índice en PDF - Editorial Síntesis
Anuncio
LA QUÍMICA INORGÁNICA EN REACCIONES PROYECTO EDITORIAL BIBLIOTECA DE QUÍMICAS Director: Carlos Seoane Prado Catedrático de Química Orgánica Universidad Complutense de Madrid Queda prohibida, salvo excepción prevista en la ley, cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública y transformación de esta obra sin contar con autorización de los titulares de la proNO fotocopies el libro piedad intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (arts. 270 y sigs. Código Penal). El Centro Español de Derechos Reprográficos (www.cedro.org) vela por el respeto de los citados derechos. LA QUÍMICA INORGÁNICA EN REACCIONES Gabino A. Carriedo Consulte nuestra página web: www.sintesis.com En ella encontrará el catálogo completo y comentado Diseño de cubierta: JV Diseño gráfico © Gabino A. Carriedo © EDITORIAL SÍNTESIS, S.A. Vallehermoso, 34 - 28015 Madrid Teléf.: 91 593 20 98 Depósito Legal: M. 48.822-2010 ISBN: 978-84-975671-7-6 Impreso en España - Printed in Spain Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sanciones penales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir, registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente, por cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio, sea mecánico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o por cualquier otro, sin la autorización previa por escrito de Editorial Síntesis, S. A. ÍNDICE INTRODUCCIÓN.......................................................................................................... 15 PARTE I: ELEMENTOS REPRESENTATIVOS 1. LOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS (E). CARACTERES GENERALES Y TIPOS DE COMPUESTOS.................................................... Introducción............................................................................................................... 1.1. El hidrógeno ................................................................................................... 1.2. Grupo 18. Los gases nobles .......................................................................... 1.3. Grupo 17. F, Cl, Br y I. Los halógenos ....................................................... 1.4. Grupo 16. O, S, Se, Te y Po.......................................................................... 1.4.1. Oxígeno............................................................................................... 1.4.2. Azufre ................................................................................................ 1.4.3. Se, Te y Po.......................................................................................... 1.5. Grupo 15 ......................................................................................................... 1.5.1. Nitrógeno............................................................................................ 1.5.2. Fósforo................................................................................................ 1.5.3. Arsénico, antimonio y bismuto........................................................ 1.6. Grupo 14 ......................................................................................................... 1.6.1. Carbono .............................................................................................. 1.6.2. Silicio................................................................................................... 1.6.3. Ge, Sn y Pb......................................................................................... 1.7. Grupo 13 ......................................................................................................... 1.7.1. Boro..................................................................................................... 1.7.2. Al, Ga, In y Tl.................................................................................... 1.8. Grupo 12. Zn, Cd y Hg ................................................................................. 1.9. Grupos 2 (Be, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra) y 1 (Li, Na, K, Rb y Cs) ................. 1.10. El carácter químico de los elementos ......................................................... 1.11. La regla de la diagonal.................................................................................. Bibliografía................................................................................................................. 19 20 21 22 24 29 29 32 36 39 40 42 47 51 52 54 56 60 60 64 68 70 72 75 75 6 La Química Inorgánica en reacciones 2. E(H). COMPUESTOS CON HIDRÓGENO ...................................................... 2.1. Los compuestos con hidrógeno.................................................................... 2.2. Estabilidad térmica........................................................................................ 2.3. Reactividad general de los compuestos con hidrógeno............................ 2.4. Reacciones sin cambios en los estados de oxidación ................................ 2.4.1. Reacciones de adición....................................................................... 2.4.2. Reacciones de transferencia de protones....................................... 2.5. Reacciones de oxidación-reducción ............................................................ 2.5.1. Reactividad de los compuestos de hidrógeno frente al oxígeno. 2.5.2. Reactividad de los compuestos de hidrógeno frente a los halógenos................................................................................... 2.5.3. Reacciones de eliminación de hidrógeno....................................... 