QUÍMICA DESCRIPTIVA. PRODUCTOS DE INTERÉS

INDUSTRIAL

Metales alcalinos y alcalinotérreos

Los metales de los grupos 1 y 2 tienen como característica principal su configuración electrónica cuyo electrón diferenciador se sitúa en un orbital tipos.

En estos grupos se encuentran los metales más abundantes en la corteza terrestre como el calcio, el sodio, el potasio o el magnesio.

Propiedades de los metales alcalinos

- Propiedades generales: • Sólidos a temperatura ambiente• Blandos• Puntos de fusión y ebullición bajos• Baja densidad

- Reactvidad química: son los más reactivos de todos los metales:

• Son muy reductores• Forman compuestos iónicos presentes en la naturaleza• Reaccionan con el agua llegando a producir explosiones• Forman peróxidos con el oxígeno salvo el litio

Propiedades de los metales alcalinotérreos

- Propiedades generales: son similares a los alcalinos aunque son más densos, más duros y con puntos de fusión y ebullición más altos.

- Reactividad química:• Forman compuestos iónicos• Son buenos reductores Obtención y aplicaciones de interés

industrial y social Se obtiene mediante la electrólisis de sales fundidas.

Las aplicaciones son diversas, desde compuestos de síntesis, como materiales ligeros usados en aleaciones para aviación o en baterías de larga duración.

Elementos térreos

Después del oxígeno y el silicio, el aluminio es el elemento más abundante en la corteza terrestre.

Por lo que el grupo recibió el nombre de térreos

- Propiedades generales. Es un grupo heterogéneo:

• El boro es un semimetal semiconductor y los demás elementos del grupo son elementos conductores.

• No son tan regulares como los grupos anteriores, presentan valores anormales de algunas propiedades.

El punto de fusión del boro es elevado.• El boro es duro, mientras que el indio y el talio son

muy blandos.

- Reactividades química:• El boro no reacciona con ácidos fuertes pero los

demás elementos del grupo se comportan como metales y reaccionan con los ácidos más fuertes.

• La facilidad del aluminio para combinarse con el oxígeno hace que se use en la obtención de metales, se denominan aluminotermias.

Obtención y aplicaciones de interés industrial y social

Se obtienen por electrólisis de sus compuestos.Es importante la aplicación de compuestos en

semiconductores.El aluminio ha adquirido actualmente gran importancia;

se utiliza en estructuras ligeras.

El grupo del carbono

Forman más de la cuarta parte de los constituyentes de la corteza terrestre.

-Propiedades generales. Estos elementos constituyen un grupo muy heterogéneo:

• El carbono es un no metal, el estaño y el plomo son metales, y el silicio y el germanio se encuentran entre ambos (son semimetales)

• El C no conduce la corriente eléctrica. El plomo se raya con la uña

• Las temperaturas de fusión y ebullición disminuyen al aumentar el número atómico

- Reactividad química:• El carbono presenta el estado de oxidación -4.• Los metales forman compuestos iónicos con los no

metales

Aplicación de interés industrial y social

El silicio y el germanio se usan en electrónica como semiconductores en la fabriocación de transistores, diodos, … y son fundamentales en la tecnología electrónica del S.XXI

El silicio también se utiliza en siliconas y el óxido de silicio en la fabricación de vidrio.

Los compuestos de carbono se utilizan como combustibles.

El estaño se utiliza para soldar, el plomo en materiales de construcción y en recipientes de protección frente a la radioactividad.

El grupo del nitrógeno

Aunque su porcentaje en la corteza terrestre es pequeño el nitrógeno es el gas más abundante en la atmósfera.

- Propiedades generales: el nitrógeno y el fósforo son no metales, mientras que el bismuto muestra propiedades de metal, como la conductividad y el brillo metálico. Son todos sólidos a temperatura ambiente, menos el nitrógeno que es gas.

- Reactividad química:

• Presentan un estado de oxidación -3, +3 y +5.• Con el hidrógeno forman hidruros siendo el más

estable el amoníaco

Obtención y aplicaciones de interés industrial y social

Los métodos de obtención son diferentes en cada caso, por ser elementos muy diferentes entre si. El nitrógeno se obtiene a partir de la destilación fraccionada del aire.

El nitrógeno gas se utiliza para conseguir atmósferas inertes. En estado líquido se utiliza para baños de criogenización, eliminación de manchas en la piel, etc.

Los compuestos del nitrógeno y del fósforo, como los nitratos y fosfatos, son muy importantes en la industria de los fertilizantes.

