Familia II y Familia II
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Prentice-Hall © 2002
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Configuración electrónica: [GN] ns1
Posibilidades químicas:
A+
A-
Enlace covalente
Alcalinos
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Li Na K Rb Cs Fr
Z 3 11 19 37 55 87
conf.electrónica [He]2s
1
[Ne]3s
1
[Ar]4s
1
[Kr]5s
1
[Xe]6s1 [Xe]7s1
Peso Atómico 6.941 22.989 39.098 85.467 132.905 (223)
Volumen Atómico 13.1 23.7 45.3 55.9 70.0 ---Densidad (g/ml) 0.534 0.968 0.856 1.532 1.900 ---Punto de fusión (ºC) 180.54 97.82 63.2 39.0 28.5 (27)
Punto de ebullición (ºC) 1347 881 756.5 688 705 --1er Pot. de Ionización (kJ/mol) 520.2 495.8 418.8 403.0 375.7 (375)Radio atómico Å 1.549 1.896 2.349 2.48 2.67 ---Radio iónico Å 0.60 0.95 1.33 1.48 1.69 1.76Electronegatividad (P) 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 0.7
Potencial normal Eº v. M+/M v -3.02 -2.711 -2.922 -2.924 -2.923 ----Calor de hidratación (kJ/mol) 520 405 323 301 3. 256 ---
Abundancia % 6.5.10-3
2.83 2.59 11.10-2
7.10-4
Isótopos (abundancia %)6 (7,42)7 (92,58)
23 (100)39 (93,078)40 (0,0118)41 (6,9102)
85 (72,15)87 (27,85)
133 (100) 223 (100)
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E S
T
R O N C
I O
B A R I O
C O
B R E
S O
D I O
P O
T A
S I O
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Estado natural (fuentes)
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•Los descubrimientos son recientes:
–El sodio y el potasio se descubrieron por medio deelectrólisis en 1807.
–El cesio (1860) y el rubidio (1861) se identificaron comonuevos elementos en sus espectros de emisión.
–El francio (1939) fue aislado en los productos de ladesintegración radiactiva del actinio.
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Obtención
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Obtención
Electrólisis de NaCl fundido – Reacción anódica
• Cl- → ½ Cl2 + e-
– Reacción catódica• Na+ + e- → Na(l)
88398 Na
--≅600 NaCl + Na2CO3
--806 NaCl
PE(ºC)PF (ºC)Sustancia
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Celda Downs
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Usos
• Litio:
– Aleaciones de Li-Al-Mg para la
industria aeronáutica y aereoespacial. – Ánodo de baterías.
• El Li2CO3 es inestable respecto al óxido y se utiliza en eltratamiento de las psicosis maníaco-depresivas.
• Sodio:
• El sodio como agente reductor:
KCl(l) + Na(l)→
2 NaCl(l) + K(g) TiCl4 + 4 Na→
Ti + 4 NaCl• Intercambiador de calor en reactores nucleares.
• Lámparas de vapor de sodio.
• El Na2CO3 se utiliza principalmente en la fabricación de vidrio
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Na: Compuestos importantes
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Reacciones del Proceso Solvay
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Reacciones del Proceso Solvay
• NaCl + NH3 + H2O + CO2 NH4Cl + NaHCO3 (1)salmuera amoniacal
• 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O↑ (calentamiento, 150ºC) (2)
cenizas livianas• CaCO3 → CaO + CO2↑ (calentamiento, 1100ºC) (3)
• CaO + H2O → Ca(OH)2 (4)cal viva cal apagada
• 2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2 NH3↑ + 2 H2O (5)
• Na2CO3(s) + H2O → Na2CO3·H2O (6)
cenizas livianas
• Na2CO3·H2O → Na2CO3 + H2O↑ (descomposición térmica) (7)cenizas pesadas
2 NaCl + CaCO3 → CaCl2 + Na2CO3
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Grupo 2. Metales alcalinotérreos
La esmeralda se basa en el
mineral berilo: 3BeO·Al2O3
·6SiO2 pero con impurezas deCr(III)
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Configuración electrónica: [GN] ns2
Posibilidades químicas:
A+; A 2+
A-
Enlace covalente
Alcalinoterreos
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Be Mg Ca Sr Ba Ra
Z 3 11 19 37 55 87c on f . e l e c t r ó n i c a [ He ] 2 s
2 [ Ne ] 3 s
2 [ Ar ] 3 4s
2 [ Kr ] 5 s
2 [ Xe ] 6 s2 [ Xe ] 7 s
2
Pe s o At ó mi c o 9 . 0 1 2 2 4 . 3 0 5 4 0 . 0 8 0 8 7 . 6 2 0 1 3 7. 3 4 0 2 2 6. 0 2 5Vo l u me n At ó mi c o 4 . 4 8 1 4 . 0 2 6 . 3 3 3 . 6 3 6 . 5 4 5 . 2De n s i d a d g / ml 1 . 8 5 1 . 7 4 1 . 5 5 2 . 6 0 3 . 7 8 5 . 0Pu n t o d e f u s i ó n º C 1 2 87 6 5 0 8 4 3 7 7 0 7 1 0 9 6 0Pu n t o d e e b u l l i c i ó n º C 2 5 00 1 1 05 1 4 83 1 3 5 0 1 7 70 1 1 4 01
e r Po t e nc i a l d e I o ni z a c i ó n
e V9 . 3 20 7 . 6 44 6 . 1 11 5 . 6 92 5 . 2 10 5 . 2 8
2 º P o t e nc i a l d e I o ni z a c i ó ne V
1 8. 2 06 15 . 0 31 11 . 8 6 8 1 1. 0 27 10 . 0 01 10 . 1 0