2.5.4. Reducción de los compuestos de hidrógeno con metales y otros elementos............................................................................... 2.6. Estudio de las reacciones entre compuestos de hidrógeno...................... 2.7. Reacciones de formación de compuestos con hidrógeno......................... 2.7.1. La reacción de los elementos con H2 .............................................. 2.7.2. Protonación de combinaciones binarias ......................................... 2.7.3. Intercambio H/X ............................................................................... 2.7.4. Otras reacciones de formación de compuestos de hidrógeno ..... Bibliografía................................................................................................................. 3. E(X). HALOGENUROS ........................................................................................ 3.1. Los halogenuros de los elementos............................................................... 3.1.1. Estructura y enlace............................................................................ 3.2. Estabilidad térmica........................................................................................ 3.3. Reactividad general de los halogenuros ..................................................... 3.4. Reacciones sin cambios en los estados de oxidación de E....................... 3.4.1. Reacciones de adición de iones halogenuro (formación de halógeno-complejos).................................................................... 3.4.2. Reacciones de transferencia de halógeno ...................................... 3.4.3. Reacciones de intercambio de halógeno........................................ 3.4.4. Reacciones con eliminación de HX ................................................ 3.4.5. Reacciones de sustitución de halogenuro ...................................... 3.4.6. La química de la coordinación de los halogenuros de los elementos metálicos............................................................... 3.5. Reacciones de oxidación y reducción ......................................................... 3.5.1. Reacciones redox con agua.............................................................. 3.5.2. Reducción de halogenuros con hidrógeno..................................... 3.5.3. Reducción de halogenuros con el elemento E .............................. 3.5.4. Reducción de halogenuros con elementos metálicos ................... 3.5.5. Oxidación de halogenuros con halógenos...................................... 3.5.6. Oxidación de halogenuros con oxígeno ......................................... 3.6. Reacciones de preparación de halogenuros ............................................... 3.6.1. Reacción directa de los halógenos con los elementos .................. 77 78 79 84 85 85 86 91 92 96 102 107 111 112 112 115 117 120 121 123 124 124 126 129 130 131 133 134 135 144 146 147 148 150 150 152 152 153 154 155 Índice 3.6.2. Reacción de los elementos con halogenuros de hidrógeno ......... 3.6.3. Halogenación de compuestos de hidrógeno .................................. 3.6.4. Transformación de halogenuros ...................................................... 3.6.5. Halogenación de óxidos ................................................................... 3.6.6. Halogenación con HX en medio acuoso (obtención de hidratos) ........................................................................................ 3.6.7. Deshidratación de halogenuros hidratados ................................... 3.6.8. Reacciones de precipitación de halogenuros................................. 3.6.9. Síntesis de fluoruros (agentes de fluoración) ................................ 3.6.10. Otros métodos de síntesis de halogenuros..................................... Bibliografía................................................................................................................. 4. E(O). ÓXIDOS ......................................................................................................... 4.1. Compuestos con oxígeno. Los óxidos de los elementos........................... 4.1.1. Estructura y enlace............................................................................ 4.2. Estabilidad de los óxidos. Comportamiento frente al calor..................... 4.3. Reactividad general de los óxidos .............................................................. 4.3.1. Reacciones de los óxidos con agua ................................................. 4.3.2. Reacciones de los óxidos con agua en medio básico .................... 4.3.3. Reacciones de los óxidos con ácidos en medio acuoso ................ 4.3.4. Reacciones de los óxidos con compuestos próticos anhidros...... 4.3.5. Reacciones ácido-base entre óxidos ............................................... 4.3.6. El carácter ácido/base de los óxidos en los grupos de la Tabla Periódica ............................................................................................. 4.4. Reacciones con cambios en los estados de oxidación de E ..................... 4.4.1. Química redox en medio acuoso ..................................................... 4.4.2. Oxidación de óxidos con oxígeno ................................................... 4.4.3. Reacciones de óxidos con halógenos.............................................. 4.4.4. Reducción de óxidos con H2 ............................................................ 4.4.5. Reducción de óxidos con el elemento E ........................................ 4.4.6. Reducción de óxidos con elementos metálicos. Metalotermias.. 