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QUÍMICA INORGÁNICAUnidad VI: GRUPO DEL
NITROGENO
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UNIDAD VI GRUPO DEL NITROGENO. Propiedades generales. Estudio comparativo. Ocurrencia y obtención. NITROGENO. Estados de oxidación. Compuestos binarios. Hidruros, en especial amoníaco. Oxidos. Estructuras. Oxoácidos. Características. FOSFORO, ARSENICO Y BISMUTO. Formas elementales. Reacciones de los elementos. Hidruros. Haluros. Oxidos y oxoácidos, en especial del fósforo.
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BIBLIOGRAFIA GENERAL• Atkins, P. ; Jones, L. (2006). “Principios de Química. Los caminos del descubrimiento”. Editorial Médica PANAMERICANA S. A. Argentina.• Atkins, P. ; Jones, L. (1998).”Química. Moléculas. Materia. Cambio”. Omega S.A. Barcelona. España.• Brown, T.; LeMay, H.; Bursten, B. (1998) ”Química la Ciencia Central”. Prentice Hall Hispanoamericana S.A. México.• Geoff Rayner-Canham.(2000) Química Inorgánica Descriptiva. Prentice-Hall.•Caterine E. Housecroft, A. G. Sharpe. (2006)., Química Inorgánica, Prentice -Hall, 2ª ed.• Petrucci, R. Harwood, W.(1999) Química General. Principios y Aplicaciones Modernas. Editorial Prentice Hall Iberia. • Whitten, K.W.; Gailey, K.D.; Davis, R.E.(1992) QuímicaGeneral. 3ra. Edición. México. Mc Graw-Hill Interamericana.• Shriver, D.F.; Atkins P.W.; Langford C.H. (1998) “Química Inorgánica” .Volumen I. Editorial Reverté S.A. • http://www.uv.es/~borrasj/docencia/apuntes/• http://www.uclm.es/profesorado/afantinolo/Docencia/Inorganica/
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http://www.uclm.es/profesorado/afantinolo/
UCLM: universidad de Castilla-La Mancha
http://www.uclm.es/profesorado/afantinolo/Docencia/index.htm
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N 2s2 2p3
P, As, Sb, Bi ns2 np3 nd0
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•Evolución del carácter metálico
•Estados de oxidación
Efecto del par inerte : a medida que descendemos en el
grupo disminuye la tendencia a formar compuestos con
su mayor estado de oxidación
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NITROGENO
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Características físicas
• El elemento nitrógeno se presenta libre en la
naturaleza en forma molecular: el dinitrógeno,
gas incoloro e inodoro.
• Es el elemento libre más abundante en la Tierra.
Su abundante presencia en la atmósfera (80%)
actúa como diluyente inerte del altamente
reactivo oxígeno.
• Es un gas inerte.
• No es muy soluble en el agua.
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Presencia en la naturaleza
• • Justamente debido a su inercia química, el
nitrógeno existe en la atmósfera en estado
elemental y en gran cantidad (80%).
• • En la Litosfera se encuentra combinado
formando sales oxigenadas: NaNO3 , KNO3
(nitrato de Chile)
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Estados de oxidación del nitrógeno
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Diagrama de Frost del N
Cualquier especie situada por encima de la línea que une dos especies contiguas DISMUTA
Cualquier especie situada por debajo de la línea que une dos especies contiguas es ESTABLE
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• TEVx y z
2 2 1 1 11 s 2 s 2p 2p 2p
Estructura electrónica:
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Reactividadmuy inerte químicamente, causas
• energía de enlace triple, 942 kJ mol-1.
• la ausencia de orbitales d
• la molécula es apolar.
reacciona con los metales ligeros
electropositivos formando nitruros iónicos:
N2 (g) + Mg (s) Mg3 N2 (s)
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Compuestos binarios
HIDRUROS• los hidruros se preparan con mayor
dificultad
• su estabilidad disminuye
• su carácter reductor aumenta
• su capacidad de actuar como bases de
Lewis disminuye
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Compuesto
NH3 -78 -33
PH3 -133 -88
AsH3 -106 -57
SbH3 -99 -17
C Tfusión C Tebullición
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AMONIACO
Estructura de Lewis GE :tetraédrica GM : piramidal
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Características físicas:- gas incoloro de un fuerte y característico olor
menos denso que el aire.
