Grupo13 - DePa

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Elementos del Grupo 13
Grupo 13
• Características generales.
• Obtención.
• Reacciones químicas principales de los
elementos.
• Importancia industrial y económica.
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http://depa.fquim.unam.mx/vmus/Inorganica/Teo/presentaciones
TRIÁNGULO DEL ENLACE
IÓNICO
N aC l
N a 2S
M gC l 2
N a 3P
A lC l 3
N a 4S i
S iC l 4
N a 3A l
P C l5
N a 2M g
METÁLICO
S C l6
Na
C l2
Mg
Al
Si
P4
S8
COVALENTE
Tablas periódicas (recomendaciones)
http://freshney.org/software.htm
http://depa.fquim.unam.mx/vmus/Tools/Programas/TablaPeriodica.zip
http://www.educaplus.org/
Generalidades
Incremento del carácter metálico del boro al talio, (boro es un no
metal). ¿?
Puntos de fusión (sin tendencia) ¿B ?
Puntos de ebullición decrecen con Z.
Configuración electrónica: ns2np1
(deficiencia electrónica, ácidos de Lewis)
Estado de oxidación +3 . Para todos excepto B también +1. Solo
Ga, In y Tl presentan +2.
Efecto del par inerte (Talio).
BORO (B)
ABUNDANCIA
Universo: 0.001 ppm (peso)
Sol: 0.002 ppm (peso)
Corteza terrestre: 950 ppm
Agua marina: 4.41 ppm
Humano: 700 ppb (peso)
410 ppb (por átomo).
Abunda en zonas volcánicas:
Colemanita (Ca2B6O11•5H2O)
Boracita (Mg7Cl2B16O30)
Kernita (Na2B4O6(OH)2•3H2O)
Ulexita (NaCaB5O6(OH)6•5H2O)
Borax (Na2B4O5(OH)4•nH2O), 4<n<10
Ácido bórico (H3BO3)
(H3BO3 + H2O = B(OH)4+ H+)
Obtención
2BBr3(g) + 3H2(g)  2B(g) + 6HBr(g)
Sobre filamentos de tántalo a 1300 °C
Reacciones
4 B(s) + 3 O2(g)  2 B2O3(s)
2 B(s) + 3 F2(g)  2 BF3(g)
2 B(s) + 3 Cl2(g)  2 BCl3(g)
2 B(s) + 3 Br2(g)  2 BBr3(g)
Economía y usos
Esmaltes,
chinos
Boratos en momificación, egipcios
Vidrio,
romanos
Principales productores,
3 millones de t al año
Economía y usos
35 % de la
producción
Incineración electroquímica
Detergentes ¿ablandador de agua?
H2O
CnH2n
OH
CO2 + H2O
Electrodo
Boro-diamante
NaBH4
Reducción, hidrogenación e H2(g)
Compuestos Boro-Nitrógeno
Aluminio (Al)
ABUNDANCIA
Universo: 50 ppm (peso)
Sol: 60 ppm (peso)
Corteza terrestre: 82000 ppm
Agua marina: 0.0004 ppm
Humano: 700 ppb (peso)
210 ppb (por átomo).
El aluminio se encuentra usualmente como silicato de aluminio o
como silicato mixto de aluminio y otros metales como sodio, potasio,
hierro, calcio y magnesio. (No rentables para extracción de Al).
La bauxita (Al2O3) y criolita (Na3AlF6), son la fuente comercial de
aluminio y sus compuestos.
Obtención
Proceso Hall-Heroult.- El óxido de aluminio (Al2O3) se disuelve en
criolita (Na3AlF6) fundida, aproximadamente a 1000°C. Con
electrólisis de la mezcla, el aluminio se reduce en el cátodo, y en el
ánodo (de carbón), se forma CO2 con el oxígeno del Al2O3.
