Elementos, Propiedades y Usos.

NITRÓGENO.

Nitrógeno Líquido - Imagen 2

Elemento químico, símbolo N, número atómico 7, peso atómico 14.0067; es un gas en condiciones normales. El nitrógeno molecular es el principal constituyente de la atmósfera ( 78% por volumen de aire seco). Esta concentración es resultado del balance entre la fijación del nitrógeno atmosférico por acción bacteriana, eléctrica (relámpagos) y química (industrial) y su liberación a través de la descomposición de materias orgánicas por bacterias o por combustión. En estado combinado, el nitrógeno se presenta en diversas formas. Es constituyente de todas las proteínas (vegetales y animales), así como también de muchos materiales orgánicos. Su principal fuente mineral es el nitrato de sodio.

• Tiene reactividad muy baja.
• A temperaturas ordinarias reacciona lentamente con el litio.
• A altas temperaturas, reacciona con cromo, silicio, titanio, aluminio, boro, berilio, magnesio, bario, estroncio, calcio y litio para formar nitruros; con O2, para formar NO, y en presencia de un catalizador, con hidrógeno a temperaturas y presión bastante altas, para formar amoniaco.

OBTENCIÓN 

• El nitrógeno se obtiene a gran escala por destilación fraccionada de aire líquido.
• en el laboratorio se obtiene N2 de alta pureza por descomposición térmica de NaN3.

APLICACIONES

• La mayor parte del nitrógeno se utiliza en la formación de amoniaco. Ademas, el nitrógeno liquido se utiliza extensamente en criogenia para alcanzar bajas temperaturas y como gas para crear atmósferas inertes.
• obtención de fertilizantes.
• se usa en pequeñas cantidades en lamparas
• es componente básico del ácido nítrico, amoniaco, cianamidos, tintes, compuestos de colado o de plásticos derivados de la urea.
• cianuros y nitruros para cubiertas endurecedoras de metales y numerosos compuestos orgánicos sintéticos y otros nitrogenados.

PROPIEDADES

Símbolo                                                  N
Número atómico                                   7
Valencia                                                1,2,+3,-3,4,5
Estado de oxidación                              -3

Electronegatividad                               3,0 

Radio covalente (Å)                             0,75 

Radio iónico (Å)                                   1,71 

Radio atómico (Å)                                0,92  

Configuración electrónica                     1s²2s²2p³  

Primer potencial de ionización (eV)     14,66 

Masa atómica (g/mol)                          14,0067 

Densidad (g/ml)                                    0,81 

Punto de ebullición (ºC)                       -195,79 ºC 

Punto de fusión (ºC)                             -218,8 

Descubridor                                         Rutherford en 1772

Chiste nitrógeno - Imagen 3

FÓSFORO.

Fósforo Rojo - Imagen 4

Existen 3 formas alotrópicas más importantes que son: blanco, negro y rojo.

Fósforo blanco: Es muy venenoso, insoluble en agua pero soluble en benceno y sulfuro de carbono. Es una sustancia muy reactiva, su inestabilidad tiene su origen en el ángulo de 60º de las unidades P4. Es la más reactiva de todas las formas alotrópicas.

Fósforo negro: Es cinéticamente inerte y no arde al aire incluso a 400°C.

Fósforo rojo: No es venenoso, insoluble en todos los disolventes y arde al aire por encima de los 400°C. Reacciona con los halógenos con menor violencia. Tiene una estructura polimérica con tetraedros P4 unidos entre sí.

OBTENCIÓN.

Fósforo blanco: Se obtiene al calentar Ca3(PO4)2 con arena (SiO2) y coque a 1400°C

Fósforo negro: Resulta de calentar el fósforo blanco a altas presiones.

Fósforo rojo: Se obtiene calentando el blanco en atmósfera inerte a 250°C.

APLICACIONES. 

