Seminario No. 16 - Química de los no metales (1a. parte)

Cátedra de Introducción a la Química para Ciencias Naturales – UNLP - 2008
SEMINARIO Nº 16
QUÍMICA DE LOS NO METALES - I
1.- Enuncie las principales propiedades de los no metales. En base a la variación de las propiedades
periódicas explique por qué las mismas difieren entre el primer miembro de cada grupo y el resto de sus
congéneres.
2.- a) El hidrógeno es el elemento más abundante del universo. Es el principal componente de la
atmósfera solar y es el combustible nuclear que consumen las estrellas en la generación de energía. Sin
embargo, la atmósfera terrestre contiene muy poco hidrógeno libre. ¿Cuál podría ser la razón de ello?
b) Explique por que el hidrógeno es un gas en condiciones ordinarias de presión y temperatura.
c) Para que los globos y dirigibles aerostáticos asciendan, se llenan con un gas más ligero que el aire
como por ejemplo He o H2. Indique las ventajas y desventajas que tiene el H2 sobre el He.
3.- a) Justifique la posición del hidrógeno en la tabla periódica. Cite sus propiedades físicas y químicas
más características. ¿Cuál es el compuesto de hidrógeno más abundante en la naturaleza?
b) Escriba los nombres y símbolos de los tres isótopos del hidrógeno. ¿Cuál de ellos es radiactivo?
¿Qué es el agua pesada?
4.- ¿Como se denominan los compuestos binarios del hidrógeno y como se los clasifica?
5.-a) escriba la ecuación que corresponde a la reacción de dichos hidruros con agua para generar
-
hidrógeno molecular y el hidróxido correspondiente. b) explique por qué la reacción anterior: H + H2O →
-
H2 + OH puede interpretarse como una reacción redox y como una reacción ácido-base. ¿El ión hidruro
es ácido o básico?
6.- En la Figura se muestran los puntos de ebullición de
los compuestos binarios del hidrógeno con los elementos
de los grupos 4A-7A (14-17).
a) Explique por qué NH3, HF y H2O, presentan puntos de
ebullición más altos de lo que se esperaría de acuerdo a
sus masas molares.
b) Explique como varía y por qué la acidez de los
siguientes hidruros: i) SiH4, PH3, H2S y HCl; ii) HF, HBr,
HI.
7.- Desea preparar una pequeña cantidad de H2 en el laboratorio. Conoce que ciertos metales
reaccionan con ciertos ácidos para producir H2. Si dispone de: a) metal Al y Ag; b) ácidos HCl y HNO3
¿qué par metal-ácido escogería y por qué? Escriba la reacción correspondiente.
3+
+
-
+
(Eº(Al /Al = -1,66V y Eº(Ag /Ag = 0,80V, Eº(NO3 /NO)= 0,96V, Eº(H /H2= 0,0V).
8.- a) Comente las propiedades más importantes de las diferentes formas alotrópicas del oxígeno.
b) Indique cual es el método que se emplea para preparar O2 en el laboratorio. Cite sus principales
usos.
9.- Los metales y los no metales forman compuestos con oxígeno. a) Relacione la clasificación de los
óxidos en iónicos y covalentes con: i) la posición de los elementos en la tabla periódica, ii) la presencia
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de un mismo elemento en distinto estado de oxidación. b) Describa las reacciones de los metales
alcalinos frente al oxígeno para formar los óxidos, peróxidos y superóxidos correspondientes. Relacione
el comportamiento de los metales con el carácter polarizante del catión. c) El peróxido de hidrógeno
concentrado es una sustancia muy reactiva. i) Escriba la ecuación de descomposición del mismo, ii)
Discuta sus propiedades redox y ejemplifique con ecuaciones su comportamiento como agente reductor
y oxidante.
10.- Las grandes selvas y el plancton en el mar son los responsables de mantener el balance de oxigeno
en la atmósfera terrestre. Las plantas poseen un pigmento fotosintético (clorofila) que tiene la capacidad
de absorber energía de la luz solar y cederla para la síntesis de hidratos de carbono a partir de agua y
dióxido de carbono. Este proceso fotoquímico produce además, oxígeno según la siguiente ecuación
simplificada:
6 CO2 + 6 H2O + hν → C6H12O6 + 6 O2.
Indique: a) como se denomina este proceso. b) ¿por qué la tala indiscriminada de la selva amazónica
puede alterar significativamente este balance?
