Propiedades y reacciones de elementos y compuestos del bloque P - Sesión 1

La descomposición térmica es un proceso en el que una sustancia se descompone en sustancias más simples cuando se calienta a una temperatura alta. La descomposición térmica ocurre cuando la energía térmica suministrada a una sustancia excede la energía necesaria para romper los enlaces que mantienen unidas sus moléculas. La energía absorbida por la sustancia hace que sus moléculas vibren más vigorosamente, lo que finalmente conduce a la ruptura de enlaces y a la liberación de sustancias más simples. Por ejemplo, las sales de amonio se descomponen al calentarlas en otros compuestos.

La descomposición térmica de las sales de amonio implica la descomposición de la NH₄⁺y el anión en la sal. La descomposición se produce a altas temperaturas. Los productos de reacción dependen de la sal de amonio específica y de las condiciones de la reacción. Por ejemplo, NH₄ClPuede sufrir descomposición térmica cuando se calienta a temperaturas superiores a 338 °C. Se forma NH₃y HClcomo productos.

Similarmente, (NH4)2SO4Puede sufrir descomposición térmica cuando se calienta, formando NH₃, SO₂y vapor de agua. El carbonato de amonio se descompone al calentarlo para dar NH₃, CO₂y vapor de agua. Los productos de descomposición del nitrato de amonio son gas nitrógeno y vapor de agua.

La descomposición del nitrito de amonio produce gas de óxido nitroso y vapor de agua. ¿Cuáles pueden ser los posibles productos de descomposición del cromato de amonio? El cromato de amonio se descompone al calentarlo para producir gas nitrógeno, óxido de cromo y vapor de agua.

La alotropía es la propiedad de algunos elementos y compuestos químicos de existir en múltiples formas. Estas formas múltiples se llaman alótropos. Los alótropos tienen diferentes propiedades físicas y químicas a pesar de estar compuestos de los mismos átomos o moléculas. Por ejemplo, el diamante y el grafito son alótropos del carbono.

El grafito está compuesto exclusivamente de átomos de carbono. ¿Alguna vez has pensado de qué está hecho un diamante? El diamante también está formado exclusivamente por átomos de carbono. Pero entonces, si el diamante y el grafito están compuestos exclusivamente de átomos de carbono, ¿por qué sus propiedades son diferentes entre sí? El diamante es transparente y duro. También es costoso. Mientras tanto el grafito es más barato y su color va del gris oscuro al negro. La respuesta a esta pregunta es muy sencilla. Tanto el diamante como el grafito son alótropos del carbono. La disposición de los átomos de carbono es diferente en ambos.

Echemos un vistazo a la disposición de los átomos en el grafito y el diamante. En el grafito los átomos de carbono tienen forma de anillos hexagonales. Estos anillos están dispuestos en forma de capas. Mientras que en el diamante los átomos de carbono están en disposición tetraédrica. Por esta razón sus propiedades son diferentes entre sí. El grafito es blando y el diamante es duro. El grafito es un buen conductor de electricidad. El diamante es un mal conductor de electricidad.

Ahora discutiremos algunos ejemplos más de alótropos. El oxígeno tiene dos alótropos principales. Estos son el gas oxígeno y el ozono. El oxígeno es una molécula diatómica compuesta por dos átomos de oxígeno. Está representado por la fórmula química O2. Es un gas incoloro e inodoro, esencial para la vida y constituye aproximadamente el 21% de la atmósfera de la Tierra.

El ozono, por otro lado, es una molécula triatómica compuesta por tres átomos de oxígeno. Está representado por la fórmula química O3. Es un gas de color azul pálido con un olor penetrante. Se forma naturalmente en la atmósfera de la Tierra cuando la luz ultravioleta actúa sobre las moléculas de oxígeno. El ozono es una molécula inestable y reactiva, mientras que el oxígeno es una molécula estable y relativamente poco reactiva.

Los alótropos del azufre se clasifican en dos formas. Uno es cristalino y otro es amorfo. Los alótropos cristalinos del azufre son el azufre rómbico y el azufre monoclínico. El azufre rómbico es un sólido cristalino de color amarillo. Tiene forma octaédrica. Es la forma más estable de azufre a temperatura y presión ambiente. Está formado por moléculas S8 dispuestas en una red cristalina rómbica. El azufre monoclínico es una forma cristalina de azufre. En su forma monoclínica, el azufre forma cristales largos, parecidos a agujas, que generalmente son de color amarillo. No es muy estable y tiende a transformarse en la forma rómbica más estable del azufre con el tiempo.

