FAMILIA DE LOS CARBONOIDEOS.

• Azucena Martín Sevilla.

• Ángela Gómez Arboledas.

• Andrea Valencia Expósito

• Fernando Castro Maestre.

• Tais Cardoso do Vale

CARBONO

Propiedades, compuestos y usos del carbono

Azucena Martín Sevilla

Propiedades generales• Número atómico: 6• Valencia: 2,+4,-4• Estado de oxidación:+4• Electronegatividad:   2,5• Radio covalente (Å): 0,77• Radio iónico (Å):0,15• Radio atómico (Å): 0,914• Configuración

electrónica:1s22s22p2 • Primer potencial de ionización

(eV) :11,34• Masa atómica (g/mol):12,01115• Densidad (g/ml):2,26• Punto de ebullición (ºC):4830• Punto de fusión (ºC) :  3727

Tipos de compuestos del carbono

• Acíclicos: son compuestos de cadena abierta. Cada átomo de carbono de estas cadenas se caracteriza por el número de átomos de carbono a que va unido, denominándose primario, secundario o terciario según esté unido a 1, 2 o 3 átomos de carbono.

• Cíclicos: son compuestos de cadena cerrada. Si el ciclo sólo lo forman átomos de carbono, la serie se llama carbocíclica, y si éstos se combinan con otro tipo de átomos (oxígeno, nitrógeno, azufre), se llama heterocíclica. Si el compuesto tiene más de un ciclo en sus estructuras, se llama policíclico.

• Aromáticos: son una amplísima y muy importante serie de compuestos derivados del benceno.

Grupo funcional: Concepto y función

El estudio sistemático de los compuestos orgánicos se hace considerando las propiedades comunes derivadas de la existencia de un elemento o grupo de átomos en la molécula llamado grupo funcional.

• Se llama función orgánica a las propiedades características de un grupo de sustancias que las diferencian del resto.

• Se denomina grupo funcional al átomo o conjunto de átomos que confieren a la molécula unas propiedades típicas determinadas.

• Serie homóloga es el conjunto de compuestos que tienen el mismo grupo funcional y se diferencian en el número de átomos de carbono.

• Fórmula molecular y fórmula estructural: la fórmula molecular indica el número de átomos que hay en la molécula o unidad estructural de la misma. El conocimiento de la fórmula molecular no define del todo a la sustancia. De hecho, la diferente unión entre los átomos y la distinta distribución estructural y espacial reflejan la existencia de distintas sustancias con igual fórmula molecular y con distinta distribución estructural de los átomos y de los enlaces entre los mismos.

Compuestos• El carbono forma un número

de compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados. El grupo más grande de estos compuestos es el constituido por carbono e hidrógeno. Se estima que se conoce un mínimo de 1.000.000 de compuestos orgánicos y este número crece rápidamente cada año. Aunque la clasificación no es rigurosa, el carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un número mucho menor al de los orgánicos.

• El carbono elemental existe en dos formas alotrópicas cristalinas bien definidas: diamante y grafito. Otras formas con poca cristalinidad son carbón vegetal, coque y negro de humo.

• Su valencia o capacidad de combinación es 4, es decir, tetravalente

Compuestos con oxígeno

• Con el oxígeno forma tres compuestos gaseosos: monóxido de carbono, CO, dióxido de carbono, CO2, y subóxido de carbono, C3O2.

Compuestos con halógenos

• El carbono forma compuestos de fórmula general CX4 con los halógenos, donde X es flúor, cloro, bromo o yodo. A temperatura ambiente el tetrafluoruro de carbono es gas, el tetracloruro es un líquido y los otros dos compuestos son sólidos. El más importante es el diclorodifluorometano, CCl2F2 llamado freón.

Diamante• Cuando se combinan átomos de

carbono con hibridación sp3 cada átomo de carbono se une a otros 4 formando una estructura tridimensional que da lugar a la forma alotrópica del diamante.

• El diamante cúbico es la estructura más habitual de esta forma alotrópica. Sin embargo, bajo ciertas condiciones el carbono cristaliza como diamante hexagonal o lonsdaleita ,una forma similar al diamante pero hexagonal.