-muy soluble en agua
NH3 (g) NH3 (ac)
NH3 (ac) + H2O () NH4+ (ac) + OH – (ac)
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OBTENCION DE AMONIACO
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iniciador
3 2 2 24 NH 3 O 2 N 6 H O
3 2 2
3 4
2 NH 3 Cl N 6 HCl
HCl NH NH Cl
3 2 32 NH 3 Cl 3 HCl NCl
Reactividad
Redox
- con el oxígeno del aire
- con Cl2
Pt (750-900 C)3 2 24 NH 5 O 4 NO 6 H O
con exceso
de NH3
con exceso
de Cl2
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- -53 2 b4
NH H O NH OH K 1,8. 10
3 3 3 3: NH BF F B : NH
3 4 HCl (g) NH (g) NH Cl (s)
4
223 3Cu (ac) 4 NH (ac) Cu NH (ac)
base débil, de Bronsted – Lowry :
base de Lewis
con el HCl
iones complejos
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Otros hidruros de nitrógenoHidracina H2NNH2
El estado de oxidación del N es (-2)
Hidroxilamina, NH2OHEl estado de oxidación del nitrógeno es (-1)
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•Azida de hidrógeno HN3También conocido con el nombre de ácido
hidrazoico.
Su sal derivada más importante es la azida
de sodio: Na(HN3)
Uso actual: construcción de los air-bags de
los automóviles
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Ejercicio:
Realizar las estructuras de
Lewis correspondientes.
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Óxidos del nitrógeno
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OXOÁCIDOS Y OXOSALES DE NITRÓGENO
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Ejercicio:
Realizar las estructuras de Lewis
correspondientes de todos los
oxoácidos.
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HNO3
El ácido nítrico fumante es “HNO3+ NO2”
El orden de enlace N-O es intermedio entre sencillo y doble.
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Propiedades ácidas
HNO3
m=2 es un ácido fuerte según Regla
de Pauling
3K 10a
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Propiedades redox:Es un agente oxidante enérgico.
Disuelve a la mayor parte de los metales.
Cuando reacciona con ellos se puede reducir a
N(+IV): NO2, N(+III): HNO2, N(+II): NO o
incluso N(-III): NH4+ según se emplee diluido o
concentrado y cuál sea el agente reductor.
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• Con Cu
• Con Zn
Acido nítrico diluido
3 Cu(s) +8 HNO3 (ac) 2 NO(g) + 4H2O + 3Cu(NO3)2(ac)
Incoloro azul
Acido nítrico concentrado
Cu(s) +4 HNO3 (ac) 2 NO2 (g) + 2H2O + Cu(NO3)2(ac)
pardo azul
Acido nítrico diluido
4 Zn(s) +10 HNO3 (ac) NH4NO3 (g) + 3H2O + 4 Zn(NO3)2(ac)
Incoloro
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Acción del HNO3 diluido sobre el Cu
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Dispositivo al finalizar el ensayo
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FÓSFORO
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Alotropía en el fósforo
P(negro) (rojo) P (blanco)P C 1200- 200C 300
4
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Hidruros del P
Fosfina
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Halogenuros de fósforo
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Oxoácidos del P
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4 6 (P O )
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4 10 (P O )
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Ejercicio:
Realizar las estructuras de Lewis
correspondientes al ácido fosfórico,
ácido fosforoso y ácido hipofosforoso
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Neutralización y titulación del H3PO4
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Realizar el mismo ensayo en tres erlenmeyers
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Calculo de la N como ácido diprótico
Calculo de la N como ácido monoprótico
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Oxoácidos condensados sencillos
I) Los ácidos fosfóricos condensados o ácidos
polifosfóricos (no existen al estado libre)
Polifosfatos
n = 2 se tiene el anión P2O74- difosfato
n = 3 P3O105- trifosfato
Tienen estructura lineal
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n = 4 ion tetrafosfato
64 13
(P O )
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II) Los ácidos metapolifosfóricos
(HPO3)n n = 3 a 7
n = 3 ; (HPO3)3 = H3P3O9
ácido metatrifosfórico
n = 4 ; (HPO3)4 = H4P4O12
ácido metatetrafosfórico
Los aniones metapolifosfatos tienen la característica de
poseer estructuras cíclicas, es decir cerradas en las
cuales siguen existiendo enlaces P–O–P.
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(P3O9)3- : anión metatrifosfato