4.4.7. Reducción de óxidos con carbono. Carbotermias ........................ 4.4.8. Reacciones redox entre óxidos........................................................ 4.5. Reacciones de óxidos con halogenuros ...................................................... 4.6. Reacciones de preparación de óxidos ......................................................... 4.6.1. Reacciones de los elementos con oxígeno ..................................... 4.6.2. Reacciones de elementos con ácidos oxidantes ............................ 4.6.3. Deshidratación de hidroxi-compuestos .......................................... 4.6.4. Descomposición térmica de oxosales ............................................. 4.6.5. Protonación de oxosales ................................................................... 4.6.6. Transformación de unos óxidos en otros........................................ 4.6.7. Otros métodos de formación de óxidos. Síntesis por etapas ....... 4.7. Oxohalogenuros............................................................................................. 4.7.1. Estabilidad térmica de los oxohalogenuros ................................... 4.7.2. Reactividad general de oxohalogenuros ........................................ 159 160 160 162 164 164 165 166 166 167 169 170 170 172 176 177 184 186 188 192 194 195 196 198 199 201 201 203 206 207 208 210 210 214 215 216 217 218 218 220 221 221 7 8 La Química Inorgánica en reacciones 4.7.3. Reacciones de formación de oxohalogenuros ............................... 222 Bibliografía................................................................................................................. 224 5. E(OH), E(O)(OH). HIDROXICOMPUESTOS ................................................. 5.1. Los hidroxicompuestos ................................................................................. 5.2. Hidróxidos y óxidos hidratados ................................................................... 5.2.1. Comportamiento frente al calor...................................................... 5.2.2. Reacciones con agua, ácidos y bases .............................................. 5.2.3. Reacciones de obtención de hidróxidos y óxidos hidratados ...... 5.3. Homo-hidroxiácidos ...................................................................................... 5.3.1. Estabilidad y deshidratación............................................................ 5.3.2. Reacción con agua, ácidos y bases .................................................. 5.3.3. Reacciones de formación de los homo-hidroxiácidos .................. 5.4. Oxoácidos ....................................................................................................... 5.4.1. Estabilidad.......................................................................................... 5.4.2. Deshidratación. Condensación ........................................................ 5.4.3. Reactividad general de los oxoácidos............................................. 5.4.4. Carácter redox de los oxoácidos ..................................................... 5.4.5. Reacciones de formación de oxoácidos.......................................... Bibliografía................................................................................................................. 225 226 227 228 229 230 232 233 235 236 237 239 240 243 248 256 263 6. M[E-O]. OXOSALES ............................................................................................. 6.1. Oxosales .......................................................................................................... 6.1.1. Aspectos estructurales y de enlace ................................................. 6.2. Estabilidad térmica........................................................................................ 6.2.1. Deshidratación de sales hidratadas................................................. 6.2.2. Condensación de hidrógeno-oxosales............................................. 6.2.3. Reacciones de descomposición........................................................ 6.2.4. Descomposición de sales amónicas................................................. 6.3. Reactividad general de las oxosales ............................................................ 6.3.1. Reacciones de adición o desplazamiento de óxidos ..................... 6.3.2. Comportamiento frente al agua. Solubilidad y disociación iónica ................................................................................................... 6.3.3. Reacciones con ácidos ...................................................................... 6.3.4. Reacciones de oxidación-reducción de las oxosales ..................... 6.4. Reacciones de formación de oxosales......................................................... 6.4.1. Reacciones de los elementos con agua en medio básico ............. 6.4.2. Obtención de oxosales a partir de oxoácidos ................................ 6.4.3. Reacciones de precipitación............................................................. 6.4.4. Transformaciones redox de oxosales .............................................. 6.4.5. Reacciones entre óxidos ................................................................... 6.4.6. Otros métodos de preparación de oxosales ................................... Bibliografía................................................................................................................. 265 266 267 273 274 276 277 282 283 284 286 292 294 299 299 302 304 305 307 307 310 Índice 7. E(E´). COMBINACIONES BINARIAS .............................................................. 