• El fósforo blanco se utiliza como incendiario, pero los compuestos de fósforo más empleados son el ácido fosfórico y los fosfatos.
• Acero: desoxidante; aumenta la resistencia y la resistencia a la corrosión  ayudan a que las laminas de acero no se peguen entre sí.
• Bronce: Desoxidante; incrementa la dureza.
• Cobre: Desoxidante , incrementa la dureza y la resistencia; reduce la conductividad eléctrica.
• Latón: Desoxidante 
• Pigmentos colorantes: Azules, verdes.
• Vidrio: vidrio especial resistente al ácido fluorhídrico; opacador.
• Textiles: Mordente.

Los fósforos blanco y rojo se obtienen comercialmente, pero tienen pocos usos, ademas de los de producir fuego.

El fósforo no se encuentra libre en la naturaleza. Sin embargo, sus compuestos abundan y están distribuidos ampliamente; se encuentran en muchos yacimientos de roca y minerales.

El fósforo es uno de los elementos esenciales para el crecimiento y desarrollo de las plantas.

PROPIEDADES

Símbolo                                                         P

Número atómico                                        15 
Valencia                                                         +3,-3,5,4 
Estado de oxidación                                 +5 
Electronegatividad                                     2,1 
Radio covalente (Å)                                   1,06  
Radio iónico (Å)                                          0,34 
Radio atómico (Å)                                      1,28 
Configuración electrónica                       [Ne]3s²3p³ 
Primer potencial de ionización (eV)       11,00 
Masa atómica (g/mol)                                 30,9738 
Densidad (g/ml)                                          1,82 
Punto de ebullición (ºC)                            280 
Punto de fusión (ºC)                                   44,2 
Descubridor                                                 Hennig Brandt en 1669

chiste fósforo - Imagen 5

ARSÉNICO

                                                                                                            

Arsénico - Imagen 6

El arsénico se encuentra en cuatro formas alotrópicas metálica o arsénico alfa, gris, parda y amarilla. Tiene propiedades a la vez metálicas y no metálicas. Se sublima a 450 °C, sin fundir, dando vapores amarillos. El arsénico amarillo, por la acción de la luz, pasa a la forma parda y finalmente, a la gris. El arsénico metálico arde a 180 °C desprendiendo un olor a ajo muy característico, que permite reconocer hasta tazas de arsénico.

El arsénico es un metal de color gris de plata, extremadamente frágil y cristalizado que se vuelve negro al estar expuesto al aire. Es inadecuado para el uso común de los metales dada su toxicidad (extremadamente venenoso). es considerado como un elemento perjudicial en las aleaciones, ya que tiende a bajar el punto de fusión  y a causar fragilidad.

APLICACIONES:

• El arsénico se usa en aleaciones no ferrosas para aumentar la dureza de las aleaciones de plomo facilitando la fabricación de perdigones  
• Se aplica en la elaboración de insecticidas ( arseniato de calcio y plomo), herbicidas, raticidas y fungicidas
• Fabricación de vidrio, textiles, papeles, adhesivos de metal, preservantes de alimentos, procesos de bronceado y conservación de pieles
• El arsénico de máxima pureza se utiliza para la fabricación de semiconductores
• Se aplica en la elaboración de insecticidas ( arseniato de calcio y plomo), herbicidas, raticidas y fungicidas
• Se utiliza como colorantes de algunas pinturas y papeles en cerámicas y vidriería..
  
  
• Se usa en la industria de la pirotecnia para la preparación de bengalas .

Se encuentra comercialmente como metal en forma de terrones, en polvo o aleaciones.

PROPIEDADES

Símbolo                                                        As

Número atómico                                         33 
Valencia                                                      +3,-3,5

Estado de oxidación                                  +5 

Electronegatividad                                      2,1 

Radio covalente (Å)                                   1,19  

Radio iónico (Å)                                         0,47 

Radio atómico (Å)                                     1,39 

Configuración electrónica                         [Ar]3d¹⁰4s²4p³

Primer potencial de ionización (eV)        10,08 

Masa atómica (g/mol)                                74,922 

Densidad (g/ml)                                          5,72 

Punto de ebullición (ºC)                              613 

Punto de fusión (ºC)                                    817 

Descubridor                                                Antigüedad

Dato

"Arsénico es un elemento altamente toxico comúnmente usado en veneno para ratas"
Imagen 7