Los sólidos amorfos son aquellos en los que los átomos no están dispuestos siguiendo un patrón definido. Los alótropos amorfos del azufre incluyen el azufre plástico y el azufre coloidal. El azufre plástico es un alótropo único porque se puede moldear y darle forma como el plástico cuando se calienta a una temperatura particular. Se crea fundiendo azufre y luego enfriándolo rápidamente. Esto hace que los átomos de azufre se organicen en un polímero de cadena larga.

El azufre coloidal es un tipo de azufre que se dispersa en un medio líquido para formar una suspensión coloidal. Una suspensión coloidal es una mezcla de partículas lo suficientemente pequeñas como para permanecer suspendidas en el líquido y no depositarse en el fondo. En el caso del azufre coloidal, pequeñas partículas de azufre se dispersan en un líquido como agua o aceite. El azufre coloidal tiene varias aplicaciones en la medicina y el cuidado de la piel.

Los oxoácidos, también conocidos como oxiácidos, son una clase de ácidos que contienen oxígeno, hidrógeno y uno o más elementos adicionales. La fórmula general para un oxoácido se muestra aquí. n representa el número de átomos de hidrógeno. m representa el número de átomos de oxígeno. X representa cualquier ion no metálico o poliatómico.

Un ejemplo de oxoácido es H₂SO₄. El ácido sulfúrico es el oxoácido del azufre. De la misma manera, H₂SO₃y H₂S₂O₃También son oxoácidos de azufre.

Los oxoácidos del nitrógeno incluyen HNO3y HNO2. Hay cuatro oxoácidos del cloro. Estos son HOCl, HOClO, HOClO2, y HOClO3. Aquí se ilustran las estructuras de estos ácidos. ¿Puedes nombrar algún oxoácido de bromo?.

Cuando el aluminio reacciona con ácido clorhídrico, forma cloruro de aluminio. El cloruro de aluminio es una sal. Es un haluro del grupo 3A. En esta reacción también se forma gas hidrógeno. De la misma manera, el aluminio puede reaccionar con el bromo para formar bromuro de aluminio. Los compuestos en los que el átomo central tiene un octeto incompleto se denominan compuestos deficientes en electrones. Los haluros del grupo 3A son en su mayoría deficientes en electrones. Para entender esta deficiencia de electrones analicemos la formación del dímero por cloruro de aluminio.

El cloruro de aluminio puede existir como dímero. Es un dímero porque dos moléculas de cloruro de aluminio están unidas mediante un enlace covalente coordinado. El enlace covalente coordinado es el enlace que se forma cuando un átomo comparte su par de electrones con un átomo deficiente en electrones. La fórmula molecular del dímero de cloruro de aluminio es Al₂Cl₆. Pero ¿cómo existe el cloruro de aluminio como dímero? Para responder a esta pregunta primero discutiremos la estructura del cloruro de aluminio.

Como podemos ver en la estructura de puntos de Lewis del cloruro de aluminio, el aluminio está rodeado por 3 átomos de cloro. El átomo de aluminio tiene tres electrones de valencia. Cada electrón de valencia se comparte con cada uno de los tres átomos de cloro para formar un enlace covalente. Esto demuestra que el octeto de átomos de cloro está completo. Pero el átomo de aluminio está rodeado por sólo seis electrones. El octeto del átomo de aluminio no está completo. Se necesita un par de electrones para completar su octeto. También podemos decir que el átomo de aluminio en el cloruro de aluminio es deficiente en electrones.

De la misma manera, otros haluros del grupo 3A, como el bromuro de aluminio y el trifluoruro de boro, también son deficientes en electrones debido al octeto incompleto en el átomo central. En el trifluoruro de boro, el boro está rodeado por seis electrones. Tiene octeto incompleto. Es deficiente en electrones.

Como sabemos, el átomo de aluminio en el cloruro de aluminio es deficiente en electrones. Para completar el octeto del átomo de aluminio en el cloruro de aluminio, el átomo de cloro de una molécula de cloruro de aluminio comparte un par de electrones con el átomo de aluminio de otra molécula de cloruro de aluminio. Esto da como resultado la formación de un enlace covalente coordinado entre el átomo de aluminio de una molécula y el átomo de cloro de otra molécula. En general, hay dos enlaces covalentes coordinados en un dímero de cloruro de aluminio.

Los haluros del grupo 3A tienen naturaleza ácida. Por ejemplo, el cloruro de aluminio actúa como un ácido de Lewis. Un ácido de Lewis es una especie química que puede aceptar un par solitario de electrones. Sabemos que el átomo de aluminio en el cloruro de aluminio tiene un octeto incompleto. Es deficiente en un par de electrones. Puede aceptar un par solitario de electrones de la base de Lewis. La base de Lewis es una especie química que puede donar un par solitario de electrones. El cloruro de aluminio reacciona con amoníaco para formar un aducto como se ilustra. Un aducto es un producto que contiene todos los átomos de los reactivos.