Características
generales
NITRÓGENO
ARSÉNICO
FÓSFORO
ANTIMONIO
BISMUTO
UNUNPENTIO
El grupo V A también es llamado: Familia del Nitrógeno o
Nitrogenoideos.
El carácter metálico aumenta considerablemente
conforme se desciende en el grupo, siendo el nitrógeno y
el fósforo no-metales, el arsénico y el antimonio
semimetales y el bismuto un metal.
Aumenta la estabilidad de los estados de oxidación
inferiores al bajar en el grupo.
Configuración electrónica: np3.
Estos elementos no tienden a formar compuestos
iónicos, más bien forman enlaces covalentes.
NITRÓGENO
Símbolo: N
Número atómico: 7
Período: 2
Bloque: p (elemento representativo).
Configuración electrónica:[He] 2s2 2p3
Color: Incoloro
Es un no metal.
El N2 que se encuentra en la naturaleza forma el 78% (en volumen) de la
atmósfera terrestre y contiene aproximadamente 0,36% de 15N. También ocupa
el 3% de la composición elemental del cuerpo humano.
Forma una gran variedad de oxoácidos y oxoaniones y, en medio acuoso
puede existir en todos los estados de oxidación, desde +5 hasta -3.
El nitrógeno es componente esencial de los aminoácidos y los ácido nucleicos,
vitales para la vida y los seres vivos. Las legumbres son capaces de absorber el
nitrógeno directamente del aire, siendo éste transformado en amoníaco y luego
en nitrato por bacterias que viven en simbiosis con la planta en sus raíces. El
nitrato es posteriormente utilizado por la planta para formar el grupo amino de
los aminoácidos de las proteínas que finalmente se incorporan a la cadena
trófica (véase también el ciclo del nitrógeno).
Métodos de obtención de Nitrógeno
•Se obtiene de la atmósfera (su fuente inagotable) por licuación y
destilación fraccionada.
•Se obtiene, muy puro, mediante descomposición térmica (70 ºC)
del nitrito amónico en disolución acuosa.
•Por descomposición de amoniaco (1000 ºC) en presencia de
níquel en polvo.
Usos y aplicaciones del Nitrógeno
•Producción de amoniaco, reacción con hidrógeno en presencia de un catalizador. (Proceso
Haber-Bosch). El amoniaco se usa como fertilizante y para producir ácido nítrico.
•El nitrógeno líquido se utiliza como refrigerante en la industria alimentaria: congelado de
alimentos por inmersión y transporte de alimentos congelados.
•El nitrógeno se utiliza en la industria electrónica para crear atmósferas inertes para producir
transistores y diodos.
•Se utiliza en la industria del petróleo para incrementar la presión en los pozos y forzar la
salida del crudo.
•Se usa como atmósfera inerte en tanques de explosivos líquidos.
•El ácido nítrico, compuesto del nitrógeno, se utiliza para fabricar nitratos y nitrar sustancias
orgánicas.
•El dióxido de nitrógeno se utiliza como anestésico.
•Los cianuros se utilizan para producir acero templado.
FÓSFORO
Símbolo: P
Número atómico: 15
Período: 3
Bloque: p (elemento representativo).
Configuración electrónica: [Ne] 3s2 3p3
Color: Blanco
Es un constituyente esencial del tejido vegetal y animal. El fosfato de Calcio se encuentra
en los huesos y dientes y los ésteres fosfato de los nucleótidos (por ej. ADN) son de una
inmensa importancia biológica.
Debido a su reactividad, el fósforo no se encuentra nativo en la naturaleza. Se encuentra
en forma de apatito (Ca5X(PO4)3, siendo los minerales importantes fluorapatito (X = F),
cloroapatito (X = Cl), e hidroxiapatito (X = OH).
El fósforo común es un sólido ceroso de con un característico olor desagradable.
Es un no metal insoluble en agua, y se oxida espontáneamente en presencia de aire
formando pentóxido de fósforo, por lo que se almacena sumergido en agua. Al reaccionar
con el Dioxígeno, emite luz, dando nombre al fenómeno de la fosforescencia.
