Guía Teórica III - Propiedades Periódicas y Química Verde (30 Mayo)

Diploma
“Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la
Química Verde”
Guía Teórica III
Propiedades Periódicas y
Química Verde
Santiago, 2016
En la naturaleza se encuentran presentes muchas relaciones entre variables
v
diversas, las cuales nos permiten entender el comportamiento de sistemas o familias de
sistemas. Un ejemplo de ello es lo que ocurre entre la masa corporal y el volumen total de
nuestro cuerpo.
A nivel atómico, la historia muestra que se hicieron importantes esfuerzos por
intentar comprender el comportamiento de los átomos y de sus propiedades. De este
esfuerzo se tiene lo que actualmente llamamos “La Tabla Periódica” la cual establece un
orden de todos los elementos conocidos hasta ahora. Tal orden,
orden, también se ve reflejado
en una serie de propiedades de los elementos, tales como el volumen atómico, la
electronegatividad, entre otras. Estas propiedades permiten no solo explicar el
comportamiento de los elementos sino que establecen una periodicidad de las mismas
según uno avance o retroceda en la tabla.
Por otro lado, en química se tienen muchas relaciones que permiten explicar el
funcionamiento de compuestos según el estado en el cual se encuentren. Ejemplo de ello,
son las leyes de los gases: Le
Ley de Gay-Lussac,
Lussac, Ley de Charles y Ley de Boyle, las cuales dan
cuenta del comportamiento de los gases cuando varían variables medibles como la
temperatura, el volumen y la presión. De este modo es posible no solo tener propiedades
periódicas para elementos,
elementos, sino que también a partir de compuestos químicos. Tales
propiedades periódicas en compuestos, nos permiten predecir comportamientos para
familias o grupos de compuestos químicos.
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Tabla de contenidos.
Propiedades Periódicas
Parte I.
1.
2.
3.
4.
Introducción.
El Sistema Periódico actual.
Propiedades Periódicas
Periódicas.
Modelos de Tabla Periódica
Periódica.
Parte II.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Propiedades Periódicas y Química Verde
Introducción.
Principios de la Química Verde.
Proceso de Dilución.
Tipos de Disolventes.
Nuevos Disolventes. Líquidos Iónicos.
¿Qué relación hay con las propiedades periódicas?
Referencias.
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Parte I.
Propiedades Periódicas
1. Introducción
Someramente, podemos considerar 3 niveles de agrupación de los constituyentes de la materia:
- Partículas subatómicas - átomos
- moléculas
Átomo:
-
artícula fundamental de la materia.
Partícula
Masa
asa atómica centrada en el núcleo.
Nube
ube electrónica ocupada por electrones.
Mínima
ínima partícula que conserva las propiedades del elemento.
Molécula:
- Unión de dos o má
más átomos por intermedio de un enlace químico.
- Presenta
resenta propiedades físicas y químicas distintas a las de los átomos que la componen.
- Al igual que un átomo a su elemento, la molécula es la mínima partícula que conserva
las propiedades de un compuesto.
Elemento:
onjunto de átomos separados entre sí.
- Conjunto
- Posee
osee características propias dadas por el tipo de átomo que se trate.
Compuesto:
- Conjunto de moléculas
- Sus
us características vienen dadas por el tipo de molécula que agrupa.
Antecedentes Históricos
La diferenciación de las sustancias químicas en dos grupos: Elementos y Compuestos, se
alcanzó a finales de siglo XVIII. Fue necesario largo tiempo para reconocer el hecho de que los
elementos pueden agruparse en la forma actualmente conocida como Tabla Periódica
Peri
de los
Elementos. A principios del siglo XIX se comenzó a buscar la forma de ordenar y clasificar los
elementos químicos existentes hasta ese momento.
Lavoisier fue uno de los primeros que publicó trabajos que daban cuenta del orden de los
elementos químicos, en 1789, en forma de un Tratado Elemental de Química (“TraitéElementaire
de Chimie”) destinado a los principiantes.
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En éll se incluía una lista de todos los elementos o mejor dicho de todas las sustancias que
el consideraba elementos. En el todo
todo están ordenadas alrededor de 33 sustancias simples bien
aisladas, catalogadas y clasificadas de acuerdo con su naturaleza y los compuestos que las forman.
Después de un primer grupo, un poco especial, de elementos que se consideraban integrantes de
todos los cuerpos y en el que figuraban el calórico y la luz, el segundo grupo reunía a los cuerpos
simples que forman los ácidos, el tercero a los que forman las bases y el cuarto a las sales.
La primera etapa en la clasificación de los elementos fue establecida
establecida en 1817, cuando el
químico alemán Dobereiner (1780-1 849)) demostró que el peso atómico del elemento estroncio
era la media aritmética del correspondiente a los dos metales afines, calcio y bario; así estableció
la primera tríada: calcio, estroncio y ba
bario;
rio; y organizó otras veintidós tríadas con elementos de
propiedades químicas semejantes; en cada caso, el peso atómico de un elemento de la tríada era
casi el promedio de los otros dos. En 1829, tras descubrir la tríada de halógenos compuesta por
cloro, bromo y yodo,, y la tríada de metales alcalinos litio, sodio y potasio,
potasio propuso que en la
naturaleza existían tríadas de elementos de forma que el central tenía propiedades que eran un
promedio de los otros dos miembros de la tríada (la Ley de Tríadas,
Tríadas tabla 1).
1 Las investigaciones
llevadas a cabo presentaban la dificultad de que no siempre se disponía de valores exactos para
las masas atómicas y se hacía difícil la búsqueda de regularidades.
Tabla 1. Ley de las Tríadas de Dobereiner
Nombre Masa atómica Nombre Masa atómica
Calcio
40
Cloro
35,5
Estroncio
87,6
Bromo
79,9
Bario
137
Yodo
127
Nombre Masa atómica
Azufre
32
Selenio
79,2
Telurio
127.5
Posteriormente Berzelius dividió los elementos en metales y no metales. En 1830, el
químico sueco John Jacob Berzelius
erzelius propuso un método para representar los elementos: utilizar la
inicial del nombre en latín o, en todo caso, la inicial seguida de otra letra presente en el nombre
latino, si dos o máss elementos tenían la misma inicial, por ejemplo: N para el nitrógeno,
nitróg
Na para el
sodio Ni para el Níquel. Actualmente se sigue empleando esta simbología.
Si una tabla periódica se considera como una clasificación de los elementos químicos que
demuestran la periodicidad de las propiedades físicas y químicas, habría que atribuir la primera
tabla periódica (publicada en 1862) al geólogo francés, A.E. Beguyer de Chancourtois.
De Chancourtois dispuso los elementos según el orden creciente de sus pesos atómicos sobre una
curva helicoidal en el espacio, de manera que los puntos
puntos que se correspondían sobre las sucesivas
vueltas de la hélice, diferían en 16 unidades de peso atómico. Los elementos análogos, estaban
situados en tales puntos, lo que sugería una repetición periódica de las propiedades. Esta
disposición se conoce como tornillo telúrico(figura
telúrico
1).
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Esto llevó a Chancourtois a proponer que las propiedades de los elementos son las
propiedades de los números.. De Chancourtois fue el primero en observar que las propiedades se
repetían cada siete elementos, y usando esta repr
representación
esentación pudo predecir la estequiometría de
varios óxidos metálicos. Desgraciadamente, incluyó en su clasificación algunos iones y compuestos
además de los elementos.
Figura1. Tabla Periódica propuesta por De Chancourtois
), en 1865 propuso un sistema de clasificación de
El químico inglés Newlands (1837-1898),
los elementos según el orden creciente de sus pesos atómicos, en siete grupos de siete elementos
cada uno. El observó que el octavo elemento se parecía al primero en propiedades, el noveno al
segundo....
undo.... llamó a esta relación la "Ley de los Octavas", por analogía con los siete intervalos de la
escala musical (tabla 2). El sistema de octavas de Newlands era de aplicación limitada no admitía
todos los elementos conocidos, constituye uno de los prime
primeros
ros antecedentes de los sistemas de
clasificación por períodos y grupos.
Tabla 2. Ley de las Octavas de Newlands
1
2
3 4 5 6 7
Li Be B C N O F
Na Mg Al Si P S Cl
K
Una etapa muy importante en el desarrollo de Sistema Periódico fue la realizada
realizad en 1869,
cuando el químico ruso Dimitri Mendeleeff (1834-1907),
), al estudiar la relación entre las
propiedades físicas y químicas de los elementos y sus pesos atómicos, halló una repetición
periódica de los mismos. En ese año propuso la ley Periódica que postula que: "cuando los
elementos son colocados en orden creciente de sus pesos atómicos, ciertas propiedades físicas y
químicas se repiten periódicamente". Mendeleeff utilizó la ley Periódica para predecir tanto la
existencia de elementos aún desconocidos,
desconocido como sus propiedades.