11.- En la estratosfera, un delgado escudo de gas, la capa de ozono, rodea a la Tierra y la protege de los
peligrosos rayos del sol haciendo posible la vida.
a) Escriba la ecuación de formación del O3 en la estratosfera.
b) El ozono es la única sustancia en la atmósfera que puede absorber la radiación ultravioleta dañina
(UV-B) con λ comprendidas entre 200 y 310 nm. La reacción que interpreta este proceso es:
O3
hν
O2 + O.
Se conoce que ciertas biomoléculas de importancia, el ADN entre otras, absorben y son dañadas por
radiaciones de λ < 300 nm. Determine la energía de los fotones de luz de las radiaciones mencionadas y
establezca sus propias conclusiones respecto a la importancia de la capa de ozono para la vida en el
planeta.
c) Si bien el ozono es vital en la estratosfera es un componente indeseable en la troposfera ¿Por qué?
12.- Uno de los principales problemas ambientales detectados en los últimos años ha sido la destrucción
del ozono estratosférico mediante átomos de cloro libres, generados por la descomposición de los
clorofluorocarbonos (CFC), y emitidos a la atmósfera por la actividad humana. a) ¿Que productos
contienen este tipo de sustancias? b) ¿Cuál es la reacción que ejemplificaría esta destrucción? c)
¿Cuáles son las formas químicas en la que existe el cloro en la estratosfera luego de la ruptura del
enlace C-Cl?, d) En base a las diferencias en las fuerzas de enlace C-F y C-Cl ¿Por qué el fluor presente
en los CFC no altera la capa de ozono?, e) ¿Cómo se denominan los compuestos actualmente en uso,
menos dañinos para el medio ambiente que los CFC?.
13.- Los gases nobles (elementos del Grupo VIIIA o 18) se encuentran el la atmósfera terrestre como
gases monoatómicos y constituyen aproximadamente el 1% de su masa.
a) ¿Cuál de ellos es el tercer elemento más abundante de la atmósfera luego del N2 y del O2?. b) Indique
por qué: i) se los denomina “gases nobles”?, ii) tienen afinidades electrónicas positivas, iii) el Xe es el
único elemento de este grupo del que se conocen compuestos? c) ¿A qué puede atribuir que los
compuestos de Xe sean sólo combinaciones con F y O?
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14- a) Indique cuáles son las fuentes naturales de cada uno de los elementos del grupo de los halógenos
(VIIA o 17). b) En condiciones normales de P y T, estos elementos existen como moléculas diatómicas
X2. Basándose en el concepto de fuerzas intermoleculares explique por qué el fluor y el cloro son gases,
el bromo es líquido y el yodo es sólido. c) Defina electroafinidad o afinidad electrónica y
electronegatividad. Basándose en esos conceptos, indique cuál de estos elementos formará más
-
+
fácilmente iones X ? Explique por qué no forman cationes X . ¿En qué tipo de compuestos se encuentran
en estado de oxidación positivo? c) Al combinarse con otros no metales, el oxígeno presenta estado de
oxidación -2. Sin embargo, cuando se combina con fluor, su estado de oxidación es +2 ¿Por qué?
15.-Los halógenos son muy reactivos y se combinan con numerosos elementos. Así por ejemplo, el cloro
se combina con sodio, con fósforo y con él mismo generando cloruro de sodio, tricloruro de fósforo y
moléculas de cloro. Escriba la fórmula de estos compuestos e indique que tipo de enlace presenta cada
uno de ellos. Ordénelos en orden creciente de punto de ebullición.
16.- a) Considerando las propiedades periódicas explique por que: i) el cloro es más oxidante que el
fósforo, ii) el poder oxidante de los halógenos disminuye en el orden: F2 >Cl2>Br2>I2, b) Complete y
balancee las siguientes reacciones. Si no hay reacción, especifíquelo:
i) Cl2 + KI →
ii) F2 + KBr →
iii) I2 + NaCl →
iv) Br2 + NaI →
17.- a) El Br2 y el I2 pueden obtenerse por oxidación de agua de mar con Cl2. Escriba la reacción que
interpreta este proceso. b) El Cl2 puede prepararse por electrólisis de una solución concentrada de NaCl,
-
sin embargo, el F2 no puede obtenerse por electrólisis de soluciones acuosas de F . Fundamente esta
observación mediante la ecuación redox correspondiente.
-
[datos: Eº(F2/F ) = 2,87V, Eº(O2/H2O) = 1,23V).
18.- a) Escriba las fórmulas y nombre los oxácidos y oxoaniones de los halógenos. b) Compare la fuerza
ácida de: i) HClO, HBrO y HIO, ii) HClO, HClO2, HClO3 y HClO4
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