Química Para Ingenieros II - UCASAL Past Paper PDF 2024

10/9/2024 QUIMICA PARA INGENIEROS II UCASAL- Carrera : Ingeniería Industrial 2024 Prof Adjunta: Verónica Virgili [email protected] GRUPO DEL NITROGENO (17) Elementos del grupo. Características Generales...

10/9/2024 QUIMICA PARA INGENIEROS II UCASAL- Carrera : Ingeniería Industrial 2024 Prof Adjunta: Verónica Virgili [email protected] GRUPO DEL NITROGENO (17) Elementos del grupo. Características Generales 1  10/9/2024 NITROGENO Estado Natural El nitrógeno elemental es el componente principal de nuestra atmósfera (78% en volumen aprox). Material genético. Obtención LABORATORIO: a) Descomposición térmica del nitrito de amonio. NH4NO2→N2+2H2O b) Reacción de nitrito de NaNO2+ HCl → HNO2+NaCl sodio 2HNO2 → N2 + 2H2O INDUSTRIAL: a) Destilación fraccionada del aire liquido NITROGENO CICLO DEL NITRÓGENO Todos los organismos vivos necesitan nitrógeno. Unos pocos microorganismos son capaces de procesar el nitrógeno atmosférico mediante la fijación de nitrógeno. La fijación del nitrógeno es el proceso por el que los organismos convierten el nitrógeno atmosférico en sustancias químicas biológicamente útiles. 2  10/9/2024 NITROGENO PROPIEDADES - El nitrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido. Se licua a -196°C y se congela a -210°C. - El nitrógeno es muy poco reactivo debido al fuerte triple enlace entre los átomos de nitrógeno. USOS Materia prima para la síntesis de amoníaco El líquido se utiliza como refrigerante. Gas Inerte: Protección de atmósferas y presurización de sistemas. En la gastronomía: Conservación y congelación rápida HIDRUROS DEL NITROGENO: AMONIACO HIDRACINA ACIDO HIDRAZOICO 3  10/9/2024 AMONIACO (NH3) Estado Natural - NH3 presente de forma natural en la atmósfera como resultado de la descomposición bacteriana de materia orgánica en ausencia de aire. Propiedades - El amoníaco es un gas picante y tóxico que se condensa en un líquido incoloro a 233 °C. - El amoniaco es el único gas común que es básico, y se disuelve con facilidad en agua - NH3 arde en el aire si se enciende para dar agua y nitrógeno gaseoso: - Actúa como agente reductor. Forma humos blancos de cloruro de amonio sólido. AMONIACO (NH3) Preparación en laboratorio 1- Mezcla de sal de amonio con un hidróxido; por ejemplo, cloruro de amonio e hidróxido de calcio: 2- Se obtiene mediante la hidrolisis de un nitruro iónico 4  10/9/2024 AMONIACO (NH3 ) PRODUCCION INDUSTRIAL- PROCESO HABER HIDRACINA (N2H4 ) Obtención La hidracina es un liquido covalente incoloro fumante y se obtiene por oxidación del amoniaco con hipoclorito de sodio Propiedades Químicas La hidrazina es una base débil. Es un potente agente reductor Se oxida fácilmente, liberando nitrógeno y agua. La reacción es exotérmica 5  10/9/2024 ACIDO HIDRAZOICO (HN3) Obtención El acido hidrazoico es un liquido incoloro, demasiado explosivo. Se puede preparar por tratamiento de sodamina con oxido nitroso a aproximadamente 190°C, se forma la azida sodica, la cual reacciona con el acido sulfurico diluido para formar el acido hidrazoico. OXIDOS DEL NITROGENO: OXIDO NITROSO OXIDO NITRICO TRIOXIDO DE DINITROGENO DIOXIDO DE NITROGENO PENTOXIDO DE DINITROGENO 6  10/9/2024 OXIDO NITROSO (+1) PROPIEDADES Es un gas incoloro que posee un olor suave y agradable y un sabor dulce. OBTENCION USOS - Se aplica como anestésico para operaciones menores, especialmente en odontología, bajo el nombre de "gas hilarante“. - Se utiliza como componente de la dinamita. - El nitrato de amonio soluble