7.1. Las combinaciones binarias.......................................................................... 7.2. Sulfuros ........................................................................................................... 7.2.1. Estabilidad térmica y reacción con oxígeno .................................. 7.2.2. Reacción con agua y con ácidos protónicos................................... 7.2.3. Otras reacciones de los sulfuros ..................................................... 7.2.4. Reacciones de formación de sulfuros ............................................. 7.3. Nitruros y azidas ............................................................................................ 7.3.1. Estabilidad térmica y frente al oxígeno.......................................... 7.3.2. Reactividad frente al agua y los ácidos .......................................... 7.3.3. Otras reacciones de nitruros y azidas ............................................. 7.3.4. Reacciones de formación de nitruros y azidas .............................. 7.4. Carburos.......................................................................................................... 7.4.1. Estabilidad térmica y frente al oxígeno.......................................... 7.4.2. Reacciones con agua y con ácidos................................................... 7.4.3. Reacciones de formación ................................................................. 7.5. Compuestos interlaminares de grafito ........................................................ 7.6. Siliciuros.......................................................................................................... 7.7. Boruros ........................................................................................................... Bibliografía................................................................................................................. 311 312 312 314 315 317 318 321 323 324 325 326 329 329 330 331 331 333 334 335 8. REACCIONES DE OBTENCIÓN DE LOS ELEMENTOS. (E)................... 8.1. Estado natural de los elementos.................................................................. 8.2. Reacciones generales de obtención de los elementos............................... 8.3. Obtención de hidrógeno ............................................................................... 8.4. Obtención de los halógenos ......................................................................... 8.4.1. Obtención de flúor........................................................................ 8.4.2. Obtención de cloro ....................................................................... 8.4.3. Obtención de bromo y iodo......................................................... 8.5. Obtención de los elementos del grupo 16 .................................................. 8.6. Obtención de los elementos del grupo 15 .................................................. 8.7. Obtención de los elementos del grupo 14 .................................................. 8.8. Obtención de los elementos del grupo 13 .................................................. 8.9. Obtención de cinc, cadmio y mercurio ....................................................... 8.10. Obtención de los elementos del grupo 2 .................................................... 8.11. Obtención de los elementos del grupo 1 .................................................... Bibliografía................................................................................................................. 337 338 338 339 341 341 342 344 344 348 350 351 353 354 355 356 PARTE II: ELEMENTOS DE TRANSICIÓN 9. LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN Y SUS COMPUESTOS ................... 359 9.1. Los elementos de transición ......................................................................... 360 9.2. Capacidad de enlace. Configuraciones electrónicas ................................. 360 9 10 La Química Inorgánica en reacciones 9.2.1. Estado elemental .............................................................................. 9.2.2. Valencias y estados de oxidación..................................................... 9.2.3. Índices de coordinación.................................................................... 9.2.4. Formación de enlaces directos metal-metal................................... 9.2.5. El carácter químico. Diagramas de estados de oxidación............ 9.3. Los compuestos de los elementos de transición ........................................ Bibliografía................................................................................................................. 361 362 365 365 366 375 375 10. HALOGENUROS DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN. M(X)........ 10.1. Los halogenuros de los elementos de transición ....................................... 10.1.1. Halogenuros binarios........................................................................ 10.1.2. Halogenuros hidratados ................................................................... 10.1.3. Halogenuros clusters......................................................................... 10.2. Estabilidad de los halogenuros de los elementos de transición............... 10.2.1. Eliminación de halógeno (deshalogenaciones) ............................. 10.2.2. Desproporciones................................................................................ 10.3. Reactividad de los halogenuros de los elementos de transición ............. 10.3.1. Adición simple con formación de complejos................................. 