• El diamante es la sustancia más dura que se conoce debido a su estructura tridimensional de enlaces covalentes.

Grafito• Tiene hibridación sp2. Este

sólido oscuro es un no-metal, pero es conductor de la electricidad. En la industria se usa en los lubricantes pues es blando y grasiento. Sus propiedades se explican por su estructura: Cada átomo se une sólo a tres, lo que deja libre un electrón en cada átomo para conducir la corriente eléctrica. Los anillos están unidos entre sí en cadenas poco rígidas que se deslizan fácilmente una sobre otra, lo que explica la consistencia del grafito.

Diferencias entre carbono y grafito

Carbón vegetal

• El carbón vegetal es un producto sólido, frágil y poroso con un alto contenido en carbono (del orden del 80%). Se produce por calentamiento en ausencia de aire (hasta temperaturas de 400 a 700 ºC) de madera y otros residuos vegetales. El poder calorífico del carbón vegetal oscila entre 29.000 y 35.000 kJ/kg, y es muy superior al de la madera que oscila entre 12.000 y 21.000 kJ/kg.

Carbono, base de la vida

• Encontramos el carbono en nuestro material genético, nuestras proteínas y en general en todo aquello relacionado con la materia viva.

Uso del Carbono 14

• El carbono 14 es el isótopo del carbono que tiene en su núcleo seis protones y ocho neutrones y su símbolo es 14C. Los átomos de carbono 14 de un organismo se pierden regularmente debido a sus propiedades radioactivas a partir de la muerte de un organismo. Así, el punto de inicio del proceso es la muerte del organismo. En el fechamiento por radiocarbono, se mide el número de átomos de carbono 14 presentes actualmente en el material muerto y se comparan con el número de átomos de carbono 14 que posee el material vivo. No debe olvidarse que la pérdida de carbono 14 y el inicio de la misma a partir de la muerte de un organismo son procesos naturales que no dependen de la intervención humana. El carbono 14 al decaer emite un electrón y se transforma en nitrógeno 14, que es estableAsimismo, este método puede aplicarse a datación de objetos arqueológicos y antropológicas y a la determinación de la edad de aguas, esta última en combinación con el método del tritio.

Materiales: Fibra de carbono• son sólidos que presentan una

morfología fibrosa en forma de filamentos, o una trenza de éstos, y con un contenido mínimo en carbono del 92 % en peso. Las FC se obtienen por carbonización(1200–1400 ºC) de fibras orgánicas naturales o sintéticas, o de fibras procedentes de precursores orgánicos.

• Los materiales compuestos carbono/carbono son un tipo particular de materiales compuestos en los que se combinan un refuerzo de carbono (generalmente una FC) y una matriz también carbonosa

Carbono y salud

• La inhalación continuada de negro de carbón puede resultar en daños temporales o permanentes a los pulmones y el corazón.  Se ha encontrado pneumoconiosis en trabajadores relacionados con la producción de negro de carbón. También se ha dado parte de afecciones cutáneas tales como inflamación de los folículos pilosos, y lesiones de la mucosa bucal debidos a la exposición cutánea.

SILICIO.

Propiedades, compuestos y usos del silicio.

Ángela Gómez Arboledas.

Propiedades generales.

• Nombre Silicio• Número atómico 14• Valencia 4• Estado de oxidación +4 • Electronegatividad 1,8• Radio covalente (Å) 1,11 • Radio iónico (Å)0,41• Radio atómico (Å) 1,32• Configuración electrónica

[Ne]3s23p2 • Primer potencial de ionización

(eV)8,15• Masa atómica (g/mol)  28,086 • Densidad (g/ml)  2,33 • Punto de ebullición (ºC) 2680• Punto de fusión (ºC)   1410 • Descubridor Jons Berzelius en 1823 

• En forma cristalina es muy duro y poco soluble, brillo metálico y color grisáceo.

• Elemento mas o menos inerte.

• El silicio cristalino tiene una dureza de 7 (raya al vidrio).

• El silicio sólido tiene estructura cúbica centrada en las caras, con todos los ángulos rectos.

Donde lo encontramos en la Tierra.

• 2º elemento mas abundante.

