Propiedades y reacciones de elementos y compuestos del bloque P - Sesión 2

Como sabemos, en una reacción química, la pérdida de uno o más electrones por parte de un átomo, molécula o ion se denomina oxidación. Mientras que la ganancia de uno o más electrones por un átomo, molécula o ion se llama reducción. Por ejemplo, cuando el oxígeno reacciona con el magnesio, se forma óxido de magnesio. El estado de oxidación del oxígeno cambia de cero a menos dos. Esto muestra que el oxígeno gana dos electrones del magnesio. El oxígeno ha sufrido una reducción. De manera similar, el magnesio pierde dos electrones. El magnesio ha sufrido una reducción.

La capacidad oxidante se refiere a la capacidad de una sustancia de oxidar otra sustancia aceptando electrones de ella. En otras palabras, es la capacidad de una sustancia de provocar oxidación en otra sustancia. Una sustancia que oxida otra sustancia se llama agente oxidante. El propio agente oxidante sufre una reducción. Por ejemplo, la reacción entre el hierro y el oxígeno puede utilizarse para explicar la capacidad oxidante. En esta reacción, el hierro pierde electrones y el oxígeno gana electrones. El oxígeno es el agente oxidante porque provoca la oxidación del hierro.

Los elementos del bloque P pueden exhibir diferentes capacidades oxidantes dependiendo de su configuración electrónica y tamaño atómico. Por ejemplo, el oxígeno tiene una alta electronegatividad y un tamaño atómico pequeño. Puede aceptar fácilmente electrones de otros elementos, lo que lo convierte en un fuerte agente oxidante. En la reacción entre el oxígeno y el hidrógeno, el oxígeno acepta electrones del hidrógeno para formar agua. Es por tanto el agente oxidante.

Después del oxígeno, el elemento del bloque P, cloro, tiene una alta electronegatividad. Tiene un tamaño atómico pequeño, similar al oxígeno. También puede aceptar fácilmente electrones, lo que lo convierte en un fuerte agente oxidante. Por ejemplo, en la reacción entre el cloro y el hierro, el estado de oxidación del cloro cambia de cero a menos uno. El cloro acepta electrones del hierro para formar cloruro de hierro. Oxida el hierro. Por tanto, es un agente oxidante.

El elemento del bloque P, nitrógeno, tiene una electronegatividad moderada y un tamaño atómico mayor en comparación con el oxígeno y el cloro. También puede actuar como agente oxidante, pero no tan fuerte como el oxígeno y el cloro. Por ejemplo, en la reacción entre el nitrógeno y el hidrógeno, el nitrógeno acepta electrones del hidrógeno para formar amoníaco. El estado de oxidación del nitrógeno cambia de cero a menos tres. Por tanto, es un agente oxidante.

La capacidad oxidante de los elementos del bloque P generalmente disminuye hacia abajo en un grupo, porque el tamaño atómico aumenta y la electronegatividad disminuye. Debido a la disminución de la electronegatividad, es menos probable que estos elementos acepten electrones. Por lo tanto, es menos probable que actúen como agentes oxidantes. Sin embargo, la capacidad oxidante generalmente aumenta a lo largo de un período de izquierda a derecha, porque el tamaño atómico disminuye y la electronegatividad aumenta. Esto significa que es más probable que estos elementos acepten electrones y actúen como agentes oxidantes.

La capacidad reductora se refiere a la capacidad de una sustancia de reducir otra sustancia donándole electrones. En otras palabras, es la capacidad de una sustancia de provocar la reducción de otra sustancia. La sustancia que provoca la reducción de otra sustancia y sufre ella misma oxidación se denomina agente reductor. Por ejemplo, cuando el carbono reacciona con el oxígeno, forma dióxido de carbono. El estado de oxidación del carbono cambia de cero a cuatro positivo. Sufre oxidación. El carbono reduce el oxígeno.

Los elementos del bloque P pueden exhibir diferentes capacidades reductoras dependiendo de su configuración electrónica y tamaño atómico. El boro tiene una baja electronegatividad y un tamaño atómico pequeño, lo que le permite donar electrones fácilmente y actuar como agente reductor. Por ejemplo, en la reacción entre el boro y el flúor, el boro dona electrones al flúor para formar trifluoruro de boro. El estado de oxidación del boro cambia de cero a tres positivo. El boro reduce el flúor. El boro es un buen agente reductor.

El elemento del bloque P, Silicio, tiene una electronegatividad moderada y un tamaño atómico mayor en comparación con el Boro. Esto lo convierte en un agente reductor más débil. Por ejemplo, en la reacción entre el silicio y el cloro, el silicio dona electrones al cloro para formar tetracloruro de silicio. El estado de oxidación del silicio cambia de cero a cuatro positivos. El silicio reduce el cloro. El silicio es por tanto el agente reductor.