10.3.2. Sustitución de los átomos de halógeno........................................... 10.3.3. Reacción con agua............................................................................. 10.3.4. Química redox ................................................................................... 10.4. Obtención de los halogenuros de los elementos de transición................ 10.4.1. Reacción directa de los metales de transición con los halógenos............................................................................................ 10.4.2. Reacción de halogenación con HX................................................. 10.4.3. Halogenación con HX acuosos (obtención de hidratos) ............. 10.4.4. Deshidratación de halogenuros hidratados ................................... 10.4.5. Reacciones de transformación de halogenuros ............................. 10.4.6. Reacciones de precipitación............................................................. 10.4.7. Otras reacciones menos generales .................................................. Bibliografía................................................................................................................. 377 378 378 384 385 387 388 389 390 391 392 393 398 398 11. M(O). ÓXIDOS DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN......................... 11.1. Óxidos de los elementos de transición........................................................ 11.1.1 Composición, estructura y enlace.................................................... 11.1.2. Estabilidad y comportamiento frente al calor ............................... 11.1.3. Reactividad general de los óxidos de los elementos de transición ....................................................................................... 11.1.4. Reacciones de obtención de los óxidos de los elementos de transición ....................................................................................... 11.2. Oxohalogenuros de los elementos de transición ....................................... 11.2.1. Reactividad y preparación de oxohalogenuros ............................. Bibliografía................................................................................................................. 399 401 402 403 404 407 407 408 411 412 412 420 424 431 439 441 443 Índice 12. M(E). COMBINACIONES BINARIAS NO OXIGENADAS DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN ....................................................... 12.1. Combinaciones binarias de los elementos de transición .......................... 12.2. Hidruros de los elementos de transición .................................................... 12.2.1. Composición, estructura y enlace.................................................... 12.2.2. Reactividad general........................................................................... 12.2.3. Reacciones de formación de hidruros ........................................... 12.3. Sulfuros de los elementos de transición...................................................... 12.3.1. Composición, estructura y enlace.................................................... 12.3.2. Estabilidad y reactividad .................................................................. 12.3.3. Obtención de sulfuros....................................................................... 12.4. Nitruros, carburos, siliciuros y boruros. Compuestos intersticiales ........ 12.5. Aleaciones de los elementos de transición................................................. Bibliografía................................................................................................................. 445 446 446 448 450 451 452 453 454 456 458 461 462 13. M(EO), M´(MO). OXOSALES Y METALAOXOSALES DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN ....................................................... 13.1. Oxosales y metalaoxosales ........................................................................... 13.2. Oxosales de los elementos de transición .................................................... 13.2.1. Comportamiento térmico ................................................................. 13.2.2. Comportamiento en disolución acuosa .......................................... 13.2.3. Comportamiento redox .................................................................... 13.2.4. Reacciones de obtención de oxosales............................................. 13.3. Metalaoxosales de los elementos de transición ......................................... 13.3.1. Tipos de metalaoxoaniones y estructuras ...................................... 13.3.2. Reacciones de protonación de metalaoxoaniones ........................ 13.3.3. Reacciones de oxidación-reducción................................................ 13.3.4. Reacciones de formación de sales de oxoaniones mononucleares ................................................................................... 13.3.5. Reacciones de formación de sales de poli-metalaoxoaniones..... Bibliografía................................................................................................................. 478 480 482 14. REACCIONES DE OBTENCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN. (M) .......................................................................................... 14.1. Estado natural y abundancia de los elementos de transición .................. 14.2. Reacciones generales de obtención de los metales ................................... 14.3. Obtención de los elementos del grupo del Sc y los lantánidos................ 14.4. Obtención de los elementos del grupo del titanio..................................... 