Existen varias formas alotrópicas del fósforo siendo las más comunes el fósforo blanco
y el rojo; ambos formando estructuras tetraédricas de cuatro átomos. El fósforo blanco,
extremadamente tóxico e inflamable presenta dos formas, alfa y beta, con una temperatura
de transición de -3,8 °C; expuesto a la luz solar o al calor (300°C) se transforma en fósforo
rojo en reacción exotérmica. Éste es más estable y menos volátil y tóxico que el blanco y es
el que se encuentra normalmente en los laboratorios y con el que se fabrican la cerillas. El
fósforo negro presenta una estructura similar al grafito y conduce la electricidad, es el más
denso de los otros dos estados y no se inflama.
Método de obtención del Fósforo
Se obtiene por métodos electroquímicos, en
atmósfera seca, a partir del mineral (fosfato) molido
mezclado con coque y arena y calentado a 1400 ºC
en un horno eléctrico o de fuel. Los gases de salida se
filtran y enfrían hasta 50 ºC con lo que condensa el
fósforo blanco, que se recoge bajo agua o ácido
fosfórico. Calentando suavemente se transforma en
fósforo rojo.
Usos y aplicaciones del Fósforo
•El fósforo rojo se usa, junto al trisulfuro de tetrafósforo, P4S3, en la fabricación de fósforos de
seguridad.
•El fósforo puede utilizarse para: pesticidas, pirotecnia, bombas incendiarias, bombas de
humo, balas trazadoras, etc.
•El fósforo (sobre todo blanco y rojo) se emplea principalmente en la fabricación de ácido
fosfórico, fosfatos y polifosfatos (detergentes).
•El pentaóxido de fósforo se utiliza como agente desecante.
•El hidruro de fósforo, PH3 (fosfina), es un gas enormemente venenoso. Se emplea en el
dopado de semiconductores y en la fumigación de cereales.
•El trisulfuro de tetrafósforo constituye la masa incendiaria de las cerillas.
•Los fosfatos se usan en la producción de vidrios especiales, como los usados en las
lámparas de sodio.
•La ceniza de huesos, compuesta por fosfato de calcio, se ha usado para fabricar porcelana y
producir fosfato monocálcico, que se utiliza en polvos de levadura panadera.
•El fosfato sódico es un agente limpiador, cuya función es ablandar el agua e impedir la
formación de costras en caldera y la corrosión de tuberías y tubos de calderas.
•Los fosfatos desempeñan un papel esencial en los procesos biológicos de transferencia de
energía: metabolismo, fotosíntesis, función nerviosa y muscular. Los ácidos nucléicos que
forman el material genético son polifosfatos y coenzimas.
•Este elemento puede encontrarse en pequeñas cantidades en el semen. El fósforo del
semen permite que este fluido resalte en un color notable ante la luz ultravioleta; esto ha
permitido resolver algunos casos criminales que han involucrado una violación sexual.
ARSÉNICO
Símbolo: As
Número atómico: 33
Período: 4
Bloque: p (elemento representativo).
Configuración electrónica: [Ar] 3d10 4s2 4p3
Propiedades de semimetal.
Aunque este elemento se encuentra en forma elemental, las fuentes
comerciales del elemento son: arsenopirita (FeAsS), realgar (As4S4) y
oropimente (As2S3).
El arsénico presenta tres estados alotrópicos, gris o metálico, amarillo y
negro. El arsénico gris metálico es la forma estable en condiciones
normales y tiene estructura romboédrica, es un buen conductor del calor
pero pobre conductor eléctrico. El arsénico amarillo se obtiene cuando el
vapor de arsénico se enfría rápidamente. Es extremadamente volátil y más
reactivo que el arsénico metálico y presenta fosforescencia a temperatura
ambiente. Expuesto a la luz o al calor revierte a la forma estable (gris).
El arsénico negro de estructura hexagonal, tiene propiedades
intermedias entre las formas alotrópicas descritas y se obtiene en la
descomposición térmica de la arsina o bien enfriando lentamente el vapor
de arsénico.
Método de obtención del Arsénico
Si se obtiene a partir del mineral
arsenopirita (FeAsS), se calienta, con lo
cual el arsénico sublima y queda un
residuo sólido de sulfuro ferroso.