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El descubrimiento del galio, el escandio y el germanio y la concordancia entre las
propiedades de estos elementos y las predichas, constituyeron una confirmación brillante de la ley
Periódica, Las predicciones que se hicieron y q
que
ue luego se verificaron experimentalmente le dieron
un gran valor a la Tabla Periódica. Por ello, la Tabla Periódica fue considerada desde entonces
corno la base de toda sistematización de la Química General. Mendeleeff publicó en 1869 su
Tabla, con 17 columnas,
umnas, en las cuales están ordenadas todos los elementos hasta entonces
conocidos, de modo que los elementos análogos aparecen situados en una fila horizontal y no
como en la Tabla Periódica Moderna en la misma columna o grupo vertical. Dos años mas tarde
modificó su Tabla variando la posición de algunos elementos, como consecuencia de los nuevos
valores de sus pesos atómicos. Simultáneamente, Lothar Meyer estudió también la relación entre
el peso atómico de los elementos y sus propiedades físicas, tales como
como volumen atómico,
volatilidad; esto le llevó a representar gráficamente cada una de estas propiedades, mostrando las
gráficas una variación periódica de las mismas. En 1869, Lothar Meyer propuso una Tabla
incompleta parecida o la de Mendeleeff, en la cua
cuall también dejaba espacios vacíos para los
elementos que aún no se habían descubierto. En 1871 Mendeleeff y Lothar Meyer proponen una
Tabla con ocho columnas. Los períodos quedaron dispuestos en filas horizontales y los grupos en
columnas, tal como se conoce
e actualmente.
La consideración de que todas las propiedades de los elementos estuvieron condensadas
en un número: el peso atómico, fue debatida por físicos y químicos al establecerse por vía
experimental la complejidad del átomo. Es así como hay un cambio
cambio de rumbo cuando en 1897 SSir
J. J. Thompson (1856 - 1940),
1940), premio Nobel (1906) descubre el electrón al estudiar la
conductividad eléctrica en gases enrarecidos. En 1911, el desarrollo de la Teoría del átomo nuclear
por Ernest Rutherford (1871--1937), postulada
lada al estudiar la radiación emitida por las sustancias en
ciertas condiciones y los fenómenos de radioactividad, le permitieron sugerir que los átomos
constan de un núcleo de carga positiva rodeado por un sistema de electrones, que giran alrededor
del mismo,
smo, mantenidos por fuerzas de atracción electrostática. El número de unidades de carga
positiva en el átomo es igual al número atómico de elemento.
El físico holandés A. Van der Broek,
Broek, sugirió que la carga nuclear de un elemento,
denominado número atómico,
co, debía ser igual al número ordinal del elemento en el Sistema
Periódico. En 1912, el físico inglés Henry Moseley (1888-1915),
), determinó los valores correctos de
los números atómicos de muchos elementos, al observar que las frecuencias de los rayos X
emitidas
tidas por los elementos guardaban una estrecha relación con el número atómico del elemento
y no con el peso atómico. El concluyó que las propiedades características de los elementos
dependen
nden de su número atómico. En 1
1932,
932, Chadwick probó que el núcleo del áátomo consta de dos
clases de partículas, uno positiva, el protón, y una neutra o no eléctrica, el neutrón. En los últimos
años el desarrollo de la Química Nuclear ha conducido a la obtención de nuevos elementos no
existentes en la naturaleza o artificiales.
artificiales. Los descubrimientos señalados constituyen las bases
experimentales que han permitido conocer y establecer la estructura de átomo, y explicar
mediante la misma las propiedades físicas y químicas de los elementos.
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Igualmente han permitido los avances y ajustes
ajustes de la Tabla Periódica. Niels Bohr (18851962),
), interpretó el Sistema Periódico en función del conocimiento de la estructura electrónica de
los átomos. Estas estructuras se han deducido experimentalmente para la mayoría de los átomos y
para los restantes
ntes han sido supuestas a partir de sus propiedades químicas y de su posición en la
Tabla Periódico. En cada átomo, los electrones que rodean el núcleo, en número igual al número
atómico, se disponen en distintos orbitales y forman subgrupos energéticos en el orden de menor
o mayor energía. De acuerdo con estos planteamientos, la ley Periódica Moderna se enunció de la
siguiente manera: "Cuando los elementos se colocan en el orden creciente de su número atómico,
las propiedades físicas y químicas se repiten periódicamente", o también: "las propiedades de los
elementos químicos no son arbitrarias, sino que dependen de la estructura del átomo y varían, de
manera sistemática, con el número atómico". La Tabla Periódica Clásica agrupa los elementos
conocidos en siete
ete períodos y, ocho grupos, ésta se conoce como Tabla Periódica Corta
Corta. Cuando
se desdobla la Tabla en dieciocho columnas, se denomina Tabla Periódica larga
larga. El lugar que
ocupa cada elemento en la Tabla Periódica, su número de orden, se conoce como número atómico
de ese elemento Z y es igual al número de cargas positivas. Por ser el átomo neutro, el número de
electrones es igual al número atómico.
2. El Sistema Periódico Actual.
El modelo mecano-cuántico
cuántico de la materia nos ha permitido describir la distribución
distribuc
de los
electrones en los diferentes tipos de átomos.
átomos.¿Por
or qué crees tú que es útil conocer las
configuraciones electrónicas?
Las configuraciones electrónicas nos sirven de criterio para clasificar a los distintos
elementos químicos, pilares básicos de toda materia. Agrupados según su configuración
electrónica, podemos comprender por qu
qué presentan propiedades comunes. Por ejemplo, gran
parte de los elementos llamados metales se oxidan cuando están al aire libre.
En el sistema periódico que se utiliza en el presente se ordenan los elementos en orden
ascendente de los números atómicos y se clasifican de acuerdo a la configuración electrónica en su
estado fundamental.
Descripción del Sistema periódico
La tabla periódica moderna se compone de:
Periodos: Corresponden
rresponden a las secuencias horizontales, designadas con
con los valores positivos 1, 2, 3,
hasta el 7 y cuyos elementos están agrupados según su nivel de energía. Así los elementos del
primer periodo ubican sus electrones más externos en el primer nivel de energía
nergía y los del segundo
periodo los ubicara en el segundo nivel y así sucesivamente.
En la tabla periódica encontramos siete periodos.
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El primer periodo comprende solo 2 elementos: hidrógeno (Z=1) y helio (Z=2), los dos
elementos gaseosos más ligeros que se encuentran en la naturaleza. n = 1.
El segundo periodo consta de 8 elementos y se extiende desde el litio (Z=3) hasta el neón
(Z=10); en este periodo se ubican el oxígeno y el nitrógeno, otros dos elementos gaseosos y
componentes fundamentales del aire
aire que respiramos; también encontramos el carbono,
materia prima central de los seres vivos. n = 2.
El tercer periodo tiene igualmente 8 elementos; se inicia con el sodio (Z=11) y termina con el
argón (Z=18); dentro de este rango, aparecen el fósforo y el azufre,
azufre, elementos esenciales para
la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas. n = 3.
El cuarto periodo comprende un total de 18 elementos y comienza con el potasio (Z=19)
prolongándose hasta el kriptón (Z=36); en este periodo encontramos metales como el titanio,
t
cromo, hierro, cobalto, níquel, cobre y cinc, ampliamente utilizados en la industria actual. n =
4.
El quinto periodo, también con 18 elementos, se extiende desde el rubidio (Z=37) hasta el
xenón (Z=54); en esta serie destaca el yodo por su valor biológico.
b
n = 5.
El sexto periodo, con 32 elementos, se inicia con el cesio (Z=55) y termina en el radón (Z=86);
aquí destacan el oro y el platino como metales preciosos y el mercurio, como el único metal
líquido que existe en la naturaleza. Dentro de este periodo hay un conjunto particular de 14
elementos, comenzando por el cerio (Z=58) y terminando en el lutecio (Z=71), que se llama
serie de los lantánidos y que se ubican, generalmente, al final de la tabla en una fila aparte.
Los lantánidos son metales q
que
ue se hallan en minerales muy raros, como la euxenita. n = 6.
El séptimo y último periodo se extiende desde el francio (Z=87) hasta el elemento 118. Incluye
también un conjunto de 14 elementos, desde el torio (Z=90) hasta el laurencio (Z=103),
llamado serie
ie de los actínidos, que se ubica por lo general debajo de la tabla. Los elementos
artificialmente creados por el hombre pertenecen a esta serie. n = 7.
Grupos o Familias:: Son secuencias verticales que agrupan a los elementos que poseen el mismo
número de electrones de valencia ubicados en el mismo tipo de orbitales. Y por lo tanto poseen
algunas propiedades semejantes.
En la tabla periódica aparecen 18 grupos de elementos que se designan, habitualmente,
con un número romano y una letra A y B; así hablamos
hablamos de los grupos A y de los grupos B.
La letra A identifica a los elementos que tienen sus electrones de valencia en los orbitales “s” o
“p”. Al conjunto de estos elementos se les denomina REPRESENTATIVOS (tabla 3).
3)
La letra B identifica al grupo de elementos
elementos que tienen los electrones de valencia en los orbitales de
tipo “s” y “d”. Llamados también elementos de TRANSICIÓN (tabla 4).
Al conjunto de aquellos elementos que tienen igual número de electrones de valencia y
ubicados en el mismo tipo de orbitales, se denomina GRUPO.
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Tabla3. GRUPO A
Todos estos elementos se definen como representativos y tiene las siguientes características.
Familia
Grupo
IA ó 1
IIA ó 2
IIIA ó 13
IVA ó 14
VA ó 15
VIA ó 16
VIIA ó 17
VIIIA, 0 ó 18
o Denominación
Alcalinos
Alcalinos térreos
Térreos
Del Carbono
Del Nitrógeno
Del Azufre
Halógenos
(formadores desales)
Gases Nobles o inertes
Configuración
Electrones
electrónica
más Valencia
externa
ns1
1
ns2
2
ns2np1
3
ns2np2
4
ns2np3
5
ns2np4
6
2
5
ns np
7
ns2np6
de
8
Tabla 4. GRUPO B
Este grupo está formado por elementos de transición, excepto las tríadas (tres elementos),
encabezados por hierro, cobalto y níquel que se designa familia VIIIB.
