Propiedades y reacciones de elementos y compuestos del bloque P - Sesión 3

Los peróxidos son una clase de compuestos químicos que contienen un enlace simple oxígeno-oxígeno. Los peróxidos tienen un grupo funcional R-O-O-R. R representa cualquier elemento. El estado de oxidación del oxígeno en los peróxidos es negativo. Algunos ejemplos de peróxidos incluyen peróxido de hidrógeno H2O2y peróxidos metálicos como el peróxido de sodio Na2O2y peróxido de magnesium Mg2O2.

El peróxido de hidrógeno actúa como agente reductor. Cuando el peróxido de hidrógeno reacciona con el óxido de plata, reduce el óxido de plata a plata. El estado de oxidación de la plata cambia de positivo en óxido de plata a cero en plata. El óxido de plata sufre reducción. El peróxido de hidrógeno también actúa como agente oxidante. Cuando el peróxido de hidrógeno reacciona con el sulfuro de plomo, oxida el sulfuro de plomo a sulfato de plomo. El estado de oxidación del azufre cambia de negativo dos en el sulfuro de plomo a positivo seis en el sulfato de plomo. El propio peróxido de hidrógeno sufre una reducción a agua.

Algunos de los elementos del bloque P exhiben estados de oxidación variables. Por ejemplo, el átomo de carbono tiene un estado de oxidación de menos cuatro en algunos compuestos como el metano CH4. Esto se debe a que el carbono es más electronegativo que el átomo de hidrógeno. El carbono también exhibe cuatro estados de oxidación positivos en el dióxido de carbono CO2. Esto se debe a que el oxígeno es más electronegativo que el carbono. El carbono en el ácido fórmico tiene un estado de oxidación de dos positivo. El carbono en el formaldehído tiene un estado de oxidación de cero. El carbono en el metanol tiene un estado de oxidación de menos dos.

El nitrógeno puede exhibir una variedad de estados de oxidación desde negativo tres en compuestos como el amoníaco NH3hasta cinco positivos en compuestos como el ácido nítrico HNO3. El oxígeno generalmente tiene un estado de oxidación de menos dos. Por ejemplo en el agua H2OEl oxígeno tiene dos estados de oxidación negativos. El oxígeno también puede presentar estados de oxidación positivos en algunos compuestos. Por ejemplo en peróxido de hidrógeno H2O2El estado de oxidación del oxígeno es negativo.

Los halógenos como el cloro generalmente tienen un estado de oxidación negativo. Por ejemplo en cloruro de hidrógeno HClEl estado de oxidación del cloro es negativo. El cloro también puede presentar un estado de oxidación positivo. Por ejemplo, en oxoácidos de cloro como el ácido perclórico HClO4El estado de oxidación del cloro es positivo siete. Esto se debe a que el oxígeno es más electronegativo que el cloro.

El fósforo puede presentar estados de oxidación que van desde -3 en compuestos como la fosfina PH3hasta cinco positivo en compuestos como el ácido fosfórico H3PO4. Azufre (S) - El azufre puede presentar estados de oxidación que van desde -2 en compuestos como el sulfuro de hidrógeno H2SA seis positivo en compuestos como el ácido sulfúrico H2SO4.

Los haluros de hidrógeno son un grupo de ácidos binarios que consisten en hidrógeno y un átomo de halógeno. El flúor, el cloro, el bromo y el yodo se denominan halógenos. Estos haluros de hidrógeno incluyen ácido fluorhídrico HF, ácido clorhídrico HCl, ácido bromhídrico HBry ácido yodhídrico HI. Ácido fluorhídrico HFEs el ácido más débil entre los haluros de hidrógeno. Ácido yodhídrico HIEs el ácido más fuerte entre los haluros de hidrógeno.

La fuerza ácida de estos haluros de hidrógeno aumenta a medida que nos desplazamos hacia abajo en la tabla periódica desde el fluoruro de hidrógeno HFal yoduro de hidrógeno HI. A medida que descendemos en el grupo, el tamaño del átomo de halógeno aumenta. Esto produce una disminución de la fuerza del enlace entre el hidrógeno y el átomo de halógeno. Por lo tanto, resulta más fácil disociar el enlace entre el átomo de hidrógeno y el átomo de halógeno. Como resultado, el ion hidrógeno H+ ionSe libera fácilmente, lo que produce un aumento de la fuerza ácida.