• No existe libre en la naturaleza.

• 40% de todos los minerales comunes.

• Ejemplos: arena, cuarzo, feldespato, mica

Compuestos más importantes.• Cuarzo: compuesto de

silicio y oxígeno en proporción de uno a dos.

– Microcristalinos : cuarzo puro y sus variedades impuras (Ej.: amatista).

– Criptocristalinas : calcedonia, jaspe y silex.

• Dióxido de silicio (SiO2) o sílice: el mas importante es el silicato de sodio.

Usos del silicio.

Cerámicas:

• Se obtienen por un procesamiento de gel.

• Los dos materiales mas usados son el nitruro de silicio y el carburo de silicio.

• Diferencias entre ambos: – Nitruro de silicio: resistencia a

la oxidación, al choque térmico, al desgaste a altas temperaturas, a la corrosión y abrasión.

– Carburo de silicio: conductividad térmica, resiste la corrosión y mantiene la resistencia elástica. Es bastante duro.

Vidrios:

• Compuestos por varios silicatos, los vidrios comunes están compuestos por silicato de sodio y silicato de calcio.

• Vidrio clásico o vidrio Crown : SiO2

• Vidrio Crown borosilicatado: parte del SiO2 sustituido por ácido bórico.

• Vidrio de sílice: cuarzo fundido.

• Circuitos integrados o chips: transistores, pilas solares y circuitos electrónicos.• Hormigón y ladrillos.• Fertilizante.• Láseres.

Silicona:• Las siliconas se forman de silano en los cuales los átomos de hidrógeno se

sustituyen por otros átomos o grupos de átomos, formándose un compuesto que se polimeriza al reaccionar con agua y da lugar a la silicona.

• Hay varios tipos de siliconas, cada uno se usa para algo distinto:– Hojas de siliconas: dentaduras y lentes de contacto.– Armazones de silicona: piel artificial y trozos de órganos.– Cadenas de siliconas: maquillaje.

GERMANIO.

Propiedades, compuestos y usos del germanio.

Andrea Valencia Expósito.

EL GERMANIO

Introducción

• El germanio es un elemento químico con número atómico 32 y símbolo Ge perteneciente al grupo14 de la tabla periódica de los elementos .

Configuración electrónica del Ge

El germanio en la tabla periódica

Historia

• Las propiedades del germanio fueron predichas en 1871 por Mendeleyev en función de su posición en la tabla periódica, elemento al que llamó eka-silicio.

• El alemán Clemens Winkle demostró en 1886 la existencia de este elemento , descubrimiento que sirvió para confirmar la validez de la tabla periódica , habida cuenta con las similitudes entre las propiedades predichas y las observadas .

Características principales

• El germanio es un metaloide sólido duro, cristalino , de color blanco grisáceo, deleznable (que se rompe fácilmente ) y que conserva el brillo a temperaturas ordinarias.

Características

• Presenta la misma estructura cristalina que el diamante : cúbica centrada en las caras .

Compuestos

• Forma gran número de compuestos organometalicos .Sus compuestos más importantes son el óxido germánico (GeO2) y los haluros .

Aplicaciones

Son limitadas debido a su elevado costo.

Las mas importantes son:• Fibra óptica• Electrónica (radares,

amplificadores de guitarras eléctricas …)

• Óptica de infrarrojos• Joyería• Quimioterapia

Abundancia y obtención

Los minerales mas rentables para su extracción son:

• Germanita (69% de Ge)• Ranierita (7-8% de G• Presente en

carbón ,argirodita y otros minerales.

El GeO2 se obtiene como subproducto de la obtención de Cinc o de procesos de combustión de carbón.

Óxido y polvo de cinc

Isótopos

• 5 isótopos estables

• El mas abundante es el Ge-74(35’94%)

• 18 radioisótopos

• El radioisótopo mas estable es el Ge-68

Toxicidad del hidruro de germanio y el tetrahidruro de germanio

• Presentan cierta toxicidad en mamíferos, son letales para algunas bacterias (propiedades bactericidas).

• Son extremadamente inflamables .• Por inhalación produce calambres ,sensación

de quemadura , tos.• Contacto con la piel y los ojos : enrojecimiento y

dolor .• Puede tener efectos en la sangre.• La exposición puede resultar en la muerte.

