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Química General e Inorgánica. Bloque s: Grupo 1 y 2 Dra Sandra M Ferreira. Grupo 1 Tabla periódica moderna Variación del radio atómico Energía de ionización Grupo Energía de Período ionización (kJ/mol) Período Pierde electrones Grupo Energía de ionización Configuración ns2 Primeras y segundas energías de ionización (kJ/ mol) Afinidad electrónica Grupo Afinidad electrónica (kJ/mol) Electronegatividad Aumenta Aumenta Propiedades de los metales alcalinos • Son metales plateados brillantes. • Conductividad térmica y eléctrica elevada. • Son buenos conductores de calor. • Son buenos conductores de la electricidad. • Son blandos. • Bajo punto de fusión (Cs funde a T ambiente) • Baja densidad. Relaciones diagonales Li el Mg con nitrógeno: 3 Mg (s) + N2 (g) Mg3N2 (s) 6 Li (s) + N2 (g) 2 Li3N (s) Relaciones diagonales Li A dureza del Li es mayor que los metales alcalinos Al igual que los alcalino térreos da óxidos normales Forma el nitruro como el Mg y el resto de los elementos del grupo 2 con nitrógeno El carbonato, el fosfato y el fluoruro son menos solubles que para el grupo 1 Sales de Li presentan cierto grado de covalencia. Tal como lo que pasa con el Mg o el Be Propiedades físicas de los metales alcalinos Reacciones químicas Con hidrógeno: 2 Li + H2 2 LiH (Hidruro de litio) 2 Na + H2 2 NaH (Hidruro de sodio) 2 K + H2 2 KH (Hidruro de potasio) •Hidruros salinos o iónicos: Presentan en su molécula el ion hidruro H- Reacciones químicas Con agua: 2 Li + 2 H2O 2 LiOH + H2 2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2 2 K + 2 H2O 2 KOH + H2 Reacciones químicas • Acción de los metales alcalinos sobre agua Metal + agua hidróxido + H2 (g) 2 Na (s) + 2 H2O (l) Li 2 NaOH (ac) + H2 (g) Na K Variación de los potenciales de reducción Los elementos del bloque s se pueden comportar como reductores E° < 0 Metales grupo 1 son más reductores que los del grupo 2 Comportamiento redox El litio (a pesar de su elevada energía de ionización) es el más reductor de los elementos del grupo 1, debido su H de hidratación (muy exotérmico, por radio iónico pequeño) En solución acuosa (Li+) es el más reductor pero fundido es el menos reductor (alta Ei). Ciclo de Born-Haber M(S) H total H de sublimación M(g) M+(aq) + eH de hidratación H de ionización M+(g) + e- H total = H de sublimación + H ionización + H hidratación H (kJ/ mol) asociado a la reacción de oxidación para elementos del bloque s en agua. Li H de sublimación 155 H de ionización 124 H de hidratación -558 Na 109 118 K 89 100 Rb Cs 79 78 96 90 -444 -361 -69 -62 Correcciones al modelo iónico Catión polarizante Nube electrónica distorsionada Anión polarizable Poder polarizante Relación carga/ tamaño del catión En el caso de los metales alcalinos Igual carga Condiciona el tamaño Li más polarizante Reacciones químicas Con halógenos: 2 Li + X2 2 LiX (haluro de litio) 2 Na + X2 2NaX (haluro de sodio) Con nitrógeno: 6 Li (s) + N2 (g) 2 Li3N (s) Li3N (s) + 3 H2O (l) 3 LiOH(ac) +NH3 (g) Reacciones químicas Con oxígeno: 4 Li + O2 2 Li2O (óxido de litio) 2 Na + O2 Na2O2 (peróxido de sodio) K + O2 KO2 (superóxido de potasio) Los cationes grandes estabilizan aniones voluminosos y viceversa. Compuestos Oxigenados Oxidos: Li Peróxidos: Na Superóxidos: K; Rb; Cs Óxidos normales Básicos Li2O (s) + H2O (l) 2 LiOH (ac) Peróxidos O2 2- (ac) + 2 H2O (l) H2O2(l) + 2 OH- (ac) Son bases fuertes de BrØnsted Superóxidos 2 O2 - (ac) + 2 H2O (l) O2(g) + 2 OH- (ac) + H2O2 (l) Son bases fuertes de BrØnsted Superóxidos en equipos de respiración 4 KO2(s) + 2CO2(g) ⎯→ 2K2CO3(s) + 3O2(g) Superóxidos 4 KO2 (s) + 2 CO2 (g) K2CO3 (s) + H2O(l) + CO2 (g) 3O2(g) + 2 K2CO3 (s) 2 KHCO3 (s) Son utilizados en máscaras de respiración ya que absorben la humedad y el dióxido de carbono exhalado Metales de Grupo 1 Colores a la llama Cuando una muestra de sal de un metal alcalino se