Elementos no metálicos y sus

compuestos

Capítulo 21

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21.1

Elementos no Metálicos

Producción de Hidrógeno

C3H8 (g) + 3H2O (g) 3CO (g) + 7H2 (g)

C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)

Zn (s) + 2HCl (ac) ZnCl2 (ac) + H2 (g)

Preparación de Gas H2 én el Laboratorio

21.2

Agua

Hidruros Binarios de los Elementos Representativos

21.2

Unidades moleculares discretas

Estructura polimérica; compuesto covalente

Compuesto iónico

Isótopos de Hidrógeno

1H (hidrógeno), 2H (deuterio, D), 3H (tritio, T)1 11

Efecto cinético isotópico

CH3COOH (ac) CH3COO- (ac) + H+ (ac) Ka = 1.8 x 10-5

CH3COOD (ac) CH3COO- (ac) + D+ (ac) Ka = 6 x 10-6

21.2

Tabla 21.1 Propiedades del H2O y D2OPropiedad

Masa molar (g/mol)

Punto de fusión (ºC)

Punto de ebullición (ºC)

Densidad a 4º (g/cm3)

La Economía del Hidrógeno

2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l)

Combustible Valores de Combustible (kJ/g)

Madera (pino) 18

Carbón 31

Aceite crudo 45

Gasolina 48

Gas natural 49

Hidrógeno 142

Valores de combustible de algunos Combustibles Comúnes

21.2

21.3

Diagrama de las Fases del Carbono

C (diamante) C (grafito) G0 = -2.87 kJ

Grafito

Diamante

Vapor

LíquidoP

(at

m)

t (ºC)

Gas sintético a partir del Carbón

C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)

C (s) + 2H2 (g) CH4 (g)

CO (g) + 2H2 (g) CH3OH (l)

21.3

21.4

Tabla 21.2 Compuestos comunes del nitrógenoNúmero deoxidación Compuesto Formúla Estructura

23 Amoniaco NH3

22 Hidrazina N2H4

21 Hidroxilamina NH2OH

0 Nitrogeno* (dinitrógeno) N2

11 Óxido nitroso (monóxido de dinitrógeno) N2O

12 Óxido nítrico (monóxido de nitrógeno) NO

13 Ácido nitroso HNO2

14 Dióxido de nitrógeno NO2

15 Ácido nítrico HNO3

* Se incliuye aquí el elemento como referencia.

2Ca3(PO4)2 (s) + 10C (s) + 6SiO2 (s) 6CaSiO3 (s) + 10CO (g) + P4 (s)

P4 (s) + 5O2 (g) P4O10 (s)

nP4 (fósforo blanco ) (P4)n (fósforo rojo ) 3000C

21.4

fósforo blanco

fósforo rojo

21.4

Fósforo

Oxígeno

Oxiácidos Comunes Conteniendo Fósforo

21.4

Ácido fosforoso (H3PO3) Ácido hipofosforoso (H3PO2)

Ácido fosfórico (H3PO4) Ácido trifosfórico (H5P3O10)

óxidos ácidosanfótero

basi

cida

d

O• •• •

••

•• 2-

oxido

O• •• •

••

•• O• •• ••• 2-

peróxido

O• •• •

••

•• O• •• •• -

superóxido

O2- (ac) + H2O (l) 2OH- (ac)

O2- (ac) + 2H2O (l) O2 (g) + 4OH- (ac)2

4O- (ac) + 2H2O (l) 3O2 (g) + 4OH- (ac)2

21.5

óxidos básicos

Ozono

3O2 (g) 2O3 (g) G0 = 326.8 kJ

(agente oxidante poderoso )

Producción de Ozono por Descargas Eléctricas

21.5

Tubo interno

Lámina metálica que recubre el tubo externo

Fuente de alto voltaje

O3 más algo de O2 que no reaccionóTubo externo

Proceso Frasch

21.5

Azufre fundido

Aire comprimido

Agua sobrecalentada

Azufre

21.5

Tabla 21.3 Compuestos comunes del azufreNúmero deoxidación FórmulaCompuesto Estructura

Sulfuro de hidrógeno

Azufre*

Dicloruro de diazufre

Dicloruro de azufre

Dióxido de azufre

Trióxido de azufre

* Se incluye aquí el elemento como referencia

21.6

Tabla 21.4 Propiedades de los halógenos

Propiedad

Configuración electrónicade la capa de valencia

Punto de fusión (ºC)*

Punto de ebullición (ºC)

Aspecto*

Radio atómico (pm)

Radio iónico (pm)**

Energía de ionización(kJ/mol)

Electronegatividad

Potencial estándarde reducción (V)*

Energía de enlace

(kJ/mol)

Gasamarillopálido

Gasamarilloverdoso

Líquidocaférojizo

Vapor violeta oscuroSólido oscuro conapariencia metálica

*Estos valores y descripciones se aplican a las especies diatómicas X2, donde X representa un átomo de halógeno. La semirreacción es X2(g) H2e- 88n 2X2 (ac).** Se refiere al anión X2.

Producción electrolítica de Flúor

2F- F2 (g) + 2e-

2H+ + 2e- H2 (g)

2HF H2 (g) + F2 (g)

21.6

Ánodo de carbono

HF Líquido

Cátodo de Acero

Ánodo de carbono Diafragma para evitar que se mezclen los gases H2 y F2

Producción de Cloro por el Proceso de Cloro-álcali

2Cl- (ac) Cl2 (g) + 2e-

2NaCl (ac) 2Na/Hg (g) + Cl2 (g)

2Na+ (ac) + 2e- 2Na/HgHg (l)

21.6

Ánodo de grafito

Cátodo de Hg

Hg más Na/Hg

SalmueraSalmuera

21.6

Tabla 21.5 Compuestos de los halógenos*

Compuesto

Halogenuro de hidrógeno

Óxidos

Oxidácidos

* El número entre paréntesis indica el número de oxidación del halógeno.