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quimica general e inorganica

facultad de farmacia y bioquimica (uba)

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32 Grupos 15 16 06 06 05

  1. 1. Química General e Inorgánica <ul><li>Curso 2005. Clase 32 </li></ul><ul><li>Junio 6 </li></ul><ul><li>Los elementos del bloque p, grupo 16. </li></ul><ul><li>Oxígeno </li></ul><ul><li>Prof. Alberto Boveris </li></ul>
  2. 2. Elemento Masa molar Oxígeno 16,00 Azufre 32,06 Selenio 78,96 Telurio 127,60 Polonio 210,00 O, S y Se son bioelementos
  3. 4. Bioelementos <ul><li>Se consideran bioelementos a aquellos cuyos átomos forman parte de las moléculas que constituyen y que tienen una función fisiológica en los sistemas biológicos. </li></ul>ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS (en % de átomos) Cuerpo humano Agua de mar Corteza terrestre H 63 H 66 O 47 O 25.5 O 33 Si 28 C 9.5 Cl 0.33 Al 7.9 N 1.4 Na 0.28 Fe 4.5 Ca 0.31 Mg 0.03 Ca 3.5 P 0.22 S 0.017 Na 2.5 Cl 0.08 Ca 0.006 K 2.5 K 0.06 K 0.006 Mg 2.2
  4. 5. Electronegatividad de los elementos del bloque p, grupo 16
  5. 7. La molécula de oxígeno O 2 ; oxígeno molecular; dioxígeno Se representa comunmente como O = O Sin embargo la unión no es covalente doble, ya que el oxígeno molecular es paramagnético. La “estructura de Pauling” (1935) con su “unión de tres electrones” explica el paramagnetismo y su carácter de birradical O ::: O
  6. 8. O 2 : KK(  g 2s) 2 (  u 2s) 2 (  g 2p) 2 (  u 2p) 4 (  g 2p y ) 1 (  g 2p x ) 1 Que también se escribe (Atkins, pág.298) O . . O .. .. Los orbitales moleculares se describen en las siguientes formas: .. . O O . . .. . py px pz .. ..
  7. 9. Los oxímetros determinan la pO 2 de mezclas gaseosas basados en el paramagnetismo del O 2 Se usan en incubadoras y respiradores haz de luz escala 0 100 electroimanes 1. sin campo magnético torsión 90° N S N S torsión 45° N S N S 3. con campo magnético y gas paramagnético (O 2 ) 2. con campo magnético y gas diamagnético (N 2 ) Plano del imán central
  8. 10. Oxígeno líquido (pe – 183 °C; 90 K)
  9. 11. El descubrimiento del oxígeno <ul><li>Descripto por Scheele (Estocolomo, 1772), Priestley (Londres, 1774) y por Lavoisier (París, 1781), quien lo llamó “oxygene” tomando del griego “oxy” (ácido) y “gene” (generador, fuente), y describiendo: </li></ul><ul><li>elemento + oxígeno = óxido </li></ul><ul><li> óxido + agua = ácido </li></ul><ul><li>S 8 + 12 O 2 => 8 SO 3 SO 3 + H 2 O => H 2 SO 4 </li></ul><ul><li>P 4 + 5 O 2 => 2 P 2 O 5 P 2 O 5 + 3 H 2 O => 2 H 3 PO 4 </li></ul><ul><li>2 N 2 + 3 O 2 => 2 N 2 O 3 N 2 O 3 + H 2 O => 2 HNO 2 </li></ul>
  10. 12. 6 CO 2 (g) + 6 H 2 O (l) => C 6 H 12 O 6 (s) + 6 O 2 (g) El oxígeno molecular constituye el 21 % del aire atmosférico seco La vida en el planeta se desarrolla sobre el ciclo del oxígeno Fotosíntesis  O 2  Respiración El oxígeno molecular se origina (casi) exclusivamente por el proceso biológico de la fotosíntesis
  11. 14. Presiones parciales de oxígeno aumentadas (hiperoxia) son tóxicas a los seres vivos 10 6 10 4 10 2 Sobrevida (min) <ul><li>100 1000 </li></ul><ul><li>pO 2 (kPa) </li></ul>Sobrevida de ratones 0.2 atm 18 meses 1 atm 33 horas 10 atm 30 min
  12. 15. Preparación del oxígeno <ul><li>En el laboratorio </li></ul><ul><li>calentamiento del clorato de potasio </li></ul><ul><li>2 KClO 3 KCl + 3 O 2 </li></ul><ul><li>por electrólisis del agua acidulada </li></ul><ul><li>H 2 O (l) O 2 (l) (oxidación anódica) </li></ul><ul><li>2. Industrialmente </li></ul><ul><li>por destilación fraccionada del aire líquido </li></ul><ul><li> (pe del N 2 y del O 2 : -196 y –183 °C; 77 y 90 K) </li></ul>