Otro factor responsable del aumento de la fuerza ácida del fluoruro de hidrógeno al yoduro de hidrógeno es la electronegatividad. La electronegatividad de los átomos de halógeno disminuye a medida que descendemos en el grupo. Esto significa que los átomos de halógeno se vuelven menos efectivos para atraer electrones hacia sí mismos. Por lo tanto, el par de electrones compartido en el enlace hidrógeno-halógeno está menos polarizado hacia el átomo de halógeno. Esto hace que sea más fácil romper el enlace y liberar iones de hidrógeno.

La estabilidad del ion haluro también determina la fuerza ácida del haluro de hidrógeno. Cuando un haluro de hidrógeno se disuelve en agua, se disocia en iones de hidrógeno y iones de haluro. Si el ion haluro de un haluro de hidrógeno es estable, entonces ese haluro de hidrógeno es altamente ácido. Por ejemplo, el ion yoduro I- iones más estable que el ion cloruro Cl- iondebido al gran lado del ion yoduro. Esto hace que el yoduro de hidrógeno sea más ácido que el cloruro de hidrógeno.

La hidrólisis es una reacción química en la que se utiliza agua para descomponer un compuesto en componentes más pequeños. Los compuestos de elementos del bloque p, como boro, carbono, nitrógeno, oxígeno, flúor y silicio, pueden sufrir reacciones de hidrólisis. La hidrólisis de los compuestos del bloque p puede resultar en la formación de ácidos o bases, dependiendo de la naturaleza del compuesto. Hidrólisis del tricloruro de boro BCl3da como resultado la formación de ácido bórico y ácido clorhídrico. De la misma manera, la hidrólisis del silicio da como resultado la formación de ácido silícico y ácido clorhídrico.

Los cloruros de los elementos del grupo quince también sufren hidrólisis. Por ejemplo, la hidrólisis del cloruro de amonio NH4Clda como resultado la formación de amoníaco y ácido clorhídrico. El tricloruro de fósforo por hidrólisis forma ácido fosforoso y ácido clorhídrico. Las reacciones de hidrólisis se pueden utilizar para sintetizar nuevos compuestos y estudiar las propiedades químicas de diferentes elementos.

Los elementos del grupo dieciocho se llaman gases nobles. Estos elementos incluyen helio, neón, argón, criptón, xenón y radón. Los gases nobles generalmente no son reactivos y no forman fácilmente enlaces químicos con otros elementos. Su capa de valencia está completamente llena de electrones. Sin embargo, en condiciones extremas, pueden formar compuestos con algunos otros elementos. Entre los gases nobles, el xenón forma compuestos estables.

El xenón reacciona con el flúor en presencia de un catalizador para formar tetrafluoruro de xenón. Esta reacción es altamente exotérmica y el producto es un sólido cristalino amarillo altamente reactivo. Cuando el xenón reacciona con gas flúor en presencia de un agente oxidante fuerte, como el fluoruro de cobalto, se forma hexafluoruro de xenón. Esta reacción también es altamente exotérmica y el producto es un sólido cristalino incoloro. El hexafluoruro de xenón puede reaccionar con el agua para formar óxido de xenón y fluoruro de hidrógeno.

La naturaleza anfótera se refiere a la capacidad de una especie química de actuar como ácido y como base, dependiendo de las condiciones de reacción. Muchos elementos del bloque p exhiben un comportamiento anfótero. Pueden reaccionar tanto con ácidos como con bases para formar una variedad de productos. Por ejemplo, el aluminio puede reaccionar con un ácido como el ácido clorhídrico para formar cloruro de aluminio y gas hidrógeno. El aluminio también puede reaccionar con bases como el hidróxido de sodio para formar aluminato de sodio y gas hidrógeno.

De la misma manera, el azufre también puede reaccionar con ácidos y bases. El azufre reacciona con el ácido sulfúrico para formar gas de dióxido de azufre y agua. Cuando el azufre reacciona con una base como el hidróxido de sodio, se forma sulfuro de sodio, tiosulfuro de sodio y agua.