Familias
Grupos
IIIB ó 3
IVB ó 4
VB ó 5
VIB ó 6
VIIB ó 7
VIIIB ó 8
VIIIB ó 9
VIIIB ó 10
IB ó 11
IIB ó 12
o Denominación
Del Escandio
Del Titanio
Del Vanadio
Del Cromo
Del Manganeso
Del Hierro
Del Cobalto
Del níquel
Del Cobre
Del Cinc
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Configuración electrónica más
externa
(n-1)d1ns2
(n-1)d2ns2
(n-1)d3ns2
(n-1)d5ns1
(n-1)d5ns2
(n-1)d6ns2
(n-1)d7ns2
(n-1)d8ns2
(n-1)d10ns1
(n-1)d10ns2
Página 9
IB
IIB III
A
+
Lant
a
Acti
ni
VA VI
A
ns2np6
IV
A
ns2np5
ns2np4
ns2np3
VIII
B
VII
B
ns2np2
10 11 12 13 14 15 16 17 18
(n1)d10ns1
(n2
1)d2 10ns
ns np1
9
(n-1)d8ns2
VB VI
B
8
(n-1)d7ns2
IV
B
7
(n-1)d6ns2
4
(n-1)d5ns2
(n-1)d5ns1
IIA III
B
6
(n-1)d3ns2
(n-1)d1ns2
IA
5
(n-1)d2ns2
3
ns2
1
Per.
1
Per.
2
Per.
3
Per.
4
Per.
5
Per.
6
Per.
7
2
ns1
Tabla 5. Clasificación de los elementos de acuerdo a su configuración electrónica.
VII 0
A
++
+
+
++ ++ ++ ++ ++ ++
+
+
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
++ ++ ++ ++ ++ ++
+
+
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
++ ++ ++ ++ ++ ++
+
+
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
++ ++ ++ ++ ++ ++
+
+
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
++ ++ ++ ++ ++ ++
+
+
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
++ ++ ++ ++ ++ ++
** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** **
** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** **
+ : elementos representativos (orbitales “s”)
++: elementos representativos (orbitales “p”)
* : elementos de transición
ransición (orbitales “d”)
** : elementos de transición interna (orbitales “f”)
3. Propiedades Periódicas
Muchas de las propiedades químicas de los elementos se pueden apreciar a través de sus
configuraciones electrónicas, que como ya sabemos, varían en form
formaa periódica al aumentar el
número atómico (Z). De este hecho podemos deducir que los elementos presentan otras
variaciones en relación a sus características físicas y químicas.
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Esta unidad se centra en algunas de las variaciones experimentadas por las prop
propiedades
físicas de los elementos que pertenecen a un mismo grupo y a un mismo periodo. Los químicos
llaman a estas variaciones propiedades periódicas.
Las propiedades de los elementos son un reflejo de las configuraciones electrónicas. Algunas de
estas propiedades
piedades las podemos clasificar en:
Relaciones de Tamaño.
- Volumen atómico.
- Radio atómico.
- Radio covalente.
- Radio iónico.
Relaciones de Energía.
- Potencial de Ionización (P.I.)
- Electronegatividad (E.N.).
- Electropositividad.
Electropositividad
- Electro afinidad.
Variaciones periódicas relacionadas con el tamaño de los átomos.
a. Volumen atómico.. En 1870, Lothar Meyer (1830-1895) postuló que el volumen de un átomo
podía calcularse al dividir su peso atómico por su densidad. Precisando el concepto,
con
el resultado
de este cuociente corresponde realmente al volumen molar.
El volumen molar es el espacio que ocupa un mol de átomos; es decir, el volumen (cm3) que
ocupan 6,02 * 1023 átomos.Los volúmenes molares de los elementos de un mismo grupo,
grup
aumentan
ntan cuando lo hace el número
número atómico. Ten presente que, según la Ley Periódica, los
elementos
os se ordenan de acuerdo a su número
número atómico. Esta es la variable que determina las
propiedades de un elemento.
El volumen de un átomo depende del valor del numero cuántico principal (n) del electrón
mas externo. Además, cada nuevo periodo se inicia con la adición de un electrón, que tiene un
valor n mayor al del periodo anterior. Si tenemos presente que al aumentar n, aumenta la
distancia promedio del electrón al núcleo,
núcleo, el volumen atómico resultara mayor.
En cada periodo, los volúmenes molares disminuyen en el tramo que va desde los metales
alcalinos (grupo IA) hasta los metales de transición (grupos IB a VIIIB) y luego, aumentan hasta
terminar con el gas noble correspondiente.
rrespondiente.
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b. Radio atómico.. Como sabemos, los átomos son partículas tan diminutas que es imposible
medirlos directamente. No obstante, los químicos han desarrollado técnicas que permiten estimar
la distancia que hay entre los núcleos de dos átomos o dos iones contiguos.
Si suponemos que el átomo tiene forma esférica, el radio atómico corresponde a la mitad
de la distancia entre los núcleos de dos átomos adyacentes del mismo elemento.
En un periodo, el radio atómico disminuye de izquierd
izquierdaa a derecha, al aumentar Z. En un grupo, en
cambio, el radio atómico crece cuando Z aumenta.
Para interpretar estos resultados, analizaremos primero el concepto de carga nuclear
efectiva (Zef).Consideremos el átomo de Li (Z=3): 1s22s1. la carga nuclear del
de litio es +3, pero la
fuerza total de esta carga +3 es parcialmente disminuida por las repulsiones mutuas de los dos
electrones del orbital 1s. Es decir, la carga nuclear neta o carga nuclear efectiva (Zef), es menor que
+3.Los electrones ubicados en niveles
nive de energía más internos tienden a disminuir la fuerza de
atracción del núcleo sobre los electrones más externos, un fenómeno que recibe el nombre de
efecto pantalla. La carga nuclear efectiva se obtiene de la diferencia entre el numero atómico del
elemento
ento y el efecto pantalla.
La carga nuclear efectiva experimenta variaciones a lo largo de un periodo, aumentando de
izquierda a derecha. Esta variación se debe al aumento del número atómico y a un poco
significativo efecto pantalla de los electrones que ingresan a orbitales externos. El núcleo atrae a
los electrones de los orbitales más externos con más fuerza, disminuyendo la distancia núcleonúcleo
electrón. Así se explica la variación del radio atómico a lo largo de un periodo.
Dentro de un mismo grupo, al pa
pasar de un periodo a otro, aumenta el número cuántico principal
(n) así como la distancia núcleo
núcleo-electrón;
electrón; y como la carga nuclear efectiva se mantiene, el radio
atómico aumenta.
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c. Radio iónico. El radio iónico es una propiedad periódica de lo
loss compuestos formados por iones
positivos y negativos (compuestos iónicos). Estos compuestos ven afectadas sus propiedades
físicas y químicas porque su propia estructura tridimensional depende del tamaño relativo de sus
cationes y aniones.El radio iónico es
es la distancia que hay entre el núcleo y la periferia de un ión,
suponiendo que se trata de una esfera. Aun cuando la precisión de esta propiedad resulta
compleja, se ha logrado hacer un cálculo estimativo del radio de un gran número de iones. Para
ello se ha supuesto una distancia experimental del catión-anión
catión anión igual a la suma de los radios de los
iones positivos y negativos.
Cuando un átomo neutro pierde electrones forma un ión positivo (catión) de menor radio
que el átomo neutro, ya que, al haber menos electrones,
electrones, disminuyen las fuerzas repulsivas entre
ellos, provocando una reducción de la nube electrónica. En cambio, cuando se añaden electrones
al átomo neutro, se forma un ión negativo (anión) y el radio iónico aumenta, dado que la carga
nuclear se mantiene
iene constante, pero la repulsión generada por la adición incrementa la nube
electrónica.
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En un grupo, el radio iónico aumenta a medida que Z aumenta.
d. Radio Covalente.Es
Es el radio de un átomo cuando se encuentra combinado con dos núcleos
distintos.
intos. Las variaciones periódicas de los radios dependen del valor de “n” y de la carga “Z”.En
los grupos, el radio covalente aumenta al hacerlo Z.En los periodos, para los representativos se
cumple que el radio covalente disminuye al aumentar Z. Pero para los elementos de transición
este comportamiento es irregular, pues sus electrones entran en orbitales internos d y f.
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Magnitudes Energéticas.
a. Potencial de Ionización (P.I. ó I.) es la mínima energía necesaria para liberar el electrón más
externo de un átomo gaseoso en su estado neutro. Energía + M(g) M+(g) + e-
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M(g) es el átomo gaseoso, M+(g) , el ión formado y, e-, el electrón liberado. Esta ecuación
representa la primera energía de ionización (I1). En el caso de átomos poli electrónicos, se
s definen
sucesivas energías de ionización, simbolizadas por I2, I3, I4, I5, etc.La ecuación que representa I2
para el caso anterior es: energía + M+(g) M+2(g) + eEn un período, I aumenta de izquierda a derecha al aumentar Z, alcanzando valores máximos
máximo en
los gases nobles. Este hecho se debe a que en un periodo, al aumentar Z, aumenta también la
fuerza de atracción núcleo-electrón
electrón debido al incremento de Zef. Es decir, cuanto más fuertemente
unido este el electrón al núcleo, mayor cantidad de energía será
será necesaria para vencer la fuerza de
atracción y lograra así la ionización.
En un grupo, I disminuye de arriba abajo, al aumentar Z. En un grupo ocurre que la distancia
núcleo-electrón
electrón aumenta al aumentar el número cuántico principal (n). Luego, podemos inferir
que el electrón externo se encontrara menos ligado al átomo y será necesaria una menor cantidad
de energía para moverlo.
