T4 quimica organica

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1. TEMA 4 Ins Martnez 1 2. Elementos del cuarto periodo Gran dureza, altas densidades, PF y PE altos Combinarse con metales y no metales Formar compuestos de coordinacin Distintos estados de oxidacin Los ns de oxidacin positivos ms altos se obtienen sumando los electrones d y s de la capa de valencia. Ins Martnez 2 3. Los estados de oxidacin ms altos se alcanzan junto a los elementos ms electronegativos (F,O) Diagramas de FROST=estabilidad estados de oxi. Eje X ns de oxidacin Eje Y equivalentes electroqumicos= nE n=total de electrones E=potencial estndar -nE=G/F Ins Martnez 3 4. El estado ms estable de oxi. es el que tiene los valores ms negativos de equivalentes (menor G y mas abajo en el diagrama). Mayor diferencia entre el estado de oxi. cero y el estado ms estable, ms REDUCTOR ser el metal. En este caso es el Ti. Los de n de oxi. ms alto son muy oxidantes e inestables Estudiaremos el Ti, Fe y Cu. Ins Martnez 4 5. Metal blanco plateado, duro y resistente a la corrosin, pequea densidad. A altas temperaturas presenta afinidad por el O2,H2,N2,Cl2 y C. En forma de mineral rutilo (TiO2) y de ilmenita(FeTiO3). Ins Martnez 5 6. PROCESO KROLL 1)Conversin del oxido de Titanio a cloruro de titanio a 900: 2)Purificarlo por destilacin y se reduce con magnesio a 850: En ausencia de aire Por electrlisis del MgCl2 se puede obtener Cl2 y usarlo, y magnesio. La reduccin est basada en un diagrama de Ellingham Ins Martnez 6 7. Purificacin: 1)Rutilo en cloruro de titanio: 2)Reaccin con O2 a 1200: TiCl4+O2 TiO2+2Cl2 Blanco, refleja la luz, alta estabilidad Para pinturas, laca, esmaltes. Por reduccin del TiCl4 con H2 Se usa como catalizador Ins Martnez 7 8. Industria militar, aviones, submarinos Material quirrgico por su baja toxicidad y estabilidad Accesorios de joyera por su brillo Ins Martnez 8 9. Hematita Fe2O3, magnetita Fe3O4, siderita, pirita Ins Martnez 9 10. Materias primas Fe2O3 y Fe3O4 Proceso de CARBOTERMIA en un ALTO HORNO de forma tubular. Parte superior: entra mineral de hierro, caliza y coque Parte inferior: se inyecta aire caliente por las toberas. Se genera calor: 2C + O22CO que asciende y acta como reductor de la mena de hierro. El gas sube y el solido desciende. Procesos de reduccin a medida que se baja Ins Martnez 10 11. Parte superior: Fe2O3nH2O Fe2O3 + nH2O 3Fe2O3 + CO2 Fe3O4 +CO2 Fe3O4 + CO3FeO + CO2 CaCO3 CaO + CO2 FeO + COFe + CO2 CO2 + C2CO El hierro se funde y se hunde Fe(s)Fe(l) Se forma escoria(silicato de calcio)que eliminar la ganga luego CaO + SiO2 CaSiO2 Temperatura 200C 400-700 850 1000- 1200 1200- 1600 Ins Martnez 11 12. Purificar el hierro obtenido Oxidacin con O2 con la adicin de caliza en polvo Se genera CO2 y los xidos con impurezas. Una vez purificado se fabrican aleaciones: Acero inoxidable (Fe,C,Cr,Ni) Ins Martnez 12 13. xidos utilizados como pigmentos: FeO, Fe2O3 , Fe3O4 Ferritas (oxido de metales mixtos) blandas utilizadas en sistemas de grabacin-borrado Ferritas duras son imanes que se usan como electroimanes. Corrosin del Fe(se oxida): Si expuesto a la humedad del aire o agua con oxigeno. Ctodo([O2] ms alta): O2 + 2H2O+ 4e 4OH- Anodo:FeFe2+2e Precipitacin y oxidacin. Se deposita herrumbre. Global: 4Fe+3O2+6H2O4Fe(OH)3Se puede proteger con pintura, acero inoxidable Ins Martnez 13 14. Construccin de estructuras Aleaciones: acero inoxidable, de alta