  13. 16. Reacciones del oxígeno molecular Oxidaciones con oxígeno molecular <ul><li>1. con compuestos inorgánicos simples </li></ul><ul><li>8 H 2 S (g) + 4 O 2 (g) => S 8 + 8 H 2 O </li></ul><ul><li>4 Al (s) + 3 O 2 (g) => 2 Al 2 O 3 (s) </li></ul><ul><li>C (s) + O 2 (g) => CO 2 (g) </li></ul><ul><li>2. de combustión (octano, en automóviles; etanol, en automóviles y en consumo humano) </li></ul><ul><li>2 C 8 H 18 (g) + 25 O 2 (g) => 16 CO 2 (g) + 18 H 2 O (g) </li></ul><ul><li>2 C 2 H 5 OH + 3 O 2 => 2 CO 2 + 3 H 2 O </li></ul><ul><li>3. en la respiración animal (enzima citocromoxidasa) </li></ul><ul><li>4 H + (aq) + + 4 e - (enzima) + O 2 (g) => 2 H 2 O (l) </li></ul>
  14. 18. Ozono <ul><li>El ozono es un gas, alótropo del oxígeno, con una molécula lineal de 116.8° </li></ul><ul><li>Se forma alrededor de las chispas eléctricas y tiene olor picante. </li></ul><ul><li>El ozono es un poderoso oxidante; reacciona espontáneamente (cosa que el O 2 no hace) con H 2 , metano, octano, y con constituyentes de las membranas celulares. Las reacciones son a veces explosivas. </li></ul><ul><li>Se utiliza como desinfectante (ozonizadores) </li></ul>
  15. 19. <ul><li>El ozono se forma en grandes cantidades en la estratósfera (10 – 25 km de altura) por acción de la luz solar de 240 nm: </li></ul><ul><li>O 2 ==> 2 O  H = 499 kJ </li></ul><ul><li>O + O 2 ==> O 3  H = - 42 kJ </li></ul><ul><li>La reacción de descomposición del ozono es producida por la luz solar de 290 nm y por CFC </li></ul><ul><li>O 3 ==> O + O 2  H = 410 kJ </li></ul><ul><li>La capa de ozono (300 Unidades Dobson, 3 mm de gas a PTN sobre la superficie del planeta), tiene la importancia biológica de una “pantalla solar” para el UV-B (290-320 nm) </li></ul>hv: 240 nm hv: 290 nm
  16. 20. La reducción parcial de la molécula de oxígeno (Michaelis, 1946). HO  H 2 O 2 O 2 - O 2 H 2 O oxygen <ul><li>La reducción parcial univalente del oxígeno produce tres intermediarios, dos de los cuales son radicales libres y el restante es el peróxido de hidrógeno. </li></ul>H 2 O hydroxyl radical superoxide anion e - e - e - e - 2H + H + H + hydrogen peroxide water
  17. 21. El oxígeno y los óxidos <ul><li>O 2 - superóxido </li></ul><ul><li>O 2 2- peróxido </li></ul><ul><li>( –O–O–) </li></ul><ul><li>O 2- óxido </li></ul><ul><li> ( –O–) </li></ul>solamente O 2 K, existe como anión (O 2 - ) en solución H 2 O 2 , peróxido de hidrógeno; Na 2 O 2 , peróxido de sodio; BaO 2 , peróxido de bario Peróxidos orgánicos (ROOR) Prácticamente con todos los metales, metaloides y no metales. ONa 2 ; O 3 Fe 2 ; SO 2
  18. 22. El peróxido de hidrógeno HOOH; H 2 O 2 <ul><li>Liquido azul pálido (densidad 1.44; pf: - 0.4° C; pe: 152 °C) </li></ul><ul><li>Poderoso oxidante, ya que se descompone generando radical hidroxilo (HO •) y oxígeno atómico (O) y molecular ( O 2 ). </li></ul><ul><li>Las soluciones comerciales se conocen como agua oxigenada , cuya concentración se expresa en volúmenes (de gas ( O 2 ), por ejemplo en litro/litro) liberados por la solución. </li></ul><ul><li>La solución concentrada comercial al 30 % tiene 100 volúmenes, y una concentración de 8.8 M. </li></ul>
  19. 23. <ul><li>El agua oxigenada se utiliza masivamente como desinfectante (3 %, 10 vol), y para decolorar el cabello (6 %, 20 vol). </li></ul><ul><li>Tiene usos industriales como oxidante en el tratamiento de efluentes contaminados biológicamente (igual que el NaOCl). </li></ul><ul><li>Se utiliza en el laboratorio como reactivo muy sensible para detectar metales, y en el laboratorio forense para detectar manchas de sangre (el hierro de la hemoglogina de la sangre) </li></ul>
  20. 24. El H 2 O 2 , en una reacción catalizada por iones metálicos (Cu 2+ , Fe 2+/3+ , Co 2+ , etc.) reacciona con el luminol, oxidándolo a un producto quimioluminiscente

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