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b. Electro afinidad (A.E.). Se define como la cantidad de energía que se libera en una muestra
gaseosa cuando se añade
de un electrón a un átomo neutro.X(g) + e- X-1 + energía
La electro afinidad esta en directa relación con la carga nuclear efectiva, e inversamente
proporcional al tamaño del átomo. Mientras más pequeño es el átomo mayor energía liberará
liberar
cuando este adquiere
dquiere un electrón. En un periodo, la A.E. generalmente aumenta de izquierda a
derecha, al aumentar Z. En un grupo, los valores de A.E. no varían notablemente.
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c. Electronegatividad (E.N.). Es la capacidad que tiene un átomo para atraer hacia si los
lo electrones
compartidos en un enlace químico. Mientras mayor
mayor sea la electronegatividad má
más cerca del átomo
estará la nube electrónica que forma el enlace covalente.Los elementos de mayor
electronegatividad son los no metales, dentro de los cuales se disti
distingue
ngue al flúor, que se encuentra
en el grupo o familia de los halógenos (familia VIIA); en cambio, los elementos ubicados dentro de
los alcalinos (familia IA) poseen valores menores.
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átomo para ceder electrones.
d. Electropositividad. Se define como la capacidad que tiene un átomo
Mientras menor sea su electronegatividad más fácilmente cederá los electrones. Los elementos
más electropositivos son los metales y se ubican en la familia IA y IIA del sistema periódico.
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A continuación, se detallan propiedades
propiedades generales de los elementos como la densidad, el punto de
ebullición y el punto de fusión.
Densidad
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Punto de fusión.
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Punto de ebullición
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4. Modelos de la tabla periódica.
periódica
1. Abundancia.
tir del diseño clásico de
A partir
la tabla, dibujando el tamaño
de las casillas de los
elementos en función de su
abundancia en la Tierra
expresada en porcentaje en
peso, se obtiene una tabla
periódica como ésta:
2. Benfey.
Tabla en forma de espiral diseñada por el profesor Thoedor Benfey. La tabla deja espacio
para colocar los elementos del período octavo y también para una serie de dieciocho
elementos, llamados superactínidos, que surgen de llenar los 9 orbitales 5g.
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3. Perley.
Dado el carácter cíclico del llenado
llenado de orbitales de los elementos, Ed Perley diseña una
tabla con estructura circular. Partiendo de una tabla de períodos cortos (con los subgrupos
A y B juntos), el esquema muestra la estructura habitual de las capas electrónicas excepto
que agrupa los orbitales
bitales s y p. Así las capas sp son de color amarillo, los orbitales d de
color azul y los f de color rojo. Entonces los elementos se colocan en las capas que son
responsables de sus propiedades. Esto hace que haya algunos saltos que se representan
en el esquema
squema mediante líneas de puntos.
Los metales de transición comienzan en el grupo III y acaban en el II gracias a que el grupo
VIII contiene
ne las tríadas y los gases nobles. Los lantánidos no se disgregan en la capa
correspondiente porque en la tabla tradi
tradicional
cional están todos en el mismo grupo. Solo están
dibujados los elementos hasta el número 51.
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4. Clark.
En 1950 Clark presentó un modelo con una forma similar a la proyección de un estadio
sobre su base. Con este diseño, Clark, conseguía que la distancia
distancia entre los elementos de
un subgrupo y los dos que hacen de representativos del grupo estuvieran en relación
directa a la diferencia entre sus propiedades. Así el subgrupo del Cu está más alejado del Li
y del Na que el subgrupo del K por ser mayores sus diferencias respecto a los
representativos del grupo. Los homólogos en la figura están unidos
unidos mediante líneas
lí
rojas.
5. Janet.
Charles Janet, geólogo y entomólogo, diseñó (1929) una tabla circular con cuatro tipos de
períodos. El primer tipo comprende los dos primeros períodos cortos, que integran los
cuatro primeros elementos del sistema. El segundo tipo comprende a los elementos
representativos de los períodos 3 y 4. El tercero a las dos primeras series de transición
(incluidos los elementos represen
representativos)
tativos) y el cuarto tipo comprende además los
lantánidos y actínidos.
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6. Quebecium.
PiereDemers, profesor de la Universidad de Montreal, propuso en 1995 un sistema
peródico basado en el elemento 118 al que llamó Quebecium, de la misma manera que
existe el Lutecium o Francium. Con el elemento Quebecium queda cerrado el sistema
periódico y a partir de él, quitando electrones se obtendrían
an el resto de los elementos
hasta el hidrógeno.
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7. Romanoff.
Romanoff presentó en 1934 un sistema con los elementos distribuidos
distribuidos en una curva
similar al infinito matemático. En el anillo superior se encuentran los elementos
representativos y en el inferior los elementos de transición. Las tierras raras se encuentran
en una extensión transversal que enlaza los dos círculos y da continuidad a los elementos
con el Celtio (Ct, hoy Hf) hasta el U.
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8. Stowe.
La tabla diseñada por el Dr. TimmothyStowe presenta los elementos en capas según el
número cuántico principal y diferenciando el resto de los números cuánticos según el
color.
9. Tarantola.
Albert Tarantola, profesor en la Universidad de la Sorbonne,, recuperó en 1970 la tabla
poco conocida de Charles Janet. Esta tabla, que tiene forma de escalera, sigue el orden de
llenado de las capas electrónicas. En esta tabla el He figura
figura junto con los alcalinotérreos
por poseer una configuración similar.
La configuración electrónica de un átomo se obtiene de un modo simple a partir del
esquema inferior. De manera que el Al por ejemplo, tendría que tener una configuración
electrónica de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1.
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10. Torre.
Los elementos se ordenan de abajo a arriba, es decir por períodos que ahora son
verticales. Sin embargo no se completan los elementos por número atómico, sino por
capas electrónicas y no por su orden energético de llenado sino por orden numérico. De
este modo los elementos de transición como el Sc (donde se inicia el llenado de
orbitales 3d)) y siguientes figuran detrás del Ar (donde se acaban de llenar los orbitales 3p).
Es decir se mantiene el orden nominal de los
los orbitales sin aplicar el diagrama de Moeller.
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Parte II.
Propiedades de las Soluciones y Química Verde.
1. Principios de la Química Verde.
La Química Verde o SSostenible corresponde al diseño de productos químicos y procesos
que reducen o eliminan el uso y generación de sustancias nocivas o contaminantes.
contaminantes Este término
introducido por Anastas (Anastas, 1998) describe los esfuerzos de los químicos para desarrollar
procesos y productos que prevengan la contaminación y que sean seguros tanto para los seres
humanos como para el medio ambiente.El diseño de productos amigables con el medioambiente
se guía por los doce principios de la química sostenible enunciados por Anastas y Warner.
Los 12 Principios de la Química Verde.
1. Es mejor prevenir la formación d
de
e residuos que limpiarlos una vez formados. (Prevención).
2. Los métodos sintéticos deben diseñarse para maximizar la incorporación en el producto
final de todos los materiales usados en el proceso. (Economía atómica).
3. Siempre que sea posible, deben diseñarse
diseñarse metodologías sintéticas que usen y generen
sustancias que no sean tóxicas para la salud y el medio ambiente. (Métodos de síntesis
menos peligrosos).
4. Los productos químicos deben diseñarse para mantener la eficacia de su función, pero
reduciendo la toxicidad.
cidad. (Diseño de productos más seguros).
5. El uso de sustancias auxiliares (por ejemplo, disolventes, agentes de separación, etc)
debería ser innecesario en la medida de lo posible e inocuo cuando sean necesarios.
(Disolventes y auxiliares más seguros).
6. Los
os requerimientos energéticos deben ser tenidos en cuenta debido a su impacto
medioambiental y económico, y deben ser minimizados. Los métodos sintéticos deben
realizarse a temperatura ambiente cuando sea posible. (Eficacia energética).
7. Las materias primass deben ser renovables cuando sea posible técnica y económicamente.
(Uso de materias primas renovables).
8. Debe evitarse el uso y generación de derivados (grupos bloqueantes,
protección/desprotección, modificación temporal de las condiciones físicas/químicas)
físicas/química
cuando sea posible. (Reducir el uso de derivados).
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9. Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son mejores que los reactivos
estequiométricos. (Catálisis).
10. Los productos químicos deben diseñarse de manera que su función no persista en el
medio ambiente y degradarse a productos inocuos. (Diseño para la degradación).
11. Necesidad de desarrollode
desarroll
metodologías analíticas que permitan analizar,
anali
monitorear y
controlar previamente
amente a la formación de sustancias
stancias peligrosas. (Análisis en tiempo real).
12. Deben escogerse las sustancias y la forma de una sustancia utilizada en un proceso
químico de manera que se minimice el potencial de accidentes químicos, incluyendo
escapes, explosiones e incendios. (Síntesis químicas más seguras).
Además de las propiedades
propiedades periódicas que se derivan de la tabla periódica de los
elementos, es posible derivar una serie de propiedades que no son inherentes a la tabla periódica,
sino que más bien pertenecen a familias de elementos. En ese sentido, es posible tener relaciones
relacio
entre la densidad y la viscosidad, el largo de cadenas hidrocarbonadas y la toxicidad, entre otras
propiedades.