Usos y aplicaciones del Arsénico
El arsénico se utiliza en los bronces, en pirotecnia y como dopante en
transistores y otros dispositivos de estado sólido.
El arseniuro de galio se emplea en la construcción de láseres ya que
convierte la electricidad en luz coherente.
El óxido de arsénico (III) se emplea en la industria del vidrio, además de
como veneno.
La arsina (trihidruro de arsénico) es un gas tremendamente venenoso.
Los sulfuros de arsénico; por ejemplo, el oropimente, se usan como
colorantes.
Antimonio
Símbolo: Sb
Número atómico: 51 Período: 5
Bloque: p (elemento representativo).
Configuración electrónica:[Kr] 4d10 5s2 5p3
Este elemento semimetálico tiene cuatro formas alotrópicas. Su forma
estable es un metal blanco azulado. El antimonio negro y el amarillo son
formas no metálicas inestables.
En su forma elemental es un sólido cristalino, fundible, quebradizo,
blanco azulado que presenta una conductividad eléctrica y térmica baja y
se evapora a bajas temperaturas.
Las estimaciones sobre la abundancia de antimonio en la corteza
terrestre van desde 0,2 a 0,5 ppm. El antimonio es calcófilo,
presentándose con azufre y con otros metales como plomo, cobre y
plata.
El antimonio nativo es raro, y la única mena comercial es la estibina
(Sb2S3).
Métodos de obtención de Antimonio
Se obtiene fundiendo el mineral estibina, para concentrarlo en Sb2S3 y
éste se tuesta a Sb2O3 que se reduce con carbón. Se purifica mediante
fusión por zonas.
Se obtiene como subproducto en los procesos metalúrgicos de cobre y
plomo.
Usos y aplicaciones del Antimonio
Usado en la tecnología de semiconductores para fabricar detectores
infrarrojos, diodos y dispositivos de efecto Hall.
Aleado con plomo incrementa la dureza de este metal. Se usa para
baterías, aleaciones antifricción, armas pequeñas, balas trazadoras,
revestimientos de cables, etc.
El sulfuro de antimonio (III) se emplea en la obtención de antimonio, para
preparar la masa inflamable de las cerillas, en fabricación de vidrios
coloreados, barnices y en pirotecnia.
El cloruro de antimonio (III) se usa como catalizador.
BISMUTO
Símbolo: Bi
Número atómico: 83
Período: 6
Bloque: p (elemento representativo).
Configuración electrónica:[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Color: Blanco.
Es un metal pesado y quebradizo. Es el metal con mayor diamagnetismo
y, después del mercurio, es el elemento con menor conductividad térmica.
En la naturaleza se encuentra en forma elemental y en minas de
bismutinita (Bi2S3) y bismita (Bi2O3).
Cuando es sólido flota sobre su estado líquido, por tener menor
densidad en el estado sólido. Esta característica es compartida con el
agua, el galio, el ácido acético, el antimonio y el silicio.
Métodos de obtención del Bismuto
A partir de los minerales que contienen bismuto, se obtiene el óxido de bismuto
(III), el cual se reduce con carbón a bismuto bruto. Se purifica mediante fusión por
zonas.
Se obtiene como subproducto del refinado de metales como: plomo, cobre, oro,
plata y estaño.
Usos y aplicaciones del Bismuto
Aleado junto a otros metales tales como: estaño, cadmio, ..., origina materiales de
bajo punto de fusión utilizadas en sistemas de detección y extinción de incendios.
Aleado con manganeso se obtiene el "bismanol" usado para la fabricación de
imanes permanentes muy potentes.
Se emplea en termopares y como "carrier" de 235U o 237U del combustible de
reactores nucleares.
Se emplea como catalizador en la obtención de fibras acrílicas.
El óxido de bismuto (III) se emplea para fabricar vidrios de alto índice de
refracción y esmaltes de color amarillo.
El oxicloruro de bismuto, BiOCl, se emplea en cosmética y en fabricación de
perlas artificiales.
Bibliografía:
…….Química Inorgánica
www.quimicaweb.net
www.wikipedia.org
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