Efectos ambientales del germanio

Como metal pesado se considera que tiene algún efecto negativo en los ecosistemas acuáticos .

ESTAÑO:

Propiedades, compuestos y usos del estaño.

Fernando Castro Maestre.

ESTAÑO- Historia:

-Palabra anglosajona “tin”, que significa "estaño" o "lata“.

-También se piensa que deriva de Tinia (suprema diosa del cielo de los Etruscos).

-El origen del símbolo procede de la palabra latina "stannum" que significa "estaño".

-Conocido como tal en 1854 por Julius Pelegrin pero es uno de los metales conocidos desde la Antigüedad (ya se menciona en el Viejo testamento.

-En Mesopotamia ya se hacían

armas de bronce (aleación de cobre

y estaño) hacia 3500 a.C.

-Los romanos recubrían con

estaño el interior de recipientes de

cobre.

-El metal puro no se

utilizó hasta 600 a.C.

-La minería del estaño se

cree que comenzó en Cornwall y

Devon (Inglaterra) de donde lo

obtenían los romanos aunque

griegos y fenicios ya comerciaban

con Oriente.

-Sn- - Características:

-Número atómico: 50

-Masa atómica: 118,710 u

-Radio covalente: 1,41 Å

-Radio iónico: 0,71 Å

-Radio atómico calculado: ≈ 145 pm ≈ 1,62 Å

-Radio covalente: 141 pm

-Densidad: 7,30 g/ml

-Punto de ebullición: 2270 ºC

-Punto de fusión: 231,9 ºC 

-Configuración electrónica: [Kr]4d10 5s² 5p²

-Afinidad electrónica: 116 k J mol-1

-Primer potencial de ionización: 7,37 E v

-Estados de oxidación: (Óxido)4,2 (anfótero)

-Estructura cristalina: Tetragonal

-Es atacado por ácidos fuertes.

-Metal plateado y blanco

-Maleable.

-Resistente a la oxidación con el aire y la corrosión.

-El estaño es superconductor, de hecho, fue uno de los primeros en estudiarse y en cristales de estaño superconductor se descubrió por primera vez el efecto Meissner (consiste en la desaparición total del flujo del campo magnético en el interior de un material superconductor por debajo de su temperatura crítica).

-Al doblar una barra de estaño en frío ,que es metálico, brillante, maleable, dúctil, muy blando y tiene una gran estructura cristalina se produce un sonido característico llamado ‘grito del estaño’, más notable cuanto más puro sea y que se debe al los cristales entrecruzados de su estructura.

-Es un metal muy delicado que adquiere poros y grietas con facilidad; si se corroe aparecen en su superficie marcas como de escarcha.

-Una característica curiosa del estaño es la denominada ‘peste del estaño’, esto es, el estaño expuesto al bajas temperaturas, ‘enferma’,se transforma del denominado Sn-ß al Sn-α, en lugar de ser de color blanco-plateado, adquiere unas características que son:

+ Se vuelve de color gris.

+ Aumenta su volumen un 26%.

+ Empieza a desmenuzarse

+ Frecuentemente se convierte en polvo.

+ Densidad relativa de 5,75 .

+ Estructura cúbica tipo diamante.

+ Tiene pocas aplicaciones.

-Este cambio se produce lentamente por debajo de los 13,2 ºC.

-La transformación se acelera con presencia de traza de Sn-α. El cambio también se produce con impurezas de aluminio y cinc, y se inhibe con pequeñas cantidades de antimonio o bismuto.

Obtención:+ Ocupa el lugar 49 entre los elementos de la corteza terrestre.

+ El mineral principal del estaño es la casiterita (o estaño vidrioso), Sn O2, abundante en países como Inglaterra, Alemania, Australia y Brasil entre otros.

+ Los pasos desde el mineral al estaño son:

-El mineral se muele y se lava para quitarle las impurezas.

-Se calcina para oxidar los sulfuros de hierro y de cobre.

-Tras un segundo lavado, se reduce el mineral con carbono en un horno de reverbero.