En este caso, podemos observar como algunos de los principios de la Química Verde se
relacionan directamente con algunas propiedades que tienen
tienen periodicidad entre familias de
compuestos. Por ejemplo, el principio N° 3 nos indica que es necesario considerar métodos de
síntesis menos peligrosos. En ese sentido, se sabe que Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC,
según siglas en inglés) tales como los derivados de la producción del petróleo (cadenas lineales
hidrocarbonadas) tienen diferentes temperaturas de ebullición según el largo de la cadena. A su
vez, mientras más volátiles sean los compuestos más contaminantes para el medio ambiente son.
Por tanto, es importante conocer las diversas propiedades periódicas de familias de compuestos
para poder relacionarlos con los diversos principios de la química verde.
2. Proceso de disolución
La disolución de un material en un disolvente viene dado por un cambio en la energía
libre:∆Gdis = ∆Hdis – T∆Sdis. Para que el material se disuelva ΔG debe ser negativo. El ttérmino de la
entalpía de disolución se relaciona con la intensidad relativa de las fuerzas intermoleculares
(enlaces de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals: dispersión de London
London y dipolo-dipolo
dipolo
generalmente) entre las moléculas de soluto y de disolvente. Dado un soluto S y un disolvente D, si
la intensidad de las fuerzas SS-D
D son mayores que las que se establecen entre las moléculas de
soluto S-S y de disolvente D-D,
D, la entalpía
entalp de disolución es negativa.
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En los procesos de disolución de un polímero rara vez se utiliza un único disolvente sino
una mezcla de dos o más disolventes. Por ejemplo una mezcla de alcohol-hexano
alcohol hexano presenta buenas
cualidades para disolver una poliamida. El alcohol (isopropanol por ejemplo) forma enlaces por
puentes de hidrógeno con los grupos amida, mientras que el hexano interactúa con la cadena
hidrocarbonada del polímero por fuerzas de dispersión de London.
Cuando se utiliza una mezcla de disolventes para disolver un material, las sustancias
orgánicas empleadas en la mezcla se clasifican como:
•
•
•
Disolventes activos
Disolventes latentes
Diluyentes.
Los disolventes activos son los que disuelven propiamente el material (una resina por
ejemplo). Generalmente,
te, son sustancias polares como ésteres
ésteres y cetonas. Funcionan formando
enlaces de hidrógeno (con los pares de electrones no compartidos del oxígeno) o fuerzas dipolodipolo
dipolo con el soluto.Los disolventes latentes o co
co-solventes
solventes son generalmente alcoholes. No
disuelven por sí mismos el material,
material pero aumentan el poder disolvente del disolvente activo.Los
diluyentes, casi siempre hidrocarburos aromáticos y alifáticos, se emplean generalmente para
reducir la viscosidad del sistema, aunque en ocasiones pueden contribuir
contribuir a la disolución del
material.
3. Tipos de Disolventes.
Disolventes para recubrimientos (pinturas y barnices)
Composición de una pintura
Una pintura es una dispersión que contiene pigmentos (sustancia que proporciona el
color), ligantes (resinas alquídicas,
quídicas, fenólicas, vinílicas, acrílicas, epoxi o de poliéster entre otras),
disolventes y aditivos. Una pintura sin el disolvente tendría una viscosidad muy elevada y no
podría aplicarse en películas delgadas.
Relación disolvente-aplicación
aplicación del recubrimiento
recubrim
Un buen disolvente para recubrimientos permite la aplicación de la pintura por el
procedimiento
edimiento adecuado confiriéndole una consistencia adecuada. No sólo debe disolver todos los
componentes de la pintura sino proporcionar una viscosidad baja y orientar
orient las moléculas del
ligante en la película final, ya que esto influye en muchas otras propiedades. Otra de sus misiones
es facilitar el proceso de fabricación y mantener su estabilidad en el envase.La elección del
disolvente es, por tanto, dee importancia crítica ya que de éll dependen las propiedades de la
película final.
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Las propiedades más importantes a tener cuenta en la elección de un disolvente (o mezcla
de disolventes) son:
-
Su poder disolvente
Las
as propiedades de flujo y humectación
Su velocidad
d de evaporación
Su
u inflamabilidad (temperatura desde la cual una sustancia arde
rde sí se le aplica una llama).
Su toxicidad.
Normalmente se emplean varios tipos de disolvente en una misma pintura con el fin de
regular el poder de disolución, la facilida
facilidad
d de aplicación y la velocidad de evaporación en la
película.
Poder disolvente
El poder disolvente varía con la temperatura y en una mezcla de disolventes rara vez es el
promedio de los valores de los componentes individuales. Los líquidos de moléculas pequeñas
pe
son
mejores disolventes que los de moléculas grandes y, en general, proporcionan disoluciones de
menor viscosidad. Así, en una serie homóloga hay una disminución del poder disolvente y un
incremento de la viscosidad al aumentar el peso molecular.
Propiedades
ropiedades de flujo (viscosidad) y tensión superficial (humectación)
La viscosidad de una disolución de un polímero es un factor importante en la aplicación de
un recubrimiento. Si el recubrimiento se va aplicar con pistola de aspersión se requiere menor
viscosidad
iscosidad que si el recubrimiento se va a aplicar con brocha, y en ambos casos es importante que
la viscosidad se incremente gradualmente y de forma adecuada a medida que el disolvente se
evapora.
Relación viscosidad-poder
poder disolvente
Esto no significa que el disolvente que proporciona la menor viscosidad sea el más
adecuado. En disoluciones muy diluidas, si el disolvente disuelve mal al polímero, la cadena de
este está enrollada y la disolución es poco viscosa. Por el contrario si el poder disolvente es
elevado,
evado, las macromoléculas están extendidas proporcionando una mayor viscosidad. Sin
embargo, en disoluciones concentradas las
as moléculas del polímero se agregan y el mejor
disolvente es el que proporciona la menor viscosidad.
Relación viscosidad-tensión
tensión superficial
sup
Otro factor a tener en cuenta es la tensión superficial del disolvente. Esta influye en el
brillo, en la textura de la superficie, en la flotación de los pigmentos y en la adherencia de la
película. La flotación de pigmentos es un fenómeno en el cual
cual una pintura que contiene dos o más
pigmentos se seca de tal manera que uno de ellos se separa de los otros (dispersión no
homogénea) y se concentra en forma de rayas sobre la superficie de la película (flota). El
disolvente o mezcla de disolventes debe evitar este problema.
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Los disolventes tienen tensiones superficiales que oscilan de 18 dinas/cm para los
hidrocarburos alifáticos hasta 30 dinas/cm para los disolventes oxigenados. Estos valores son
inferiores a la tensión superficial de la mayoría de los
los polímeros. Como consecuencia el disolvente
disminuye la tensión superficial, moja la superficie del polímero y facilita la formación de la
película. Si la formación de la película es buena hay mayor humectación de la superficie, lo que es
esencial para una
na buena adherencia. Esto se debe a que las moléculas se aproximan lo suficiente
para que se formen enlaces de adherencia (enlaces intermoleculares entre la superficie y las
moléculas de resina). Varios recubrimientos se aplican como dispersiones en agua y dado que el
agua tiene una tensión superficial muy elevada de 72,7 dinas/cm es necesario añadir tensoactivos
para que esta disminuya.
Velocidad de evaporación
La velocidad de evaporación es importante por dos razones:
• Laa película de polímero debe secar en
e un tiempo razonable y
• Laa presencia de disolvente residual disminuye la resistencia de la película.
La velocidad de evaporación depende entre otros factores de la temperatura y de la
presión de vapor del disolvente. En el caso de mezclas dedisolventes esto
to se complica por el
comportamiento no ideal de la mezcla que da lugar a la formación de azeótropos. Cuando se
emplean mezclas disolvente
disolvente-diluyente
diluyente es importante que el disolvente activo se evapore más
lentamente que el diluyente con el fin de que durante el proceso de secado no se encuentre el
diluyente en concentración superior a la relación de dilución.
Otro problema que se puede presentar, con disolventes excesivamente volátiles, es que la
rápida evaporación enfría la película del polímero a una temperatura
temperatura inferior a la de condensación
del aire que lo rodea (ΔHvaporización> 0). El agua que se condensa produce en la película un defecto
llamado “neblina”. Además se produce una contracción indeseable de la película del polímero
dando lugar a superficies rugosas.
Si el recubrimiento
iento se aplica por aspersión, el punto de ebullición (Tb) y la evaporación del
disolvente son particularmente importantes, ya que el disolvente no debe evaporarse antes de
que las partículas se depositen sobre la superficie. No son adecuados d
disolventes
isolventes de
d baja Tb como
los ésteres,
steres, cetonas y compuestos clorados. La acetona por ejemplo es ineficaz para este
propósito. Normalmente se emplean mezclas de disolventes, uno de ellos es un disolvente
potente, relativamente volátil, que permanece en el recubrimient
recubrimiento
o hasta que las partículas llegan
a la superficie. El otro se evapora con más lentitud y contribuye a la coalescencia de las partículas,
formando una película continua.
En general los disolventes de baja Tb (muy volátiles) y alto poder disolvente (moléculas
(molécul
pequeñas como el diclorometano) permiten preparar disoluciones concentradas de baja
viscosidad y con ellos se logra un secado inicial rápido.
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Los disolventes con Tb media (acetato de etilo) retardan la velocidad de evaporación, lo
cual reduce los defectos
ctos de la película. También proporcionan buenas propiedades de flujo. En los
recubrimientos que se aplican con brocha se emplean disolventes de alta Tb (poco volátiles). Con
ellos se obtienen tiempos de secado largos lo que proporciona un brillo elevado (en
( barnices se
utiliza acetato de etilo; Tb = 78 °C).
Hay que tener cuenta que un exceso de dilución provoca escurridos (o sangrados) y un
exceso de viscosidad un aspecto similar a la “piel de naranja”.
