.
• Se utiliza en rociadoras automáticas, sellos de seguridad para cilindros de gas comprimido, soldaduras especiales.
• Las aleaciones que se expanden al congelarse se usan en fundición y tipos metálicos.

Se encuentra naturalmente como metal libre y en minerales, sus principales depósitos se encuentran en suramerica, aunque en norteamerica se obtiene como subproducto del refinado  de minerales de plomo y cobre.

ELEMENTO GRUPO 6A

El grupo VIA del sistema Periódico o grupo del oxígeno está formado por los elementos: oxígeno, azufre, selenio, telurio, polonio y ununhexio.

El grupo VIA por encontrarse ya en el extremo derecho de la Tabla Periódica es fundamentalmente no-metálico; aunque, el carácter metálico aumente al descender en el grupo, siendo el polonio y el ununhexio metales.

Como en todos los grupos, el primer elemento, esto es, el oxígeno, presenta un comportamiento anómalo, ya que el oxígeno al no tener orbitales d en la capa de valencia, sólo puede formar dos enlaces covalentes simples o uno doble, mientras que los restantes elementos pueden formar 2, 4 y 6 enlaces covalentes.

El oxígeno es un gas diatómico. El azufre es un sólido amarillo formado por moléculas cíclicas de ocho átomos. El polonio un metal pesado.
 El carácter ácido de los oxoácidos disminuye según se desciende en el grupo, mientras que el de los calcogenuros de hidrógeno aumenta, siendo todos ellos débiles en disolución acuosa. Las combinaciones hidrogenadas de los elementos de este grupo, con excepción del agua, son gases tóxicos de olor desagradable.

Los elementos de este grupo muestran una transición paulatina desde las propiedades típicamente covalentes en la parte alta del grupo hasta las típicamente metálicas del elemento más pesado; y constituyen un excelente ejemplo de como los modelos de enlace covalente y metálico son, únicamente, casos extremos imaginarios de una situación real más compleja de interpretar.Este aumento se pone de manifiesto no solo en la variación progresiva de sus propiedades físicas y químicas sino también en cambios en sus estructuras. Los elementos químicos que se encuentran en este grupo son:

Oxígeno: Es el elemento más abundante en el planeta tierra. Existe en estado libre, como O2, en la atmósfera (21% en volumen), pero también combinado en el agua y formando parte diversos óxidos y oxosales, como silicatos, carbonatos, sulfatos, etc. En condiciones ordinarias el oxígeno se presenta en dos formas alotrópicas, el di oxígeno y el ozono, de los cuales sólo el primero es termodinámicamente estable. A diferencia del oxígeno, que se presenta en su variedad más estable como molécula diatómica O2 derivada de un enlace doble, los demás presentan estructuras derivadas de enlaces sencillos.

Aplicaciónes: Como oxígeno molecular (O2 ) se utiliza en la industria del acero, en el tratamiento de aguas negras, en el blanqueado de pulpa y papel, en sopletes oxiacetilénicos, en medicina y en numerosas reacciones como agente oxidante.
 El oxígeno gaseoso, O2 es fundamental para la vida; es necesario para quemar los combustibles fósiles y obtener así energía, y se requiere durante el metabolismo urbano para quemar carbohidratos. en ambos procesos, los productos secundarios son dióxido de carbono y agua, el oxígeno constituye el 21 % en volumen del aire y el 49.5 % en peso de la corteza terrestre. 
La otro forma alotropica del oxigeno es el ozono, cuya fórmula es o3 es más reactivo que el oxígeno ordinario y se puede formar a partir de oxígeno en un arco eléctrico, como el descargador a distancia de un motor eléctrico, también se puede producir ozono por la acción de la luz ultravioleta sobre el oxigeno; esto explica el aroma " fresco del aire durante las tormentas eléctricas".

Azufre: ​El azufre se encuentra: nativo (en zonas volcánicas y en domos de sal) ó combinado, en sulfatos, sulfuros (sobre todo pirita, FeS2) y sulfuro de hidrógeno (acompañando al petróleo). Variedades alotrópicas y sus propiedades físicas: En estado sólido. Variedades rómbica y monoclínica (anillos S8), azufre plástico (cadenas Sn). En estado líquido. Anillos S8 y cadenas de longitud variable.

ELEMENTOS GRUPO 7A

Propiedades: ​Los elementos del grupo VIIA también llamados halógenos por ser todos formadores de sales. Tienen siete electrones en el último nivel y son todos no metales.Tienen las energías de ionización más elevadas y en consecuencia son los elementos más electronegativos. Reaccionan fácilmente con los metales formando sales, rara vez están libres en la naturaleza, todos son gaseosos a temperatura ambiente menos el bromo que es líquido en condiciones ambientales normales.Su característica química más fundamental es su capacidad oxidante porque arrebatan electrones de carga y moléculas negativas a otros elementos para formar aniones. Los elementos que conforman este grupo son: Flúor: ​Símbolo F, número atómico 9, miembro de la familia de los halógenos con el número y peso atómicos más bajos.