30 Grupo 14 1 06 05

quimica general e inorganica

facultad de farmacia y bioquimica (uba)

1. Grupo 14
Química General e Inorgánica
Clase 30
1 de junio de 2005
Dr. Pablo Evelson

2. C
Si
Ge
Sn
Pb
No metal
No metal
Metaloide
Metal
Metal
Grupo 14
El grafito conduce la corriente
Comportamiento químico de no
metal, pero propiedades físicas y
eléctricas de un metaloide.
Sus propiedades se parecen
mucho a las de un metal.
Ambos poseen vestigios de
carácter no metálico.

3. Carbono (grafito) Carbono (diamante) Silicio
PlomoEstañoGermanio
Grupo 14

4. 11,31760328207,2PbPlomo82
7,32720232118,7SnEstaño50
5,3283093772,6GeGermanio32
2,32620141028,1SiSilicio14
1,9 a 2,3-3370
(sublima)
12,0CCarbono
(grafito)
6
Densidad
(g/mL)
Punto de
ebullición
(°C)
Punto de
fusión
(°C)
Peso
Molecular
SímboloNombreZ
Propiedades físicas

5. •La energía de ionización para extraer 4 electrones es
extremadamente alta: no se conocen iones sencillos 4+.
•La formación de iones 4- por ganancia de electrones no
se observa.
•Ge, Sn, Pb pueden formar iones d
10
s
2
por pérdida de 2
electrones (efecto par inerte).
Sólo los compuestos PbCl
2
y PbF
2
son iónicos.
Los compuestos del Ge
2+
y Sn
2+
son covalentes.
Configuración electrónica:
ns
2
np
2

6. •Los compuestos tipo AB
4
son tetraédricos.
•En la mayoría de sus compuestos, los elementos del
grupo 14 están unidos covalentemente.
Configuración electrónica:
ns
2
np
2

7. Metal lustroso blanco
azulado
Plomo
Metal blanco lustrosoEstaño
Metaloide gris-blancoGermanio
Metaloide grisSilicio
No metal negro
No metal transparente
No metal naranja
Carbono
Grafito
Diamante
Fullerita
Forma normalElemento
Forma natural de los elementos del Grupo 14

8. El grafito consiste en redes hexagonales de átomos de
carbono con hibridación sp
2
dispuestas en capas planas.
Enlaces 
Enlaces 

9. En el diamante, cada átomo de carbono tiene hibridación sp
3
y
se enlaza tetraédricamente a sus vecinos con todos sus
electrones situados en enlaces C-C de tipo .

10. Sólido
Diamante
Grafito
Líquido
Gas
Temperatura (K)
Presi
ó
n
(a
tm)
Diagrama de fases del carbono

11. Superman: Y para las
cámaras de TV, Podría
comprimir un pedazo
de carbón y convertirlo
en un diamante puro...

12. Fullerenos
Buckminsterfullereno, C
60

13. Fullerenos

14. NanotubosNanotubos

15. Concatenación
El carbono tiene capacidad
de formar compuestos en los
cuales se enlazan entre sí
muchos átomos de carbono
en cadenas o anillos.
Se denomina concatenación y
explica el gran número de
compuestos orgánicos.
H C H
H
H C H
H C H
H
H C H
H C H
H C H
n-hexano

16. La tendencia a la autounión disminuye marcadamente
con el número atómico.
PbH
4
Plomo
Sn
2
H
6
Estaño
Ge
9
H
20
Germanio
Si
6
H
14
Silicio
Hasta 50 carbonosCarbono
HidruroElemento
Por ejemplo, en los hidruros (E
n
H
2n+2
):

17. 151Sn―Sn
188Ge―Ge
226Si―Si
347C―C
Energía de enlace
(kJ/mol)
Enlace
Energía de enlace

18. 326C―Cl
414C―H
335C―O
347C―C
E
enlace

(kJ/mol)
Enlace
391Si―Cl
328Si―H
368Si―O
226Si―Si
E
enlace

(kJ/mol)
Enlace
El enlace C-C es casi tan fuerte como cualquier
enlace que forma el carbono con otro elemento.

19. 326C―Cl
414C―H
335C―O
347C―C
E
enlace

(kJ/mol)
Enlace
391Si―Cl
328Si―H
368Si―O
226Si―Si
E
enlace

(kJ/mol)
Enlace
El Si tiene más tendencia a unirse a otros
elementos que a sí mismo.

20. CN
CC
CO CS
CC
El carbono también posee gran capacidad de formar enlaces
múltiples entre sí y con otros elementos no metálicos.
Ningún otro elemento del grupo 14 utiliza orbitales p para
formar enlaces .

21. Eteno (C
2
H
4
) Etino o acetileno (C
2
H
2
)
Tipos de unión

22. Oxidos y oxiácidos del carbono

23. :CO:
El monóxido de carbono es isoeletrónico con la molécula
de nitrógeno:
El monóxido de carbono se forma por la combustión del
carbono en presencia de una cantidad limitada de oxígeno
a altas temperaturas (1000 °C):
2 C (s) + O
2
(g)  2 CO (g)
Monóxido de carbono (CO)

24. El dióxido de carbono se forma:
•por la combustión completa del carbono o hidrocarburos
2 CO (s) + O
2
(g)  2 CO
2
(g)
Dióxido de carbono (CO
2
)OCO
: :
: :
•por reacción del CO con el oxígeno del aire:
•por reacción de los carbonatos o carbonatos ácidos con
ácidos:
CaCO
3
(s) + 2 H
+
(ac)  Ca
2+
(ac) + CO
2
(g) + H
2
O(l)
•por calentamiento de carbonatos:
CaCO
3
(s)  OCa