Inflamabilidad, toxicidad, olor y recuperación
Además
ás de las propiedades técnicas que hacen que un disolvente sea adecuado para una
aplicación particular, hay diversos factores, como la toxicidad e inflamabilidad, con las que se
decide si es aceptable su uso.
La mayoría de los disolventes no clorados son inflamables a temperaturas ordinarias y
representan un riesgo de fuego y explosión (los compuestos halogenados no arden, son ignífugos).
Hay una legislación que reglamenta su almacenamiento, transporte y uso. Los disolventes con
temperaturas de inflamación
inflamación, Ti, menor de 23 °C presentan un riesgo de incendio elevado, entre
23 °C y 60 °C moderado y por encima de 60 °C el riesgo es ligero.
Los disolventes clorados constituyen un riesgo para la salud y su concentración máxima en
aire está restringida para los trabajadores. El olor desagradable también puede descalificar a un
disolvente.La recuperación del disolvente es otro factor a tener en cuenta desde el punto de vista
ambiental y económico.
Disolventes para extracción con disolventes
Los procesos de extracción gas-líquido
líquido se utilizan para eliminar gases que contaminan el
ambiente (eliminación de SH2, SO2, CO2, SO3 en los gases de refinería o en el gas natural por
tratamiento con mono o dietanoldiamina
dietanoldiamina. Las extracciones líquido-líquido
líquido son frecuentes como
proceso de purificación cuando la destilación fraccionada no es posible. Por ejemplo la eliminación
de hidrocarburos aromáticos con furfural en un proceso de fabricación de lubricantes; o la
eliminación de ácido acético con agua en el proceso de fabricación
fabricación del acetato de vinilo (el acetato
de vinilo es inmiscible en agua).
La extracción de un sólido o de una sustancia contenida en un producto sólido se ilustra en
los procesos de extracción del aceite contenido en las semillas oleaginosas (hexano comercial).
comercial En
todos estos casos se trata de buscar un disolvente que sea selectivo y con un coeficiente de
distribución tan alto como sea posible. Cuanto mayor es el coeficiente de distribución menor es la
cantidad de disolvente que se requiere.
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Los disolventes de extracción no deben reaccionar con los componentes del sistema y
deben de ser fáciles de recuperar por destilación. Naturalmente también hay que tener cuenta la
Ti, la toxicidad y el olor. Estas dos últimas son de especial importancia en la industria alimentaria.
alim
Disolventes especiales
-
Se consideran disolventes especiales aquellos que se emplean en:
Limpieza en frio, películas de cine, turbinas de aviones, cuadros eléctricos en
funcionamiento y limpieza textil.
Líquidos para transferencia de calor een máquinas frigoríficas
Líquidos aerosoles.
Portadores de reactivos químicos.
Los disolventes empleados para este fin son compuestos clorados y fluorados debido
de
a su
poder de disolución, yaa que no son inflamables. En los procesos de "limpieza de precisión"
precis
para
eliminar todo tipo de aceites, grasas, ceras y partículas de polvo con objeto de dejar una pieza
limpia y seca sin ningún tipo de residuo, los más empleados son el tricloroetano y el
percloroetileno. Normalmente este tipo de limpieza va acompañad
acompañado
o de un equipo de desengrase
por ultrasonidos. La alternativa a los clorofluorocarbonados son los hidrofluoroéteres.
Removedores de pintura
El uso cada vez más extendido de nuevos materiales poliméricos con propiedades
mejoradas ha dado lugar al desarrollo
desarrollo de removedores eficaces de estos compuestos.Si el objeto
cuya pintura se quiere eliminar es pequeño se sumerge en una disolución de sosa caústica a
ebullición que generalmente es eficaz para la mayoría de películas de pintura
pintura (el ligante tiene
grupos éster,
ter, amida o nitrilo). En el caso de resinas epoxi (enlaces C
C-O)
O) se utiliza una disolución
ácida. En el caso de superficies sensibles a los ácidos y a las bases (aluminio, aleaciones no
ferrosas) se usa fosfato de sodio y bicarbonato de sodio.
Cuando no ess posible efectuar la inmersión debido al tamaño de la pieza, hay que utilizar
disolventes orgánicos para eliminar la capa de pintura. El removedor ha de tener las siguientes
propiedades:
No ser tóxico,
Adherirse
dherirse a la superficie vertical mientras actúa,
actúa
Ser
er eficaz a temperatura ambiente.
ambiente
No
o disolver la pintura. Si la disuelve esta volvería a depositarse a medida que el disolvente
se evapora, y contaminaría los sustratos porosos.
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El removedor debe penetrar en la película de pintura y provocar su hinchamiento,
hin
reblandecimiento, ampollamiento y pérdida de adherencia, con el fin de que pueda eliminarse
mecánicamente o con una manguera y alta presión. Además no debe dejar ningún residuo para
que la superficie quede lista para el repintado.
Los disolventes
es clorados son los mejores removedores de pintura. Cuanto menor es el
tamaño de la molécula mayor es su facilidad de penetración a través de la película. En este sentido
el cloruro de metileno constituye la base de la mayoría de los removedores de pintura para resinas
alquídicas (poliesteres). Es volátil (Tb ≈ 37 °C) y no inflamable. Junto con el disolvente se aañaden
otras sustancias denominadas activadores que ayudan a que la película se desprenda (los
activadores hidrolizan algunos de los grupos funcional
funcionales
es presentes en el ligante y ayudan a la
penetración del diclorometano). Entre los activadores más empleados se encuentran el amoniaco,
el agua, los ácidos fórmico y acético, así como diversas aminas. Las aminas además neutralizan el
ácido clorhídrico que se forma por hidrólisis del Cl2CH2. Como los activadores no son miscibles en
Cl2CH2 se añade metanol como co-solvente.
co
El Cl2CH2 por si solo no es eficaz para eliminar pinturas cuyo ligante es una resina epoxi o
un poliuretano. Esto se debe a que el disolvente
disolvente se evapora antes de penetrar por completo en la
película de pintura. La evaporación puede retardarse por adición de un pequeño porcentaje de
cera de parafina y de tolueno. Cuando se aplica el removedor, el enfriamiento que causa la
evaporación inicial del Cl2CH2 (ΔHvaporización> 0), provoca que la cera precipite formando una delgada
capa que reduce la velocidad de evaporación del disolvente.
Además de las sustancias mencionadas al removedor se le añade carboximetilcelulosa que
aumenta la adherencia del removedor
removedor,, inhibidores de la corrosión (aminas grasas que neutralizan
el ác. HCl, óxido de propileno en formulaciones libres de agua, alcóxidos metálicos entre otros) y
un detergente que ayuda a desprender el removedor y la película de pintura suelta. El
dodecilsulfato
fato de sodio es uno de los más empleados. El detergente además evita que se deposite
la cera sobre la superficie
rficie del metal (la cadena lipofílica
lipo a del detergente disuelve la cera).
4. Nuevos Solventes. Líquidos iónicos.
Cuando un compuesto iónico se encuentra
encuent en fase líquida se dispone de un líquido que
está formado exclusivamente por iones. El cloruro sódico disuelto en agua no es un líquido iónico
porque el agua es el disolvente molecular de los iones que forman la disolución. Sin embargo, el
cloruro sódico fundido es un líquido iónico porque es un líquido formado únicamente por iones. La
temperatura a la que este compuesto se encuentra en fase líquida es de unos 800°C,
800° demasiado
elevada para efectuar la mayor parte de las reacciones químicas. Además, es excesivamente
excesivament
reactivo para que se comporte como mero disolvente. Por ello, a pesar de ser un líquido iónico,
sus propiedades impiden que pueda emplearse como un medio para efectuar reacciones químicas.
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Las sales fundidas son líquidos que están constituidos por iones pero,
ro, debido a su elevada
temperatura de fusión, gran poder de corrosión y alta viscosidad, no pueden utilizarse como fase
líquida para efectuar reacciones químicas. Por esta razón, el término de líquido iónico no se utiliza,
a pesar de que formalmente lo son, para designar a las sales fundidas. Líquidos
íquidos iónicos, se designa
a otros compuestos quetambién son líquidos formados exclusivamente por iones pero sus
propiedades son muy diferentes a lasque tienen los líquidos procedentes de sales fundidas.
La singularidad de sus propiedades ha atraído la atención de científicos y ha impulsado su
estudio con el objetivo de explorar las posibilidades de este tipo de compuestos como un nuevo
medio líquido en el que efectuar reacciones químicas. La bibliografía científica lo mismo q
que la
literatura de patentes reserva el término líquido iónico para designar a los compuestos que están
formados exclusivamente por iones y que son líquidos a temperaturas moderadas (puede
considerarse que su límite superiores del orden de los 100ºC). Existen referencias de estetipo de
compuestos desde 1914 pero es en la segunda mitad del siglo XX cuando Hurley y Weir descubren
que se pueden sintetizar sales que son líquidas a temperatura ambiente.
Mezclando cloruro de alquilpiridinio con cloruro de aluminio se produce una reacción cuyo
resultado es un líquido iónico incoloro.Este descubrimiento permanece mucho tiempo como una
curiosidad sin suficiente interés para los químicos hasta que se van conociendo sus propiedades
singulares como líquidos y se inician los estudios
est
electroquímicos.