t o t a l 2 7. 5 26 2 2. 6 75 1 7. 9 79 1 6. 7 19 1 5. 2 11 1 5. 3 8Ra d i o a t ó mi c o Å 1 . 1 13 1 . 5 9 8 1 . 9 73 2 . 1 51 2 . 1 73 - - -Ra d i o i ó ni c o ( +2 ) Å 0 . 3 1 0 . 6 5 0 . 9 9 1 . 1 3 1 . 3 5 1 . 4 0El e c t r o ne ga t i v i d a d ( P ) 1 . 5 1 . 2 1 . 0 1 . 0 0 . 9 - - -Po t e nc i a l n or ma l Eº v .M2+/ M v
- 1 . 8 5 - 2 . 3 7 - 2 . 8 7 - 2 . 8 9 - 2 . 9 1 - 2 . 9 2
Ca l o r d e h i d r a t a c i ó n Kj /
mo l
- - - 1 92 5 1 65 3 1 48 5 1 27 6 - - -
Isótopos (abundancia %) 9 (100) 24 (78,60) 25 (10,11) 26 (11,29)
40 (96,9667) 42 (0,64) 43 (0,145) 44 (2,06) 46 (0,0033) 48 (0,185)
84 (0,56) 86 (9,86) 87 (7,02) 88 (82,56)
130 (0,101) 132 (0,097) 134 (2,42) 135 (6,59) 136 (7,81) 137 (11,32) 138 (71,662)
226 (100)
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•Formas de presentación: A2+
–Carbonatos, sulfatos y silicatos.•Los óxidos e hidróxidos sólo son un poco solubles enagua:
–Básicos o alcalinos.
•Los compuestos no se descomponen al calentarse:
–Este es el origen de la denominación “alcalinotérreos”.
•Los metales más pesados son más reactivos y sonsimilares a los metales del Grupo 1
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Relaciones diagonales
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Berilio
• Bastante inerte respecto del aire y el agua.• El BeO no reacciona con el agua, mientras que los
otros óxidos forman hidróxidos.• El Be y el BeO se disuelven en disoluciones muy básicas para formar el ion BeO2
2- (por lo tanto, sonácidos).
• El BeCl2 y el BeF2 son malos conductores de laelectricidad en estado fundido: – Por tanto, son sustancias más covalentes que sólidos
iónicos.
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Cloruro de berilio
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Proceso Dow para la obtención de Mg
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Electrólisis del MgCl2 fundido
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Descomposición de CaCO3 (caliza)
CaO + H2O→ Ca(OH)2
Cal apagada
En el apagado de la cal:
CaCO3
→ CaO + CO2
Cal viva
En el horno de caliza:∆
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Estalactitas y estalagmitas
CO2 + H2O→
H3O+
+ HCO3
-
K a = 4,4·10-7
HCO3- + H2O→ H3O
+ + CO32-
K a = 4,7·10-11
CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)→ Ca(HCO3)2(aq)
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Otros compuestos
• Yeso, CaSO4·2H2O: – Yeso cocido o yeso mate CaSO4·½H2O por
calentamiento del yeso. – La aplicación más importante es para obtener panelescon los que se recubren paredes interiores y tabiques enla construcción de edificios.
• El BaSO4 se utiliza en la obtención de imágenesen los rayos X.
• La cal apagada se utiliza en el mortero:
– El CaO absorbe el exceso de agua del cemento paraformar Ca(OH)2, que a continuación reacciona con CO2 para dar CaCO3.
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Iones en las aguas naturales.Aguas duras
• El agua de lluvia no es químicamente pura. – Contiene gases atmosféricos disueltos. – Al alcanzar el suelo, ésta puede tomar
cantidades variables de sustancias disueltasdesde unas pocas ppm hasta quizás 1000ppm.
– Si el agua contiene iones capaces de
proporcionar cantidades importantes de un precipitado se dice que el agua es dura.
• La dureza puede ser permanente o temporal.
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Agua con dureza temporal
• Contiene el ion HCO3-.
– Cuando se calienta este agua da CO32-,
CO2 y H2O. – El CO32- reacciona con cationes
multivalentes para formar una mezcla de precipitados (por ejemplo, CaCO3,MgCO3).
• El agua puede ablandarse precipitando los iones multivalentesutilizando cal apagada.
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Agua con dureza permanente
• Contienen concentraciones importantes de aniones
distintos del carbonato. – Por ejemplo, SO42-, HSO4
-. – Se suele ablandar precipitando el Ca2+ y el Mg2+
utilizando carbonato de sodio, quedando una disoluciónacuosa con Na+ (aq).
• La formación del cercode las bañeras se debe auna mezcla de jabonesinsolubles de calcio ymagnesio, como el
palmitato de magnesio.
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Ablandamiento del agua
• Intercambio iónico:
– Los cationes no deseados, Mg2+
Ca2+ y Fe3+ se intercambian poriones que no dan problemascomo el Na+.
– Resinas o zeolitas.
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Desionización
• En lugar de reemplazar los cationes con Na+,se reemplazan con H+.
• Entonces, los aniones se sustituyen con OH-.
H+(aq) + OH-(aq)→ H2O(l)