ANTIMONIO

Antimonio - Imagen 8

El antimonio no es un elemento abundante en la naturaleza, muy rara vez se encuentra en forma natural y con frecuencia se encuentra como una mezcla isomorfa con arsénico (allemonita). Su símbolo Sb se obtiene de la palabra Stibium. Es duro, frágil y cristalizado que no es ni maleable ni dúctil. Se encuentra en dos formas: amarilla y gris. La forma amarilla es metaestable y se compone de moléculas Sb4, la forma gris es metálica, la cual cristaliza en capas formando una estructura romboédrica.
El antimonio tiene una conductividad eléctrica menos en estado sólido que en estado líquido lo cual lo hace diferente a los metales normales, en forma metálica es muy quebradizo, de color blanco-azuloso con un brillo metálico característico, de apariencia escamosa.

APLICACIONES:

• Producción de diodos, detectores infrarrojos y dispositivos de efecto Hall.
• Es usado como un aleante, ya que incrementa mucho la dureza y resistencia a esfuerzos mecánicos de la aleación. Aleaciones como Peltre, metal antifricción (con estaño), etc.
• Baterías, acumuladores, recubrimiento de cables, cojinetes y rodamientos.
• Sus compuestos en forma de óxidos se utilizan para la fabricación de materiales resistentes al fuego, tales como: esmaltes, vidrios, pinturas y cerámicos.
• El más importante de los compuestos en forma de óxido es el trióxido de antimonio el cual se usa principalmente como retardante de llama.

El antimonio se obtiene calentando el sulfuro con hierro, o calentando el sulfuro y el sublimado Sb4O6 obtenido se reduce con carbono. El antimonio de alta pureza se produce por refinado electrolítico.

PROPIEDADES

Símbolo                                                       Sb

Número atómico                                         51 

Valencia                                                      +3,-3,5 

Estado de oxidación                                  +5 

Electronegatividad                                      1,9 

Radio covalente (Å)                                   1,38  

Radio iónico (Å)                                         0,62 

Radio atómico (Å)                                     1,59 

Configuración electrónica                         [Kr]4d¹⁰5s²5p³

Primer potencial de ionización (eV)        8,68 

Masa atómica (g/mol)                                121,65 

Densidad (g/ml)                                          6,62 

Punto de ebullición (ºC)                             1380 

Punto de fusión (ºC)                                    630,5 

Descubridor                                               Antigüedad

Antimonio en forma de polvo. - Imagen 9

BISMUTO

Bismuto - Imagen 10

Es un metal pesado (es el elemento más metálico de este grupo), de color blanco grisáceo y cristalizado que tiene brillo muy apreciable. Es una de los pocos metales que se dilatan en su solidificación, también es el más diamagnético de todos los metales y su conductividad térmica es menor que la de otros metales (excepto la del mercurio). Se oxida ligeramente cuando esta húmedo y es inerte al aire seco a temperatura ambiente, cuando supera su punto de fusión se forma rápidamente una película de óxido.


APLICACIONES:

• Manufactura de compuestos farmacéuticos.
• Manufactura de aleaciones de bajo punto de fusión.
• Se utiliza en rociadoras automáticas, sellos de seguridad para cilindros de gas comprimido, soldaduras especiales.
• Las aleaciones que se expanden al congelarse se usan en fundición y tipos metálicos.

Se encuentra naturalmente como metal libre y en minerales, sus principales depósitos se encuentran en suramerica, aunque en norteamerica se obtiene como subproducto del refinado  de minerales de plomo y cobre.

PROPIEDADES

Símbolo                                                       Bi

Número atómico                                        83 

Valencia                                                      3,5 

Estado de oxidación                                 +3 

Electronegatividad                                     1,9 

Radio covalente (Å)                                   1,46  

Radio iónico (Å)                                         1,20 

Radio atómico (Å)                                     1,70 

Configuración electrónica                         [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³

Primer potencial de ionización (eV)        8,07 

Masa atómica (g/mol)                                208,980 

Densidad (g/ml)                                          9,8 

Punto de ebullición (ºC)                             1560 

Punto de fusión (ºC)                                    271,3 

Descubridor                                               Antigüedad

Bismuto obtenido por metalurgia. . Imagen 11