A medida que se van realizando estudios de diferentes reacciones químicas en líquidos
iónicos se ha puesto de manifiesto que su comportamiento es diferente al observado en medios,
(polares y apolares) convencionales. La atención que despiertanlos
despiertanlos primeros resultados de las
reacciones en líquidos iónicos impulsa la síntesis de este tipo de compuestos. Utilizando diferentes
precursores del catión y delanión se obtiene un gran número de compuestos cuya caracterización
pone de manifiesto la gran
an variedad de propiedades que ofrecen los líquidos iónicos.
En las pocas décadas en que se ha trabajado en la síntesis de líquidos iónicos se ha logrado
disminuirla temperatura necesaria para conseguir un líquido formado por iones desde los 800ºC,
el procedente de la fusión de cloruro sódico, hasta temperaturas inferiores a los -90ºC. Además, se
ha sustituido elentorno corrosivo que caracteriza a las sales fundidas por otro que, al ser mucho
más suave e inerte, es adecuado para efectuar reacciones químicas entre compuestos orgánicos.
Composición
Los diferentes líquidos iónicos están formados porun catión y un anión. La mayor parte de los
cationes tienen
en naturaleza aromática con átomos de nitrógeno en el anillo, heterociclos
nitrogenados, mientras que los aniones suelen
len estar constituido por diferentes elementos
químicos. Los líquidos iónicos más conocidos y utilizados corresponden a los sistemas formados a
partir decloruro de 1-etil--3-metilimidazolio/cloruro
metilimidazolio/cloruro de aluminio(III) y de cloruro de Nbutilpiridinio/cloruro de aluminio
uminio (III).
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Para facilitar su identificación se utilizala siguiente notación: (emin)Cl
(emin)Cl-AlCl
AlCl3 para el primero,
(Nbupy)Cl-AlCl3 y (emin)+ (Nbupy)+ para los cationes correspondientes a ambos líquidos iónicos.
En la Figura 2, se muestran diferentes cationes y en la figura 3 diferentes aniones con los
que se pueden construir un gran número de líquidos iónicos al combinar
combinarlos
los. Al disponer de un
gran número de aniones y decationes para diseñar los líquidos iónicos se puede elegirla
combinación más apropiada para que se adapte alas exigencias de una determinada aplicación. El
diseñador del líquido iónico dispone de un componente, el catión, principal responsable del
comportamiento químico y de otro, el anión, que aporta la mayor parte de las propiedades físicas.
¿Por qué son líquidos estos compuestos? Los líquidos iónicos son sales formadas por iones
muy asimétricos y de gran tamaño por lo que las fuerzas atractivas catión-anión
anión son más débiles
que las fuerzas que intervienenen las sales iónicas convencionales (sales ffundidas).
undidas). Cuando se van
uniendo los iones negativos decloro con los iones positivos de sodio se produce unelevado
empaquetamiento entre ellos para formar el cristal de cloruro sódico. Sin embargo, al partir de
dos iones poco uniformes y uno de ellos, el catión
ca
orgánico, muy asimétrico no puede lograrse un
empaquetamiento que dé lugar a una estructura compacta. Bastaun pequeño aporte de energía
para separar los anionesy los cationes que configuran el sólido y transformarloen un líquido. Este
pequeño aporte see logra cuando se expone a temperaturas próximas a las del ambiente.
Para fundir un cristal de cloruro sódico se necesita aportar una gran cantidad
cantida de energía,
hay que calentarlo a temperaturas superiores a 800°C,
800° para lograr la separación de los iones que
qu lo
forman. Un líquido iónico como (C14-mim)(PF6), tiene dos iones muy diferentes entre sí, que lo
+
conforman. La red cristalina a partir de iones tan diferentes como el (C14-mim)
(C14
y el (PF6)– se
realiza con una disposición de las moléculas en capas debido a la separación que implica la cadena
alquílica. Esta estructura puede destruirse fácilmente, por exposición a temperatura ambiente,
dando lugar a un líquido formado por sus iones.
Figura 2.
Distintos tipos de cationes componentes de Líquidos Iónicos.
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Figura 3. Distintos tipos de aniones componentes de Líquidos Iónicos.
Propiedades como disolventes
La elección de un disolvente como medio en el que efectuar una reacción química se
realiza en función deuna serie de características:
•
•
•
Intervalo de laa temperatura de operación.
Solubilidad de reactantes, catalizadores y productosde reacción.
Comportamiento ambiental.
A estas hay que añadir otros elementos representativos como seguridad, pureza
necesaria, costes de inversión y de operación, que deben analizarse
analizarse para seleccionar los
disolventes empleados en procesos de fabricación. Las posibilidades que tienen los líquidos
iónicos como disolventes alternativos a los disolventes moleculares dependen de las ventajas que
aporten para esta finalidad.
Una dee las propiedades más importantes y singulares de los líquidos iónicos es su baja
presión de vapor a presiones y temperaturas moderadas. Como su volatilidad es tan pequeña, se
les considera disolventes no volátiles. Datos tan importantes en disolventes orgánicos como los
valores de la presión de vapor, punto de ebullición, presión crítica o calor de vaporización, entre
otros, carecen de interés general en el caso de los líquidos iónicos y por ello no es necesario
realizar su determinación.
Un segundo grupo dee propiedades de los disolventes, tensión superficial, calor específico,
conductividad térmica, etc, tienen interés para realizar la transferencia de datos desde un
dispositivo experimental a los dispositivos que conducen al equipo comercial por lo que su medida
sólo se necesita cuando se abordan
abordan los problemas del cambio de escala en operaciones con
líquidos iónicos. Finalmente hay un tercer grupo de propiedades que es preciso conocer para
poder evaluar la adecuación de un líquido iónico como medio para llevar
var a cabo una determinada
reacción química. Estas propiedades se comentan a continuación y son muy sensibles a la pureza
del líquido iónico.
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Densidad.
Se ha medido esta propiedad físicapara la mayor parte de los líquidos iónicos ya que
cualquier aplicación
cación requiere conocer su valor. En general todos tienen mayor densidad que el
agua. Por ejemplo, (bmim)(PF6) tiene una densidad de 1,37g/cm3 a 20ºC. La densidad de los
líquidos iónicos puede modificarse cambiando la longitud de la cadena del sustituyente del anillo
imidazólico. A medida que crece el número de carbonos de la cadena disminuye la densidad.
Viscosidad.
La viscosidad es una propiedad que afecta a la difusión de los solutos y a importantes
parámetros técnicos de la operación como la agitación de la mezcla y el bombeo de los fluidos. Los
líquidos iónicos son, por su propia naturaleza iónica, mucho más viscosos que los medios de
reacción convencionales. El efecto de la temperatura en la
las viscosidades mucho más complicado
en los líquidos iónicos, no puede describirse con la ecuación de Arrhenius, que en los disolventes
moleculares. Sus coeficientes de viscosidada temperatura ambiente se encuentran entre 10 y 1000
centipoises. Por ejemplo, la viscosidad dinámica de (bmim)(PF6) es 330 cP a 20ºC. También
Tam
esta
propiedad se modifica con el número de carbonos del radical del anillo aromático. La viscosidad
aumenta alaumentar la longitud de la cadena del sustituyente del imidazol.
Punto de Fusión.
El punto de fusión establece el límite inferior del intervalo
valo de temperatura en el que puede
utilizarse el líquido iónico como disolvente. Sepuede disponer de líquidos iónicos en un intervalo
cercanoa los 300ºC ya que la temperatura de fusión en este tipo de compuestos varía desde 90ºC
hasta 200ºC. La baja presión de vapor junto al amplio intervalo de temperatura de los líquidos
iónicos constituye un gran atractivo para que sustituyan a los compuestos orgánicos volátiles
como disolventes y permitan desarrollar una química más limpia y sostenible.
Estabilidad Térmica.
La descomposición térmica define el límite superior del intervalo de temperatura en el que
pueden utilizarse. Muchos líquidos iónicos usados como disolventes son tan estables que el límite
superior de temperatura no constituye ningún obstáculo para su empleo como medio para
efectuar reacciones químicas. En general, la temperatura a la tiene lugar reacción química para
optimizar sus resultados es bastante más pequeña que la temperatura a la que se inicia el proceso
de descomposición del líquido iónico. La estabilidad térmica se establece como la temperatura a la
que se inicia el cambio en la curva de análisis termogravimétrico (TGA). Este criterio tiene la
ventaja de ser reproducible y de sencilla determinación pero con su aplicación no se garantiza que
la descomposición del líquido iónico sea despreciable. Los experimentos gravimétricos isotermos
aportan unos resultados más fiables para asegurar la estabilidad térmica, requisito imprescindible
para operar atemperaturas próximas al límite medido por TGA.
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Solubilidad.
Se dispone de un cuerpo de conocimiento que permite estimar el comportamiento de
solutos y disolventes moleculares y predecir la solubilidad. Aunque se dispone de una serie de
parámetros con los que seleccionar el disolvente apropiado para una determinada aplicación, el
más empleado para describir el comportamiento disolvente
disolvente-soluto es la polaridad. La forma de
abordar la polaridad en disolventes moleculares no puede extrapolarse a los líquidos iónicos por
que es preciso tener en cuenta las complejas interacciones entre soluto y disolvente mediante
coeficientes que expresen la contribución de cada una de ellas.
A partir de las medidas experimentales en distintos sistemas constituidos por
combinaciones moléculas-líquidos
líquidos iónicos se han calculado
calculado estos coeficientes. Sus valores aportan
información para seleccionar el disolvente adecuado para una aplicación determinada. Debido a
su naturaleza iónica y a su composición orgánica los líquidos iónicos son capaces de disolver
compuestos orgánicos, compuestos inorgánicos e incluso materiales poliméricos.
Toxicidad.