- El estaño fundido se recoge en la parte inferior y se moldea en bloques conocidos como

estaño en lingotes. En esta forma, el estaño se vuelve a fundir a bajas temperaturas; las impurezas forman

una masa infusible.(El estaño también puede purificarse por electrólisis).

Compuestos más importantes.+ Óxido estannoso (Sn O): producto cristalino de color negro-azulado. Utilizado para fabricar sales estannosas en galvanoplastia y en manufactura de vidrio.

+ Óxido estánnico (Sn O2): utilizado para opacar de brillo y componente de colorantes cerámicos rosas, amarillos y marrones y de cuerpos refractarios y dieléctricos. Importante pulidor del mármol y de las piedras decorativas.

+ Cloruro estannoso (Sn Cl2): ingrediente principal en el galvanoestañado ácido con electrólitos e intermediario de algunos compuesto químicos de estaño.

+ Cloruro estánnico (Sn Cl4): en la forma penta-hidratada es un sólido blanco. Usado en la preparación de compuestos organoestañosos y químicos para añadir peso a la seda y para estabilizar perfumes y colores en jabones.

+ Fluoruro estañoso (Sn F2): compuesto blanco soluble en agua, aditivo de las pastas dentales. 

+ Compuestos organoestañosos: tienen al menos un enlace estaño-carbono, el estaño suele presentar un estado de oxidación de +IV. Los que encuentran aplicación en la industria son los que tienen la fórmula R4Sn, R3SnX, R2SnX2 y RSnX3.

Aplicaciones del estaño.

+ Muy utilizado en centenares de procesos industriales en todo el mundo.

+El estaño se emplea por su ductilidad, suavidad de superficie, resistencia a la corrosión y cualidades higiénicas principalmente en chapas, tubos, alambres y tubos plegables.

+ En forma de hojalata, se usa como capa protectora para recipientes de cobre, de otros metales utilizados para fabricar latas, y artículos similares.

+ Importante en la soldadura (estaño y plomo) y en el metal de imprenta (estaño, plomo y antimonio). Su aleación con plomo (50% plomo y 50% estaño) forma la soldadura, utilizado para soldar conductores electrónicos, por su baja temperatura de fusión, que lo hace ideal para esa aplicación ya que facilita su fundición y disminuye las probabilidades de daños en los circuitos y piezas electrónicas.

+ Se usa aleado con titanio en la industria aerospacial.

+ Ingrediente de algunos insecticidas.

+ El sulfuro estaño (IV), conocido también como oro musivo, se usa en forma de polvo para broncear artículos de madera.

PLOMO

Propiedades, compuestos y usos del plomo.

Tais Cardoso Do Vale

EL PLOMO

• El plomo es un elemento químico de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb, y su número atómico es 82 según la tabla actual, ya que no formaba parte en la tabla de Mendeleyev. Este químico no lo reconocía como un elemento metálico común por su gran elasticidad molecular.

plomo

Características• El plomo es un metal pesado (en

inglés heavy metal o poor metal), de densidad relativa o gravedad específica 11,4 a 16°C.

• Es flexible, inelástico y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 327,4°C y hierve a 1.725°C.

• Las valencias químicas normales son 2 y 4.

• Es relativamente resistente al ataque de ácido sulfúrico y ácido clorhídrico, aunque se disuelve con lentitud en ácido nítrico y ante la presencia de bases nitrogenadas.

• El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de los ácidos, así como sales metálicas del ácido plúmbico.

• De color azuloso, que se empaña para adquirir un color gris mate.

• Estructura cristalina:

Cúbica centrada en las caras

Principales compuestos del plomo

Óxidos: PbO fabricación de vidrio/cristal

  Pb3O4 antioxidante para el hierro

  PbO2 agente oxidante

Estearato: Pb(C17H35COO)2 estabilizador en compuestos de PVC

Oleatos, naftenatos:   acelerantes de secado para pinturas al óleo

Tetraacetato: Pb(CH3COO)4 agente oxidante

Tetraalquilos: Pb(CH3)4 antidetonantes en combustibles

  Pb(C2H5)4 ( compuestos orgánicos del plomo)