Reacciones
2 Al(s) + 3 O2(g)  2 Al2O3(s)
2 Al(s) + 3 Cl2(g)  2 AlCl3(s)
2 Al(s) + 3 I2(g)  Al2I6(s)
2 Al(s) + 3 H2SO4(ac)  2 Al3+(ac) + 3 SO42-(ac) + 3 H2(g)
2 Al(s) + 6 HCl(ac)  2 Al3+(ac) + 6 Cl-(ac) + 3 H2(g)
2 Al(s) + 2 NaOH(ac) + 6 H2O  2 Na+(ac) + 2 [Al(OH)4]-(ac) + 3 H2(g)
Economía y usos
Año
Prod. Anual
Costo/kg
1886
45 kg
11 USD
1989
18x106 t
2 USD
• Australia es primer productor
65x106 t (2005).
• En México se consumen al año,
277,608 t de Al. 180 latas de Al por
habitante ($9.8/kg).
• Las latas de refresco solo consumen
aproximadamente 8 %, el 75 % es
metal reciclado.
• La energía del reciclado equivale al 5
% de la energía utilizada obtención
de Al.
Medicina, Al(OH)3
para curar la acidez
Excelente conductor
de calor
MacBook air (la laptop más ligera del
mundo, con carcasa de Al)
Empleado en perfiles y
herrería, por su resistencia a la
corrosión
Efecto de pasivación de Al en
perfiles
También conocido como
anodizado
Economía y usos
Conductor de electricidad
Cocción de alimentos
Compuestos de aluminio
Catalizadores (Friedel Craft, AlCl3)
Purificación del agua, Al2(SO4)3
Maleable
empaque de alimentos y bebidas
Cerámicas, Al2O3
Galio (Ga)
ABUNDANCIA
Universo: 0.01 ppm (peso)
Sol: 0.04 ppm (peso)
Corteza terrestre: 18 ppm
Agua marina: 0.00003 ppm
Humano: ---
Muy baja abundancia:
Galita [CuGaS2] y sohngeita
[Ga(OH)3]. No existe en forma
elemental en la naturaleza.
Se encuentra en bauxita, blenda,
germanita, pirita, magnetita y
caolín, como impureza.
Sólo se producen 30 t al año.
Obtención
Se recupera como un subproducto de la fabricación de aluminio y se
obtiene por electrólisis.
Reacciones
2 Ga(s) + 3 O2(g)  2 Ga2O3(s)
Ga(s) + H2O(l)  no reacciona
2 Ga(s) + 6 HCl(conc)  2 Ga3+(ac) + 6 Cl-(ac) + 3 H2(g)
2 Ga(s) + 2 NaOH(ac) + 6 H2O  2 Na+(ac) + 2 [Ga(OH)4]-(ac) + 3 H2(g)
Economía y usos
Descubierto por Paul Lecoq, en
Francia 1875.
En latín: Gallium
Aleación Ga-Sn(l)
Empleada como
enfriador de chips
de computadora
(65 veces más
efectiva)
Principales países importadores:
amplificador de microondas por la emisión estimulada de radiación
Transistores, rectificadores, celdas
fotoeléctricas, diodos láser y
máser (GaSb, GaP y GaAs).
Economía y usos
Termómetros de alta temperatura
Medicina nuclear (Ga-67).
Detección de infecciones, tumores
y abscesos.
Las combinaciones con Ni y Nb
son superconductoras
A la intemperie forma una capa
fina de óxido insoluble e inerte
Indio (In)
ABUNDANCIA
Universo: 0.0003 ppm (peso)
Sol: 0.004 ppm (peso)
Corteza terrestre: 0.0049 ppm
Agua marina: 0.0000001 ppm
Humano: --Muy baja abundancia:
Indita [FeIn2S4], la requesita
[CuInS2] y como [In2S3]. No existe
en forma elemental en la
naturaleza.
Se encuentra en minerales de
hierro, plomo, zinc y cobre, como
impureza.
Sólo se producen 75 t al año,
principalmente por Canadá.
Obtención
Se recupera como un subproducto de la fabricación de zinc, cobre,
hierro y plomo. Se obtiene generalmente por electrólisis.