14.5. Obtención de los elementos del grupo del vanadio .................................. 14.6. Obtención de los elementos del grupo del cromo..................................... 14.7. Obtención de los elementos del grupo del manganeso ............................ 14.8. Obtención del hierro ..................................................................................... 14.9. Obtención de Cu, Co y Ni ............................................................................ 14.10. Obtención de Ag y Au.................................................................................. 483 484 485 486 487 487 488 489 490 492 494 463 464 464 465 466 467 468 471 472 474 476 11 12 La Química Inorgánica en reacciones 14.11. Obtención de los elementos del grupo del platino.................................... 494 Bibliografía................................................................................................................. 495 15. (MLn). LOS COMPUESTOS DE COORDINACIÓN...................................... 15.1. Los compuestos de coordinación................................................................. 15.1.1. Índice de coordinación, estado de oxidación y valencia mixta ... 15.1.2. Tipos de ligandos............................................................................... 15.1.3. Observaciones de carácter general en la química de la coordinación ............................................................................. 15.1.4. Complejos de interés en la química de los elementos de transición ....................................................................................... 15.2. La configuración electrónica de los complejos .......................................... 15.2.1. Complejos mononucleares ............................................................... 15.2.2. Complejos dinucleares con enlaces M-M....................................... 15.3. Relaciones estructura-reactividad ............................................................... 15.4. Estabilidad de los complejos. Efecto quelato y macrocíclico .................. 15.4.1. Factores de los que depende la estabilidad de los complejos ..... 15.5. Reactividad general de los compuestos de coordinación ......................... 15.5.1. Reacciones de isomerización ........................................................... 15.5.2. Reacciones de adición/eliminación ................................................. 15.5.3. Reacciones de sustitución................................................................. 15.5.4. Reacciones de transferencia de electrones .................................... 15.5.5. Reacciones sobre los ligandos coordinados. Efecto plantilla ...... 15.5.6. Reacciones básicas de los complejos dinucleares con enlaces M-M ............................................................................... 15.6. Reacciones de formación de complejos...................................................... 15.6.1. Reacciones a partir de halogenuros MXn ...................................... 15.6.2. Reacciones a partir de otros complejos.......................................... 15.6.3. Reacciones a partir de otros compuestos....................................... 15.6.4. La síntesis diseñada de complejos................................................... 15.6.5. Formación de complejos dinucleares con enlaces M-M............... Bibliografía................................................................................................................. 497 498 499 501 540 540 540 543 545 546 548 548 16. LANTÁNIDOS Y ACTÍNIDOS ........................................................................... 16.1. Los elementos del bloque f .......................................................................... 16.2. Capacidad de enlace y tipos de compuestos .............................................. 16.3. Carácter químico de los elementos ............................................................. 16.4. Halogenuros de los lantánidos y actínidos ................................................. 16.4.1. Estabilidad y reactividad de los halogenuros................................. 16.4.2. Reacciones de obtención de los halogenuros ................................ 16.5. Óxidos de los lantánidos y actínidos ........................................................... 16.5.1. Reactividad general de los óxidos................................................... 16.5.2. Reacciones de obtención de óxidos ................................................ 16.6. Hidroxicompuestos de los lantánidos y actínidos...................................... 551 552 553 557 558 559 561 563 564 565 567 503 505 510 510 512 515 518 520 521 522 524 528 533 538 Índice 16.7. Química acuosa y oxosales ........................................................................... 16.8. Hidruros de los lantánidos y actínidos........................................................ 16.9. Carburos, siliciuros y boruros ...................................................................... 16.10. Obtención de los elementos ......................................................................... Bibliografía................................................................................................................. 568 570 571 572 573 APÉNDICE 1. Tablas de datos de los elementos ....................................................... 575 APÉNDICE 2. Estructuras sólidas representativas.................................................... 597 Tabla periódica de los elementos................................................................................... 606 13