calienta en la llama da un color caracteristico. Esta transferencia hace que electrones de los átomos del metal alcalino se eleven a estados excitados. La energía se libera en forma de radiación visible cuando el electrón regresa al estado basal. Configuración electrónica color a la llama Litio rojo carmin Metales de Grupo 1 Colores a la llama METAL Litio Sodio COLOR (nm) Rojo Carmesí 650 Amarillo 580 Potasio Lila 480 Rubidio Violeta 460 Azul 470 Cesio Salar Olaroz. Jujuy Salar Hombre Muerto. Catamarca Bloque s: Grupo 2 Be Mg Ba Configuración de valencia ns2 Ca Sr Propiedades físicas de los metales alcalinos terreos Relaciones diagonales Carácter anfótero del Be El Be es el único de los elementos del grupo 2 que carácter anfótero. Be (s) + 2 H+ Be (s) + 2 OH- + 2 H2O Be2+ + H2 (g) Be(OH)42- + H2 (g) Relaciones diagonales Be y Al ambos poseen carácter anfótero Be (s) + 2 H+ (ac) 2 Al (s) + 6 H+ (ac) Be(s)+ 2 OH- (ac)+ 2 H2O (l) 2Al (s)+2OH- (ac)+ 6H2O (l) Be2+ (ac)+ H2 (g) 2 Al3+ (ac)+ 3 H2 (g) Be(OH)42- (ac) + H2 (g) 2 Al(OH)4- (ac) + 3 H2 (g) Berilio • Forma óxidos solo a temperaturas altas • No reacciona con el agua. •La mayoría de sus compuestos son covalentes hidruros (BeH2) y halogenuros (BeCl2) Propiedades químicas • Reacción con el agua M (s) + 2 H2O(l) M(OH)2 (ac)+H2 (g) excepto el Be hidróxidos • Reacción con hidrógeno M (s) + H2 (g) MH2 (s) excepto el Be y Mg hidruros ionicos • Reacción con los ácidos M (s) + 2H+ (ac) M2+(ac) + H2 (g) excepto el Be Propiedades químicas Reacción con oxígeno 2 M(s) + O2(g) 2 MO(s) (óxido) A temperaturas elevadas 2 Be(s) + O2(g) 2 BeO(s) Anfótero 2 Mg(s) + O2(g) 2 MgO(s) oxido básico A temperatura ambiente Ca, Sr y Ba dando óxidos básicos Reacción con halogenos M (s) + X2 (g,l,s) MX2 (s) Ej: Mg (s) + Cl2 (g) MgCl2 (s) Compuestos mas importantes • Óxidos Se pueden obtener: 1- combinación directa 2 M(s) + O2(g) 2 MO(s) 2- por descomposición térmica de los carbonatos MCO3 MO(s) + CO2 calor Compuestos mas importantes • Hidróxidos Se obtienen: MO + H2O(l) M(OH)2(ac) Son poco solubles, pero su solubilidad aumenta con el Z . El Be(OH)2 es el menos soluble. Tiene carácter anfóterico. Los otros hidróxidos actuan como bases fuertes, cuya basicidad aumenta con el Z. Compuestos mas importantes • Sulfatos: la mayoría se encuentran en la naturaleza Se pueden obtener por tratamiento del oxido correspondiente con ácido sulfúrico MO+ SO4H2 MSO4 + H2O En el caso de los menos solubles (Ba, Sr, Ca) se obtienen por precipitacion de sus iones con un sulfato soluble: M 2+ +SO42MSO4 (s) La solubilidad de los sulfatos alcalinoterreos disminuye con el Z, el sulfato de berilio es el mas soluble Compuestos más importantes • Carbonatos: la mayoría se encuentran en la naturaleza M 2+ +CO32- MCO3 (s) son poco solubles y se descomponen térmicamente MCO3 MO(s) + CO2 calor Repasar Acido- base Solubilidad Electroquímica Termodinámica Equilibrio Ciclo de Born-Haber para el NaCl Afinidad electronica + pero ΔH -349 kJ ΔH5 es el proceso inverso al ΔHreticular ΔH5 Hdisolución = Hreticular + Hhidratación Hreticular Por definición, lleva signo positivo. Más endotérmico a mayor carga y menor tamaño. Hhidratación Por convención, lleva signo negativo. Más exotérmico a mayor carga y menor tamaño. Entalpías de hidratación a 298 K Iones HH (kJ /mol) Radio (pm) Li+ -558 68 Na+ -444 97 K+ -361 133 Mg2+ -2003 66 Ca2+ -1657 99 Sr2+ -394 112 Entalpía reticular a 298 K Sal HR (kJ /mol) LiF 1033 LiCl 845 LiBr 798 LiI 740 CsI 601 Entalpía de disolución Sal HD (kJ /mol) LiF +4,9 NaF +1,9 KF -17,7 MgF2 -17,7 CaF2 +11,5 Bibliografía • Atkins P.W, Jones L. Química . 3° edición. Ed Omega. 1999. Capítulos 7 y 19. • Chang R. Química. Ed. McGraw Hill. 10° edición. Capítulos 8 y 20. • Rayner –Canham. Química Inorgánica Descriptiva. Ed. Pearson. 2° edición. 2000. Consultas: smferrer@ffyb.uba.ar (Dra Sandra Ferreira) Campus virtual www.ffyb.uba.ar
