Los elementos de grupo 16

1. Los elementos de grupo 16 PROFESOR JOSE AVILA OXIGENO-OZONO-PEROXIDO DE HIDROGENO 2008

2. Elemento Masa molar Oxígeno 16,00 Azufre 32,06 Selenio 78,96 Telurio 127,60 Polonio 210,00 O, S y Se son bioelementos

3. 2008

4. Bioelementos Se consideran bioelementos a aquellos cuyos átomos forman parte de las moléculas que constituyen y que tienen una función fisiológica en los sistemas biológicos. ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS (en % de átomos) Cuerpo humanoAgua de marCorteza terrestre H 63H 66O 47 O 25.5 O 33Si 28 C 9.5Cl 0.33Al 7.9 N 1.4Na 0.28Fe 4.5 Ca 0.31Mg 0.03Ca 3.5 P 0.22S 0.017Na 2.5 Cl 0.08Ca 0.006 K 2.5 K 0.06K 0.006 Mg 2.2

5. Electronegatividad de los elementos del bloque p, grupo 16 2008

6. 2008

7. La molécula de oxígeno O2; oxígeno molecular; dioxígeno Se representa comunmente como O = O Sin embargo la unión no es covalente doble, ya que el oxígeno molecular es paramagnético. La “estructura de Pauling” (1935) con su “unión de tres electrones” explica el paramagnetismo y su carácter de birradical O :::O 2008

8. Oxígeno líquido (pe – 183 °C; 90 K) 2008

9. El descubrimiento del oxígeno Descripto por Scheele (Estocolomo, 1772), Priestley (Londres, 1774) y por Lavoisier (París, 1781), quien lo llamó “oxygene” tomando del griego “oxy” (ácido) y “gene” (generador, fuente), y describiendo: elemento + oxígeno = óxido óxido + agua = ácido S8 + 12 O2 => 8 SO3 SO3 + H2O => H2SO4 P4 + 5 O2 => 2 P2O5 P2O5 + 3 H2O => 2 H3PO4 2 N2 + 3 O2 => 2 N2O3 N2O3 + H2O => 2 HNO2

10. 6 CO2(g) + 6 H2O(l) => C6H12O6(s) + 6 O2(g) El oxígeno molecular constituye el 21 % del aire atmosférico seco La vida en el planeta se desarrolla sobre el ciclo del oxígeno Fotosíntesis  O2  Respiración El oxígeno molecular se origina (casi) exclusivamente por el proceso biológico de la fotosíntesis 2008

11. 2008

12. Presiones parciales de oxígeno aumentadas (hiperoxia) son tóxicas a los seres vivos Sobrevida (min) 106 104 102 Sobrevida de ratones 0.2 atm 18 meses 1 atm 33 horas 10 atm 30 min • 100 1000 • pO2 (kPa) 2008

13. Preparación del oxígeno • En el laboratorio • calentamiento del clorato de potasio 2 KClO3 KCl + 3 O2 • por electrólisis del agua acidulada H2O(l) O2(l) (oxidación anódica) 2. Industrialmente por destilación fraccionada del aire líquido (pe del N2 y del O2: -196 y –183 °C; 77 y 90 K) 2008

14. Reacciones del oxígeno molecularOxidaciones con oxígeno molecular 1. con compuestos inorgánicos simples 8H2S(g)+ 4 O2 (g) => S8 + 8H2O 4 Al (s) + 3 O2 (g) => 2 Al2O3 (s) C (s)+ O2 (g) => CO2(g) 2. de combustión (octano, en automóviles; etanol, en automóviles y en consumo humano) 2 C8H18 (g)+ 25 O2 (g) => 16 CO2(g) + 18H2O (g) 2 C2H5OH + 3 O2 => 2 CO2 + 3H2O 3. en la respiración animal (enzima citocromoxidasa) 4 H+(aq) + 4 e-(enzima) + O2(g) => 2H2O (l) 2008

15. 2008

16. Ozono • El ozono es un gas, alótropo del oxígeno, con una molécula lineal de 116.8° • Se forma alrededor de las chispas eléctricas y tiene olor picante. • El ozono es un poderoso oxidante; reacciona espontáneamente (cosa que el O2 no hace) con H2, metano, octano, y con constituyentes de las membranas celulares. Las reacciones son a veces explosivas. • Se utiliza como desinfectante (ozonizadores) 2008

17. El ozono se forma en grandes cantidades en la estratósfera (10 – 25 km de altura) por acción de la luz solar de 240 nm: • O2 ==> 2 O DH = 499 kJ • O + O2 ==> O3DH = - 42 kJ • La reacción de descomposición del ozono es producida por la luz solar de 290 nm y por CFC • O3 ==> O + O2 DH = 410 kJ • La capa de ozono (300 Unidades Dobson, 3 mm de gas a PTN sobre la superficie del planeta), tiene la importancia biológica de una “pantalla solar” para el UV-B (290-320 nm) hv: 240 nm hv: 290 nm 2008

18. El oxígeno y los óxidos solamente O2K, existe como anión (O2-) en solución H2O2, peróxido de hidrógeno; Na2O2, peróxido de sodio; BaO2, peróxido de bario Peróxidos orgánicos (ROOR) Prácticamente con todos los metales, metaloides y no metales. ONa2; O3Fe2; SO2 O2- superóxido O22- peróxido (–O–O–) O2- óxido (–O–)

19. El peróxido de hidrógenoHOOH; H2O2 Liquido azul pálido (densidad 1.44; pf: - 0.4° C; pe: 152 °C) Poderoso oxidante, ya que se descompone generando radical hidroxilo (HO•) y oxígeno atómico (O) y molecular (O2). Las soluciones comerciales se conocen como agua oxigenada, cuya concentración se expresa en volúmenes (de gas (O2), por ejemplo en litro/litro) liberados por la solución. La solución concentrada comercial al 30 % tiene 100 volúmenes, y una concentración de 8.8 M.

20. El agua oxigenada se utiliza masivamente como desinfectante (3 %, 10 vol), y para decolorar el cabello (6 %, 20 vol). • Tiene usos industriales como oxidante en el tratamiento de efluentes contaminados biológicamente (igual que el NaOCl). • Se utiliza en el laboratorio como reactivo muy sensible para detectar metales, y en el laboratorio forense para detectar manchas de sangre (el hierro de la hemoglogina de la sangre) 2008

21. El H2O2, en una reacción catalizada por iones metálicos (Cu2+, Fe 2+/3+, Co2+, etc.) reacciona con el luminol, oxidándolo a un producto quimioluminiscente 2008

22. El oxígeno como base conceptual de la química inorgánica (Lavoisier, 1786) No metal + Oxígeno = Óxido (de no-metal) S° + O2 SO2 4 P° + 3 O2 P4O6 Óxido (de no-metal) + Agua = Ácido SO2 + H2O  H2SO3 P4O6 + 6 H2O  4 H3PO3 Ácido + Base = Sal + Agua 2008

23. El oxígeno como base conceptual de la química inorgánica (Lavoisier, 1786) Metal + Oxígeno = Óxido (de metal) 4 Na° + O2 2 Na2O 2 Ba° + O2 2 BaO Óxido (de metal) + Agua = Base (álcali) Na2O + H2O  2 NaOH BaO + H2O  Ba(OH)2 Base + Ácido = Sal + Agua 2008

24. MUCHAS GRACIAS 2008