Las bajas presiones de vapor de los líquidos iónicos hacen que las medidas de su toxicidad
medidas de LD50 son adecuadas para conocer su efecto cuando se ingieren por la boca o por la
piel. Esta medida de la toxicidad muestra que hay grandes diferencias entre los distintos líquidos
iónicos y que sus valores son similares a los obtenidos con disolventes convencionales.
Peligros.
Algunos líquidos iónicos son reactivos y corrosivos (Por ejemplo
emplo los obtenidos a partir de
tricloruro
ro de aluminio), pero la gran mayoría son mucho más seguros que los disolventes
orgánicos. Se consideran compuestos no inflamables debido a subaja presión de vapor. Su
naturaleza no inflamable hace que disminuya considerablemente
considerablemente el riesgo de fuegos e incendios
que presentan los disolventes orgánicos utilizados en la industria.
Reactividad.
Algunos líquidos iónicos son sensibles, sufren modificaciones en su estructura o en su
comportamiento, al agua por lo que deben emplearse en ambientes secos, pero otros son
hidrofóbicos y pueden emplearse en atmósferas húmedas.
Ventajas de los líquidos iónicos frente a otros disolventes
La industria química actual está sometida a una gran presión social para que aporte
soluciones a los problemas ambientales que ocasionan los disolventes orgánicos caracterizados
por su volatilidad, toxicidad e inflamabilidad. Las dos principales razones que justifican el interés
por conocer, predecir el comportamiento y encontrar aplicaciones a loss líquidos iónicos derivan de
su carácter, propiedad común a todos ellos, no volátil y de la variedad de compuestos que pueden
obtenerse combinando aniones y cationes.
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La presión de vapor de los líquidos iónicos a temperaturas y presiones moderadas es tan
pequeña que pueden considerarse compuestos no volátiles. Esta propiedad es la principal
justificación del interés de la “Química Verde” por encontrar en la familia de los líquidos iónicos
disolventes que puedan sustituir a los compuestos orgánicos volátiles
es y desarrollar unos procesos
químicos más limpios y sostenibles. La baja presión de vapor de estos compuestos es una
característica que contrasta con las elevadas presiones de vapor de los disolventes orgánicos. Uno
de los problemas ambientales de los disolventes
solventes orgánicos es su elevado potencial de
contaminación de la atmósfera debido asu presión de vapor.
Con el empleo de líquidos iónicos, en lugar de disolventes orgánicos, se evita la
contaminación atmosférica debido a la enorme diferencia de volatilidades
idades entre estos dos tipos de
disolventes. El número de líquidos iónicos es de varios órdenes de magnitud superior al número de
disolventes moleculares, entre seiscientos y setecientos, utilizados en la industria. Cada uno de
estos líquidos iónicos tiene unas propiedades determinadas dependiendo del anión y del catión
que lo configuran. Como el número deposibles líquidos iónicos es tan elevado, puede diseñarse
uno que reúna las propiedades más adecuadaspara ser el disolvente “óptimo” de la reacción que
se pretende efectuar. Cada reacción química tiene unas características específicas por lo que su
ejecución en condiciones óptimas implica encontrar y sintetizar el disolvente apropiado.
Propiedades tales como punto defusión, densidad, viscosidad, capacidad de solvatación
s
o acidez
pueden seleccionarse alterando el anión y el catión.
Los líquidos iónicos reúnen varias propiedades — baja volatilidad, bajo punto de fusión,
elevada estabilidad térmica y química (condición imprescindible para su utilización como medio de
reacción), formación de sistemas polifásicos, elevada densidad y viscosidad, baja toxicidad, pocos
riesgos, etc— que aportan grandes ventajas frente a otros disolventes para que se utilicen como
fase líquida en la que efectuar reacciones químicas en condiciones
ndiciones de operación, presión y
temperatura, moderadas. Pero el aprovechamiento de estas ventajas potenciales para efectuar un
proceso químico a escala industrial está sujeto a dos condiciones previas. Una es su capacidad
para que pueda efectuarse en este
est medio la reacción química con resultados comparables a los
obtenidos con otros disolventes.
La otra condición la establece la economía y la protección ambiental. Es imprescindible
reciclar el líquido iónico debido al elevado coste de estos productos frente
fre
al coste de los
disolventes convencionales. ¿Es posible efectuar reacciones catalíticas en un líquido iónico? Se
dispone
pone de un gran número de líquidos
líquidos iónicos que son buenos disolventes de complejos de
metales de transición utilizados en catálisis homogénea
génea sin necesidad de modificar su
constitución, como ocurre con disolventes acuosos o fluorados, y a la vez, su capacidad de
coordinación es baja.
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Gracias a estas dos características se pueden utilizar catalizadores muy solubles en la fase
del líquido iónico sin que se dificulte, debido a la coordinación con el disolvente, el acceso de los
sustratos orgánicos al centro activo. A pesar de su naturaleza iónica estos disolventes no
reaccionan con las diferentes especies químicas presentes en el medio de reacción con lo que se
evita la alteración del proceso catalítico. Por tanto, es posible utilizar un líquido iónico como
medio de reacción y alcanzar resultados similares a los que se obtienen con disolventes
convencionales pero operando en condiciones más
ás suaves. Esta ventaja permite disminuir el
consumo de energía con el consiguiente descenso de la carga ambiental y ahorro económico.
¿Es posible separar los productos formados en la reacción del resto de compuestos de la
fase reactiva? Entre los líquidos
líquido iónicos que son buenos disolventes de complejos de metales de
transición hay un grupo que son inmiscibles con compuestos orgánicos no polares tales como
alcanos y éteres. Este comportamiento da lugar a la formación de un sistema bifásico a partir de
un sistema
istema catalítico homogéneo. Incluso hay algunos líquidos iónicos que son también inmiscibles
con agua introduciendo la posibilidad de formar sistemas trifásicos o métodos alternativos de
separación.
Además, en aquellos casos en que la mezcla de reacción es homogénea se puede crear un sistema
bifásico, una vez finalizada la reacción, por adición de un agente de extracción inmiscible en el
líquido iónico. ¿Es fácil separar el líquido iónico de otras fases? La densidad superior a la unidad
hace que el líquido
o iónicosea la fase más densa de los sistemas bifásicos. Como son bastante
viscosos comparados con los disolventes orgánicos, su separación de los compuestos orgánicos es
mucho más rápida que la separación que se produce entre dos disolventes de densidad similar.
s
Debido a la baja presión de vapor se pueden eliminar los productos de reacción por destilación sin
que sea necesario recurrir a complejas y costosas técnicas de purificación para eliminar los restos
de disolvente.
5. ¿Qué relación hay con las Propie
Propiedades Periódicas?
En el capítulo anterior se describió que las propiedades químicas de los elementos se
pueden observar por medio de sus configuraciones electrónicas.. Del mismo modo se describió que
tales propiedades varían en forma periódica al aumentar el número atómico (Z). De este hecho
podemos deducir que los elementos presentan otras variaciones en relación a sus características
físicas y químicas.
De lo descrito en el capítulo anterior, se sabe que las propiedades de los elementos son un
reflejo de las configuraciones electrónicas. Las cuales se pueden clasificar en:
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Relaciones de Tamaño.
- Volumen atómico.
- Radio atómico.
- Radio covalente.
- Radio iónico.
Relaciones de Energía.
- Potencial de Ionización (P.I.)
- Electronegatividad
idad (E.N.).
- Electropositividad.
- Electro afinidad.
Todas las relaciones anteriores se refieren específicamente a relaciones para átomos. Sin
embargo, existen muchas relaciones que siendo muy similares a las descritas, no están
relacionadas con átomos, sino
no que con moléculas o iones.
En ese sentido, es posible definir nuevas propiedades periódicas para moléculas o iones, a
partir de relaciones de tamaño o de energía. De ese modo se han podido describir relaciones que
se producen en una familia de molécul
moléculas,
as, iones o líquidos iónicos que dependen del tamaño de
una molécula, anión o catión, o de la energía de estos. Por ejemplo, se tienen relaciones entre la
cantidad de carbonos que tiene una molécula y la temperatura de ebullición de estas o la toxicidad
de las mismas. Esto ocurre específicamente en casos como la destilación de petróleo desde el cual
se producen muchos de los compuestos o solventes de uso cotidiano.
Por otro lado, en el caso de líquidos iónicos (IL) se han podido describir relaciones:
-
Entre
re el largo de una cadena lateral del catión respecto de la viscosidad del IL.
Entre el largo de una cadena lateral del catión respecto de la densidad del IL.
Entre el tipo de anión componente del IL y la viscosidad del IL.
Con respecto al largo de la cadena
cadena lateral del catión en un líquido iónico, se ha observado
que mientras más larga es esta cadena la densidad del líquido iónico completo tiende a crecer y de
la misma forma lo hace la viscosidad del líquido iónico. Por otro lado, respecto a relaciones de
energía, se tienen dos conceptos, electrofilia y nucleofilia, los cuales miden la capacidad de un de
un sistema de actuar como electrófilo o nucleófilo. En ese sentido, estos indicadores han sido
relacionados con la toxicidad de los mismos, y se ha demostrado
demost
que,, dependiendo del tipo de
sistema, nucleófilos o electrófilos, puede haber diferentes tendencias en la toxicidad, ya sea
creciente o decreciente. Por otro los mismos conceptos de electrofilia o nucleofilia, pueden ser
relacionados con constantes de velocidad, en donde a mayor electrofilia o nucleofilia, corresponde
un valor mayor de constante de velocidad.
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Nomenclatura de Líquidos Iónicos.
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Ejemplos de Formación de Líquidos Iónicos.
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