El grupo del oxígeno Al grupo del oxígeno se le denomina de elementos

anfígenos calcógenos: el nombre de anfígeno se debe a Bercelius y significa ‘formador de ácidos y bases’; el de calcógeno se debe a su capacidad reactiva.

El oxígeno es el elemento más abundante de la corteza terrestre. En el aire se encuentra en forma de molécula diatómica, que es la que interviene en procesos necesarios para la vida.

-Propiedades generales:• Sus propiedades son muy diferentes. El grupo

contiene no metales, como el azufre y el oxígeno, y metales como el polonio. Excepto el oxígeno, que es un gas, el resto son sólidos a temperatura ambiente.

- Reactividad química:• Son muy reactivos: existen compuestos del O con

todos los elementos (salvo con lo gases nobles, sino es de forma artificial)

• En combinación con el hidrógeno, forman hidrácidos a excepción del O que forman agua

Obtención y aplicaciones de interés industrial y social

El oxígeno se recoge por destilación fraccionada del aire líquido. El azufre se usa como fungicida, la fabricación de pólvora, etc., pero su principal interés es que actúa como reactivo de síntesis para obtener el ácido sulfúrico. El oxígeno es imprescindible para la vida y para las combustiones.

Los halógenos Los elementos del grupo 17 son muy reactivos y no se

suelen encontrar libres en la naturaleza, sino formando sales. Está es la razón de que el grupo se denominase ‘halógenos’, del griego ‘formador de sales’. En estado puro forman moléculas diatómicas.

- Propiedades generales: el flúor y el cloro son gases a temperatura ambiente; el bromo es líquido; y el yodo es sólido.

- Reactividad química:• Son agentes oxidantes fuertes, siendo el flúor el

oxidante más fuerte.• Se combinan con los metales• Los compuestos con el hidrógeno tienen carácter

ácido y son muy reactivos.

Obtención y aplicaciones de interés industrial y social

Se obtienen por electrólisis de haluros alcalinos. El cloro se usa en la síntesis de desinfectantes, en la depuración de aguas, etc. El yodo se usa en medicina como antiséptico y, junto con el bromo, se utiliza en pesticidas y aditivos alimenticios.

El amoníaco Es uno de los productos químicos de mayor

importancia. La palabra amoníaco proviene del egipcio ‘Ammón’, dios egipcio, porque se preparaba junto a su templo.

• Estructura y propiedades del amoníaco: Su geometría es de pirámide trigonal, se disuelve

fácilmente en el agua y se evapora rápidamente. Generalmente se vende en forma líquida. El amoníaco es fácilmente biodegradable, las plantas lo absorben con mucha facilidad eliminándolo del medio, de hecho es un nutriente muy importante para su desarrollo. En concentraciones muy altas en el agua puede causar graves daños en un río o estanque, ya que interfiere en el transporte de oxígeno por la hemoglobina.

Obtención del amoníaco La síntesis industrial de amoníaco se lleva a cabo

mediante el proceso Haber-Bosch.

Aplicaciones de interés industrial y social Es un buen disolvente de grasa, razón por la que se

utiliza en productos de limpieza. Se utiliza en la síntesis del ácido nítrico. La mayoría del amoníaco es usado como fertilizante o abono. También se utiliza en textiles, plásticos, explosivos, la producción de papel, alimentos y bebidas y también en sales aromáticas.

Óxidos de nitrógeno• Propiedades físicas: todos los óxidos de nitrógeno son

gaseosos• Reactividad: en general son bastante inestables, pero

se descomponen lentamente, salvo a temperaturas altas. El NO puede utilizarse como oxidante o reductor

Obtención y aplicaciones industriales de estos óxidos

La principal aplicación del NO y del NO2 es la obtención del ácido nítrico.

El ácido nítrico Es muy apreciado en la industria química por ser un

ácido fuerte y oxidante- Propiedades físicas y químicas:• Es un líquido incoloro.• Es muy soluble en agua.• Es un ácido fuerte que se utiliza como agente

nitrante.• Tiene gran poder oxidante (oxida todos los metales

excepto el oro ye l platino)

Obtención y aplicaciones industriales del ácido nítrico

Se obtiene mediante el método Ostwald. El ácido nítrico se emplea en fertilizantes, explosivos, plásticos, tintes, medicamentos y también en limpieza.

Óxidos de azufre• Propiedades físicas: Son gases incoloros y muy

venenosos.• Reactividad: Posee un marcado carácter ácido.

Obtención y aplicaciones industriales

Su principal aplicación es la obtención de ácido sulfúrico.