Reacciones
2 In(s) + 3 O2(g)  2 In2O3(s)
In(s) + H2O(l)  no reacciona
2 In(s) + 6 HCl(conc)  2 In3+(ac) + 6 Cl-(ac) + 3 H2(g)
2 In(s) + 2 NaOH(ac) + 6 H2O  no reacciona
Economía y usos
• En 2010, la producción mundial
total alcanzó 574 t de indio (China
produce 300 t, Corea del Sur 80 t y
Japón 70 t).
• En 2000, el In sólo se empleaba en
la industria de la microelectrónica
como parte de las soldaduras. Se
vendía a precios de alrededor de 70
euros/Kg y la producción mundial
total no rebasaba las 100 t.
• En 2005 irrumpen los televisores
planos en el mercado y los
dispositivos de pantalla táctil.
• ITO = Indium-Tin-Oxide (In2O3 y
SnO2).
• En 2011, el precio subió desde 436
hasta 520 euros por kg. Un aumento
del 20 % en seis semanas.
• Reservas de 49 000 t de In en el
mundo.
• La alternativa es el CaO, cuatro veces
mejor conductor que el ITO. Se agrieta
con el tiempo.
• Otra opción es el grafeno.
Economía y usos
• El ITO es fundamental para el
montaje de la membrana de
electrodos transparentes en el
interior de los paneles LCD.
• Son sustratos de vidrio con
electrodos de ITO.
Pantallas planas LCD
Dispositivos táctiles
GPS
Talio (Tl)
ABUNDANCIA
Universo: 0.0005 ppm (peso)
Sol: 0.001 ppm (peso)
Corteza terrestre: 0.6 ppm
Agua marina: 0.000014 ppm
Humano: --Muy baja abundancia:
La crookesita [TlCu7Se4], la
hutchinsonita [TlPbAs5S9] y la
lorandita [TlAsS2].
No existe en forma elemental en
la naturaleza.
La producción anual estimada está
alrededor de 30 t.
Obtención
Se obtiene como subproducto de la industria del cinc . Se
recupera frecuentemente desde los polvos y humos de las chimeneas
de los hornos para el procesado de las piritas.
Ocasionalmente se extrae a partir del sulfato de talio presente
en los lodos producidos en la fabricación del ácido sulfúrico.
Reacciones
2 Tl(s) + O2(g)  Tl2O(s)
2 Tl(s) + 2 H2O(l)  2 TlOH(ac) + H2(g)
2 Tl(s) + 3 F2(g)  2 TlF3(s)
2 Tl(s) + 3 Cl2(g)  2 TlCl3(s)
2 Tl(s) + 2 HCl(ac)  2 TlCl(s) + H2(g)
2 Tl(s) + H2SO4(ac)  Tl2SO4(s) + H2(g)
Economía y usos
Raticida (Tl2SO4)
Emisores y receptores de IR
(Bromuro y yoduro de talio)
El Tl2O3 se
emplea en la
producción de
vidrios de alto
índice de
refracción
En la medicina en isótopo de Tl
201 es utilizado en el diagnóstico
de gammagrafías del corazón, el
talio es inyectado vía intravenosa
Mecanismo de acción:
El ión talio tiene un tamaño similar al ión potasio, reemplazando la
acción del potasio. Forma de cristales de cloruro de talio.
Inhibición o bloqueo de algunos sistemas enzimáticos. También
actúa sobre el metabolismo de las porfirinas, aumentando la
eliminación de coproporfirinas urinarias.
Éstos síntomas los presentó el ex-espía ruso Alexander Litvinenko,
quién falleció el 23 de noviembre de 2006 consecuencia de
envenenamiento por talio.
FIN
Échenle un ojo a esta página:
http://www.luisgil34.com/página-en-reparación/maestros/esferas-magnéticas/
De pasada, también pueden revisar el contenido del sitio que tiene diversas cosas
interesantes como por ejemplo de química básica:
http://www.luisgil34.com/página-en-reparación/cuadernos-de-prácticas-20102011/química/
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El sitio contiene muchísimas cosas interesantes y sorprendentes. Parece que es de
un profesor de secundaria aquí en México.

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