en agua se utiliza como fertilizante. OXIDO NITRICO (+2) El NO también se forma cuando OBTENCION los rayos atraviesan el aire durante las tormentas eléctricas Laboratorio: la reducción del ácido nítrico. Cuando el cobre reacciona con ácido nítrico diluido, el óxido nítrico es el principal producto de la reducción: Industrial: La quema de amoníaco es el método comercial para preparar el óxido nítrico Es un gas incoloro, insoluble en agua. Actúa como agente reductor. Se oxida rápidamente a dióxido de PROPIEDADES nitrógeno al exponerse al aire, una reacción que contribuye a la lluvia ácida. Forma dímeros. Desempeña papeles tanto perjudiciales USOS como beneficiosos en nuestras vidas 7  10/9/2024 OXIDO DINITROGENO (+3) OBTENCION Y ESTRUCTURA Se prepara enfriando una mezcla estequiométrica de monóxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno: Su estructura es asimétrica. PROPIEDADES Es el anhídrido del ácido nitroso, HNO2, y forma ese ácido cuando se disuelve en agua, pero cuando se mezcla con ion hidróxido, se produce el ion nitrito Líquido de color azul oscuro que se descompone arriba de - 30°C DIOXIDO DE NITROGENO (+4) OBTENCION Y ESTRUCTURA a) El dióxido de nitrógeno se prepara por medio de la reacción entre el cobre metálico y el ácido nítrico concentrado y b) calentando nitratos de metales pesados - Estos dos óxidos tóxicos coexisten en un estado de PROPIEDADES equilibrio dinámico - Cuando se disuelve en agua, el NO2 se desproporciona en ácido nítrico (NO. +5) y óxido de nitrógeno (NO. +2) USOS Es un importante componente nocivo de la precipitación pluvial urbana 8  10/9/2024 PENTOXIDO DINITROGENO (+5) OBTENCION Y ESTRUCTURA Estructura: Las dos unidades de N02 están unidas por un átomo de oxígeno. Obtención a partir de la Deshidratación del Ácido Nítrico. PROPIEDADES - Incoloro, sólido y delicuescente es el más fuertemente oxidante de los óxidos de nitrógeno. Se compone de anión nitrato y catión nitrilo. - Ácido y reacciona con el agua para formar ácido nítrico. - Es un compuesto altamente inestable, que se descompone fácilmente en dióxido de nitrógeno y oxígeno al calentarse. OXIACIDOS: ACIDO NITROSO ACIDO NITRICO 9  10/9/2024 ACIDO NITROSO (+3) Se prepara mezclando un nitrito metálico con una Obtención: solución de un ácido diluido a O°C en una reacción de doble desplazamiento. Propiedades: Ácido débil inestable, excepto en solución. Siempre que se ha tratado de concentrarlo se descompone -Se utiliza como reactivo en química orgánica; por ejemplo, se Usos: forman sales de diazonio cuando se mezcla ácido nitroso con una amina orgánica (anilina, C6H 5NH2 ) -Nitritos se utilizan en el curado de productos ACIDO NITRICO (+5) Propiedades Físicas - Líquido aceitoso e incoloro en estado puro, es sumamente peligroso. - Se compone de moléculas planas. - Presenta resonancia. - Prácticamente no conduce corriente eléctrica. - En estado puro el ácido nítrico líquido prácticamente no conduce la electricidad. - La ionización en solución acuosa se comporta como acido fuerte 10  10/9/2024 ACIDO NITRICO (+5) Propiedades Químicas La reacción del cobre metálico con HNO3 concentrado produce una solución de Cu(NO3)2 y humos marrones de NO2 - Acidez Fuerte - Oxidante Potente: - Reacción con Metales: - Nitración: - Descomposición: - Reacción con bases - Reacción con No metales: ACIDO NITRICO (+5) Obtención: Se obtiene mediante el proceso de Ostwald de tres pasos: - Se utiliza en la producción de fertilizantes y explosivos. Usos: - Agua regia. Fabricación de colorantes 11  