velocidad, o de fundicin. Ins Martnez 14 15. Calcopirita CuFeS2, cuprita Cu2O, malaquita, calcosina Cu2S, cobre nativo. Ins Martnez 15 16. Conductividad trmica elevada Gran maleabilidad Alta conductividad Los compuestos de Cu+ son diamagnticos y los de Cu2+ son paramagnticos. Los compuestos de Cu2+ son azules Ins Martnez 16 17. Piro metalurgia con la mena de Cobre ms comn CuFeS2 4CuFeS2+9O22Cu2S+6SO2+2 Fe2O3 Fe2O3+SiO2 Fe2(SiO3)3 2 Cu2S+3 O22Cu2O+2SO2 2Cu2O+ Cu2S6Cu +SO2 Este Cu se refina electrolticamente Como nodo es el Cu impuro, como ctodo tiras de cobre puro y como electrolito CuSO4. El Cu se transfiere del nodo al ctodo. Ins Martnez 17 18. Material conductor en cables elctricos Fabricar intercambiadores de calor Aleaciones como latn, bronce y oro rojo utilizado en joyera. Ins Martnez 18 19. COMPLEJOS Ins Martnez 19 20. Especie poliatomica tomo o ion central rodeado de varios ligandos unidos mediante enlace covalente dativo. Ligando es un ion o molcula. Formados por interacciones acido base de Lewis: Acido=orbitales d vacos de los metales (acepta e) Base=ligandos (ceden e) Nmero de coordinacin=n de ligandos alrededor del ion central. Los mas comunes son 2,4 y 6. La geometra depende de este nmero: 2=lineal Au+,Cu+,Ag+,Hg+ 4=plano cuadrada Ni2+,Cu2+ o tetradrica Fe2+,Zn2+ 6=octadrica Fe3+,Co3+,Cr3+ Ins Martnez 20 21. Un par solitario de un ligando acta como una carga puntual negativa que repele los electrones de los orbitales d del ion metlico. Formacin del compuesto: 1. Se aproximan los ligandos y aparece un campo de interaccin de estos con el ion central=distorsin por las repulsiones entre los e de los ligandos y los e d del metal. 2. Desdoblamiento de los niveles energticos 3. Atraccin de los e de los ligandos y el catin metlico=disminucin de energa=formacin complejo Ins Martnez 21 22. Los ligandos se aproximan por los ejes cartesianos Repulsiones mayores con los orb. dx 2 -y 2 y dz 2 y su energa se eleva; pero disminuye en los orb. dxy, dxz y dyz Ins Martnez 22 23. oct es la diferencia energtica entre los dos conjuntos de orbitales d. Energa de los dos orbitales con mayor energa (eg)= 3/5 oct Energa de los tres orbitales de menor energa (t2g)=-2/5 oct El balance energtico se mantiene. Ins Martnez 23 dz 2 dx 2 -y 2 dxy dxz dyz 24. Los ligandos se aproximan alineados con los orbitales dxy, dxz y dyz El desdoblamiento es inverso al octadrico tet es la diferencia energtica entre los dos conjuntos de orbitales d. Energa de los dos orbitales con mayor energa (t2)= 2/5 tet Energa de los tres orbitales de menor energa (e)=-3/5 tet Ins Martnez 24 25. Orbitales orientados en los ejes x e y. Es mas sencillo a partir del octadrico. Energa de estabilizacin del CC. Siguiendo el principio de mnima energa y mxima multiplicidad Si vamos colocando electrones seguiran este orden: dxy, dxz , dyz es decir, los orbitales t2g. Ins Martnez 25 26. El cuarto electrn podra entrar en t2g aparendose o desapareado en eg. La eleccin depende de cual de las dos energas requeridas es menor, si la oct o la Eap Si la oct es la menor de las dos=ALTO ESPIN o campo dbil (Sigue la mxima multiplicidad) Si la Eap es la menor=BAJO ESPIN o campo fuerte (Sigue la mnima energa) Espn total=(n electrones desapareados)/2 Ins Martnez 26 27. El valor de E depende de 1. Tipo de metal 2. Estado de oxidacin 3. Numero de ligandos 4. Naturaleza de los ligandos(efecto sobre la separacin del campo)= : I-