La capacidad reductora de los elementos del bloque P generalmente aumenta hacia abajo en un grupo, porque el tamaño atómico aumenta y la electronegatividad disminuye. Esto significa que es más probable que estos elementos donen electrones y actúen como agentes reductores. Sin embargo, la capacidad reductora generalmente disminuye a lo largo de un período de izquierda a derecha, porque el tamaño atómico disminuye y la electronegatividad aumenta. Esto significa que es menos probable que estos elementos donen electrones y actúen como agentes reductores.

He aquí un hecho fascinante:. Algunos compuestos del bloque P, actúan tanto como agentes oxidantes como agentes reductores. Por ejemplo, cuando el sulfuro de hidrógeno reacciona con metales como el cobre, actúa como agente oxidante. El producto de esta reacción es sulfuro de cobre y gas hidrógeno. El sulfuro de hidrógeno oxida el cobre. El estado de oxidación del cobre cambia de cero a dos positivos.

El sulfuro de hidrógeno también actúa como agente reductor cuando reacciona con permanganato de potasio o dicromato de potasio. El sulfuro de hidrógeno reduce el permanganato de potasio y sufre oxidación. El estado de oxidación del azufre cambia de menos dos a cero. Esto demuestra que el sulfuro de hidrógeno sufre oxidación. El estado de oxidación del manganeso cambia de positivo siete a positivo dos. Esto demuestra que el permanganato de potasio sufre reducción. Podemos decir que el sulfuro de hidrógeno reduce el permanganato de potasio y actúa como agente reductor.

El dióxido de azufre actúa como agente reductor cuando reacciona con halógenos. Por ejemplo, cuando el dióxido de azufre reacciona con el cloro, forma ácido sulfúrico y ácido clorhídrico. El estado de oxidación del azufre cambia de positivo cuatro a positivo seis. Esto significa que el dióxido de azufre sufre oxidación. El estado de oxidación del cloro cambia de cero a menos uno. Esto significa que el cloro ha sufrido una reducción. Esto demuestra que el dióxido de azufre reduce el cloro y sufre oxidación. El dióxido de azufre actúa aquí como agente reductor.

Cuando el dióxido de azufre reacciona con los metales, actúa como un agente oxidante. Por ejemplo, cuando el dióxido de azufre reacciona con el metal magnesio, forma óxido de magnesio y azufre. El estado de oxidación del azufre cambia de +4a 0. Mientras tanto, el estado de oxidación del magnesio cambia de 0 a +2. Esto demuestra que el dióxido de azufre acepta electrones del magnesio y oxida el magnesio. Entonces, el dióxido de azufre actúa como un agente oxidante.

La propiedad de desproporción es una característica única de los elementos del bloque p. Implica la oxidación y reducción del mismo elemento en una única reacción química. En este proceso, un átomo de un elemento experimenta oxidación y reducción simultáneamente, produciendo dos estados de oxidación diferentes de ese elemento. Esta propiedad es particularmente común en los elementos del grupo 15, grupo 16 y grupo 17, como el nitrógeno, el fósforo, el cloro, el bromo, el arsénico, el antimonio, el azufre, el selenio y el telurio. Estos elementos tienen tendencia a existir en múltiples estados de oxidación, lo que los hace capaces de sufrir reacciones de desproporción.

Por ejemplo, considere la reacción del dióxido de cloro ClO₂con agua H₂OPara formar HClO₃y HCl. En esta reacción, el cloro en el ClO₂La molécula se oxida simultáneamente a partir de una +4A un +5estado de oxidación en HClO₃. Mientras tanto se reduce de +4Estado de oxidación en ClO₂a -1estado de oxidación en HCl.

De manera similar, el nitrógeno puede sufrir reacciones de desproporción. Se ve aquí en la reacción de NH3con gas cloro. En esta reacción, el nitrógeno se oxida a partir de -3estado de oxidación en NH3al estado de oxidación cero en Nitrógeno. También se reduce de +3estado de oxidación en NH₃a -1estado de oxidación en NH₄Cl.

Las sustancias anfipróticas son moléculas o iones que pueden actuar como ácidos y bases donando y aceptando un proto. En otras palabras, donar un H⁺ión. Los ejemplos de sustancias anfipróticas incluyen agua, aminoácidos y HCO₃⁻ión. El agua puede actuar como un ácido al donar una H⁺a una base fuerte. De esta manera se forma un ion hidronio, escrito como H3O⁺ ion. También puede actuar como base aceptando una H⁺de un ácido fuerte, formando un ion hidróxido OH- ion.