(s) + CO
2
(g)

25. Ácido carbónico (H
2
CO
3
)
H
2
CO
3
(ac) HCO
3
-
(ac) + H
+
(ac)
HCO
3
-
(ac) CO
3
2-
(ac) + H
+
(ac)
El ácido carbónico nunca se ha obtenido en estado puro.
Las soluciones de dióxido de carbono en agua consisten
principalmente en moléculas de CO
2
disueltas (menos del
1% está en forma de moléculas de H
2
CO
3
).
CO
2
(g) + H
2
O(l) H
2
CO
3
(ac)

26. Carburos
•Carburos salinos: Se forman con
los elementos de los grupos 1 y 2 y
el aluminio.
•Carburos intersticiales: Los
forman los elementos de los
bloques d y f.
•Carburos covalentes:
Compuestos covalentes formados
por el carbono y un no metal.
Carburo de silicio (SiC)

27. Silicio
El silicio se presenta en la naturaleza en forma de
silicatos y también como sílice (dióxido de silicio, SO
2
).
Tres formas comunes de sílice
Cuarzo Cuarcita Cristobalita

28. Ácidos del silicio
•No se ha podido aislar ningún ácido del silicio.
•El ácido metasilícico H
2
SiO
3
es un ácido débil. La sal
de sodio se añade a los detergentes para facilitar su
acción.
•El ácido ortosilícico es también un ácido débil. Al
acidificar una solución de ortosilicato de sodio se
produce un precipitado gelatinoso.
4 H
3
O
+
(ac) + SiO
4
4-
(g) + x H
2
O(l)  SiO
2
(s) x H
2
O(gel) + 6 H
2
O(l)
silicagel

29. Silicatos

30. Silicatos
•El número de silicatos naturales ronda el millar.
•Las diferencias entre los diversos silicatos provienen
del número de cargas negativas en cada tetraedro del
número de átomos de O en los vértices enlazados con
otros tetraedros y de la manera en que las cadenas y
capas de tetraedros se colocan unas con respecto a
otras.
• Se pueden mencionar: asbestos, mica, talco,
feldespatos, granito, etc.
•Siliconas: Polímeros sintéticos.

31. El vidrio es un producto
de fusión de materiales
inorgánicos ópticamente
transparente que se ha
enfriado a un estado
rígido sin cristalizar.

32. Está formado por una
mezcla fundida de
dióxido de silicio (SiO
2
),
con compuestos como
óxido de sodio, oxido de
boro y óxidos de metales
de transición.

33. •Debido a que el Sn y Pb tienen configuraciones ns
2
np
2

en los niveles de valencia, se observan dos estados de
oxidación: +4 y +2 (especies con par inerte).
•El estado +4 pierde importancia y el estado +2 se hace
más importante a los largo de la serie: Ge, Sn, Pb.
•El Sn
2+
y Pb
2+
son las únicas especies catiónicas del
grupo que existen en agua.
Compuestos del estaño y plomo

34. 2 e
-
+ 4 H
+
(ac) + PbO
2
(g)  Pb
2+
(ac) + 2 H
2
O
El dióxido de plomo es un agente oxidante fuerte:
E° = + 1,46 V
Poder oxidante del óxido de plomo

35. Carácter ácido del estaño y el plomo
Sn(H
2
O)
6
2+
+ H
2
O Sn(H
2
O)
5
(OH)
+
+ H
3
O
+
Ka = 3 x 10
-4
Pb(H
2
O)
6
2+
+ H
2
O Pb(H
2
O)
5
(OH)
+
+ H
3
O
+
Ka = 2 x 10
-8

36. E (s) + 2 H
2O (l) + 2 OH
-
(ac) — E(OH)
4
2-
(ac) + 2 H
2 (g),
E = Sn, Pb
Base
E (s) + 2 H
3O
+
(ac) — E
2+
(ac) + 2 H
2O (l) + 2 H
2 (g),
E = Sn, Pb
Ácido
C (s) + H
2
O (g) — CO (g) + H
2
(g)
Si (s) + 2 H
2
O (l) — SiO
2
(s) + 2 H
2
(g)
Agua
E (s) + 2 X
2
(g, l, s) — EX
4
(s, l, g), E = C, Si, Ge, Sn
Pb (s) + X
2
(g, l, s) — PbX
2
(s)
Halógeno (X
2
)
E (s) + O
2 (g) — EO
2 (s), E = C, Si, Ge, Sn
2 Pb(s) + O
2
(g) — 2 PbO (s)
Oxígeno
C (s) + 2 H
2 (g) — CH
4 (g) y otros hidrocarburosHidrógeno
Reacción con el elemento (E) del grupo 14Reactivo
Propiedades químicas

37. Preguntas tipo
Preguntas 72 a 75
Pregunta 72: Carbono. Estados alotrópicos del carbono (grafito,
diamante, fullereno). Clasificación de los carburos.
Pregunta 73: Dióxido de carbono. Revisión de los conceptos de
equilibrio y termodinámica.
Pregunta 74: Sílice. Silicatos. Siliconas.
Pregunta 75: Estaño y plomo. Toxicidad del plomo (Clase 37).

38. •Atkins P.W, Jones L. Química . 3
ra
edición.
Ed Omega. 1999.
 Capítulo 19.
•Chang R. Química. Ed. MacGraw Hill.1998.
 Capítulo 20 y 21.
Consultas: [email protected] (Pablo Evelson)
BibliografíaBibliografía