Fuentes de plomo• El plomo rara vez se encuentra en su

estado elemental. Se presenta comúnmente como sulfuro de plomo en la galena; los otros minerales de importancia comercial son los carbonatos (cerusita); los sulfatos (anglesita) y los fosfatos (piromorfita) son muchísimo más raros. También se encuentra plomo en varios minerales de uranio y de torio, ya que proviene directamente de la desintegración radiactiva (decaimiento radiactivo). Los minerales comerciales pueden contener tan poco plomo como el 3%, pero lo más común es un contenido de poco más o menos del 10%. Los minerales se concentran hasta alcanzar un contenido de plomo de 40% o más antes de fundirse o ceder ante la presencia de fuentes de calor extremo

piromorfita

cerusita

• El plomo también se empleaba en la antigua roma como recubrimiento en tejados de viviendas.

• Su utilización como cubierta para cables, ya sea la de teléfono, de televisión, de Internet o de electricidad, sigue siendo una forma de empleo adecuada..

• El uso del plomo en pigmentos sintéticos o artificiales ha sido muy importante, pero está decreciendo en volumen. Los pigmentos que se utilizan con más frecuencia y en los que interviene este elemento son:

- El blanco de plomo 2PbCO3.Pb(OH)2 -Sulfato básico de plomo -El Tetróxido de plomo también conocido como minio. -cromatos de plomo. • Estabilizadores contra el calor y la luz para los plásticos de cloruro de polivinilo. • Se usan silicatos de plomo para la fabricación de frituras de vidrio y de cerámica, El

azuro de plomo, Pb(N3)2, es el detonador estándar para los explosivos plásticos como el C4

• Los arseniatos de plomo se emplean en grandes cantidades como insecticidas • El litargirio (óxido de plomo) se emplea mucho para mejorar las propiedades

magnéticas de los imanes de cerámica de ferrita de bario.• Asimismo, una mezcla calcinada de zirconato de plomo y de titanato de plomo,

conocida como PETE, está ampliando su mercado como un material piezoeléctrico.

Toxicidad del plomo• Perturbación de la biosíntesis de hemoglobina y anemia• Incremento de la presión sanguínea o taquicardia • Daño a los riñones y en el sistema urinario • Abortos y abortos sutiles o leves • Perturbación del sistema nervioso y en el parasímptatico • Daño al cerebro, cerebelo, tallo encefálico, aparato digestivo, aparato urinario, aparato

reproductor y aparato respiratorio inferior • Disminución de la fertilidad Disminución de las habilidades de aprendizaje de los niños, jóvenes

y adultos • Perturbación en el comportamiento de los niños y adultos, como es agresión, comportamiento

impulsivo e hipersensibilidad como también euforia, alucinaciones leves, hiperactividad y estados sedativos similares al del coma.

• En niños de corta edad se pueden producir daños en la coordinación y en la comprensión de información, hasta llegar a un retardo mental muy serio.

• En fetos puede producir mutaciones leves y mutaciones severas • Gastritis, acidez o pesadez estomacal, causadas por las partículas no degradables plúmbicas. • Debilidad, estreñimiento y parálisis en muñecas, tobillos y todo tipo de articulación. • Problemas en la audición y equilibro • Debilitamiento del tejido óseo por la depositación de las partículas plúmbicas no degradables en

huesos • Alteraciones en el ARN y en casos terminales o avanzados en el ADN.

Enfermedad causada por el plomo: saturnismo

• Se denomina saturnismo o plumbosis al envenenamiento que produce el plomo (Pb) cuando ingresa en el cuerpo humano. Es llamada así debido a que, en la antigüedad, los alquimistas llamaban "saturno" a dicho elemento químico. Se denomina saturnismo hídrico al que se produce a través del agua ingerida, pues el plomo, mineral inoxidable muy maleable, no confiere gusto al agua ni a los alimentos. Precipita con HCl. El nombre que recibe esta enfermedad viene del dios griego Saturno y es llamada así porque a este dios se le representa como un demente y esta enfermedad produce alucinaciones y hace que el enfermo sea muy agresivo. Previo a esto se presentan los cólicos saturninos, ya en la etapa de intoxicación. Previa a la intoxicación existe una etapa de contaminación.