10/9/2024 Estructura FÓSFORO Estado Natural El descubrimiento del fósforo El fósforo se obtiene de las apatitas, que son formas minerales del fosfato de calcio, Ca3(PO4)2 y en la roca fosfórica. Los huesos contienen 58% de fosfato de calcio además de carbonato de calcio. Alotropía FÓSFORO Obtención El fósforo se extrae por calentamiento de una mezcla de roca fosfórica, sílice y coque en un horno eléctrico a una temperatura de aprox 500°C, 12  10/9/2024 FÓSFORO Usos: Para fabricar: - Pesticidas. - Cerillas. - Productos limpiadores y algunos plásticos. - Útiles como fertilizantes y - En la industria química. FÓSFORO HIDRUROS: FOSFINA - La fosfina, PH3, es un gas venenoso que huele ligeramente a ajo y estalla en llamas en el aire si está ligeramente impuro. - Puede obtenerse por hidrolisis del fosfato de calcio. - Es una molécula piramidal. - Es ligeramente soluble en agua. - Es un agente reductor mas fuerte que el amoniaco. 13  10/9/2024 FÓSFORO HALUROS PCI3 PCI5 Forma Molécula covalente trigonal bipiramidal trigonal - Tricloruro de fósforo, PCI3, un líquido - Pentacloruro de fósforo, PCI5 un sólido incoloro. blanco. Reacciona con el agua para dar ácido Reacciona con agua, pero en un proceso en fosfónico,H3P03, y cloruro de hidrógeno dos etapas, la primera de las cuales produce gaseoso cloruro de fosforilo, POCI3 FÓSFORO OXIDOS P4O6 El óxido de fósforo(III) es un sólido cristalino blanco con olor similar al ajo. Se disuelve lentamente en agua fría para formar ácido fosforoso. El óxido de fósforo(V), P4O10 , es un polvo blanco que se prepara quemando fósforo en exceso de oxígeno. 14  10/9/2024 FÓSFORO OXIACIDOS - Ácido fosfinico, H3P02 (conocido comúnmente como ácido hipofosforoso). - Ácido fosfónico, H3P03 (llamado comúnmente ácido fosforoso) - Ácido fosfórico,H3P04 FÓSFORO ÁCIDO FOSFÓRICO - El ácido puro se prepara quemando fósforo blanco para obtener decaóxido de tetrafósforo, el cual se trata después con agua. - Se fabrica por calentamiento de la roca fosfórica con acido sulfúrico - Producción de fertilizantes. - Aditivo común en las bebidas gaseosas. USOS - Conservante. - Producción de fosfatos. - Industria Química como catalizador. - Fabricación de detergentes. - Productos dentales. - Producción de medicamentos. Regulador de pH 15  10/9/2024 ARSENICO , ANTIMONIO Y BISMUTO Presentan covalencias 3 y 5. El As y Sb exhiben alotropía. Arsenico: En cantidades susceptibles de medición, causa la muerte por inhibición enzimática. - Napoleón murió envenenado por As (presencia arsénico en sus cabellos) en clima seco no hay problema, en clima húmedo por acción del moho sobre pigmento verde se transforma en trimetilarsina, (CH3)3As, gas altamente tóxico Reacción con oxigeno el Sb forma trióxido de antimonio (Sb₂O₃), un compuesto importante en la fabricación de retardantes de llama. Con Asy Bi también forma oxidos. Reacción con halógenos Con ácido nítrico concentrado, el Sb se oxida para formar ácido antimónico. Con Asy Bi también forma compuestos. Reacción con ácidos Con un exceso de cloro, puede formarse pentacloruro de antimonio ARSENICO , ANTIMONIO Y BISMUTO Importancia Industrial del Arsénico, Antimonio y Bismuto 1.Arsénico (As): - Metalurgia - Electrónica - Química: utilizado como antibiótico 1863, Antoine Béchamps, médico francés, descubrió capacidad bactericida de los compuestos de Arsénico 2.Antimonio (Sb): - Aleaciones Metálicas - Retardantes de Llama - Industria Electrónica 3.Bismuto (Bi): - Aleaciones Fusibles - Cosméticos y Medicamentos - Sustituto Ecológico. 16