El ácido sulfúrico Es el compuesto más utilizado en la industria química

por su extensa aplicación en la síntesis de otros compuestos.

- Propiedades físicas y químicas:• Es un líquido incoloro, inodoro, denso y de aspecto

oleoso.• Es soluble en agua, mediante un proceso muy

exotérmico.• Es un ácido fuerte; tiene gran poder deshidratante.• Concentrado y caliente es oxidante, mientras que

diluido y frío desprende hidrógeno.

Obtención y aplicaciones industriales del ácido sulfúrico

Se utilizan 2 procesos diferentes para su obtención, el método de

las cámaras de plomo o el método de contacto. El ácido sulfúrico se emplea en la elaboración de fertilizantes, explosivos, plásticos, tintes,

colorante, pinturas, detergentes, en la industria metalúrgica, en la petroquímica, fabricación de otros ácidos, etc.

Diferencia entre la química de laboratorio y la química industrial

Algunas de las diferencias son:• En la química de laboratorio se utilizan pequeñas

cantidades de reactivos, es prioritario el proceso y no el coste, no se suele trabajar con catalizadores, el gasto energético no es uno de los focos de atención y no existen zonas aisladas de control, salvo las vitrinas.

• En la química industrial se utilizan grandes cantidades de reactivos, es prioritario el rendimiento económico, es muy normal el uso de catalizadores, el gasto energético es primordial y existen zonas especiales de acceso restringido por peligrosidad o por necesidad de asepsia (salas blancas).

Importancia de la industria química en el desarrollo de un país

Actualmente los grandes pilares de las economías mundiales son las empresas petroleras y farmacéuticas. Algunos ejemplos son:

• Industria Petroquímica Obtiene combustibles y materias simples de síntesis.

• Industria Farmacéutica Elabora medicamentos, antisépticos, herbicidas, fungicidas, etc.

• Industria Siderúrgica Obtiene y trata materiales férricos.

• Industria de la Construcción Produce materiales con cementos, aislantes térmicos o aislantes eléctricos.

Química y Medioambiente

La química industrial tiene un papel muy importante en el incremento de la calidad de vida de la sociedad, pero esta indudable mejora en la calidad de vida tiene un alto precio: la generación de grandes cantidades de residuos que provocan un grave perjuicio al medio ambiente.

Son cuantiosos los estropicios derivados de la gran actividad industrial que se está llevando a cabo en el mundo desarrollado hoy en día, y la presencia de ciertos elementos o productos en grandes cantidades trastorna el equilibrio normal de los ecosistemas y repercute muy negativamente en el medio ambiente. Pero también ha proporcionado alternativas para evitar el uso de sustancias perjudiciales.

La lluvia ácida

Las lluvias ácidas constituyen actualmente una preocupación mundial porque corroen los metales destruyen el equilibrio de la Naturaleza y son muy peligrosas para la salud humana. En gran parte son causadas por el azufre de los carburantes, dado que el azufre está presente en los combustibles fósiles ( petróleo, y sobre todo carbón). Al quemarse este se desprende dióxido de azufre SO2, que se mezcla con la lluvia y forma ácido sulfuroso. Si bien su acidez es muy débil la lluvia ácida pone en peligro el equilibrio ecológico de la superficie terrestre. En otros subproductos de la combustión se encuentra el anhídrido sulfuroso, que además puede oxidarse en el aire para dar anhídrido sulfúrico (otro compuesto gaseoso formado por la combinación con el oxígeno). Este último, al humedecerse con la humedad atmosférica da lugar a la formación de ácido sulfúrico que puede ser vertido a la tierra a través de la lluvia.

El efecto invernadero La atmósfera es prácticamente transparente a la

radiación solar de onda corta, absorbida por la superficie de la Tierra. Gran parte de esta radiación se vuelve a emitir hacia el espacio exterior con una longitud de onda correspondiente a los rayos infrarrojos, pero es reflejada de vuelta por gases como el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso, los halocarbonos y el ozono, presentes en la atmósfera. Este efecto de calentamiento es la base de las teorías relacionadas con el calentamiento global.

El “smog”

El "smog" (niebla fotoquímica) es un término de la contaminación del aire que se usa diariamente. En realidad, el smog es ozono a nivel del suelo formado por la reacción de los contaminantes con la luz solar. La siguiente figura muestra los factores que intervienen en la creación del smog. El agente más influyente para la aparición del smog es la actuación en la atmósfera del óxido nítrico (NO) y del dióxido de nitrógeno (NO2).

Hecho por:Pedro Muiños GilNº 162º Bachillerato - B