Propiedades y usos de compuestos de elementos del grupo 1
Elementos del Grupo 1
¿Ha utilizado recientemente detergente para lavar su ropa? ¿O horneaste un lote de galletas? Si ha hecho alguna de estas cosas, probablemente haya utilizado compuestos formados a partir de elementos del grupo 1.
Recuerde que los elementos del grupo 1 son muy reactivos. Como solo tienen un electrón de valencia, pueden renunciar a ese electrón y convertirse en un gas noble en estado catiónico. De modo que renuncian fácilmente a ese único electrón de valencia.
Esto significa que los elementos del grupo 1 pueden formar fácilmente compuestos como hidróxido de sodio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio y tiosulfato de sodio.
Hidróxido de sodio
El hidróxido de sodio , o NaOH, es una base muy común. También se conoce como lejía. Cuando el sodio reacciona con el agua, se forma hidróxido. Esto a menudo se hace haciendo una salmuera, que se hace mezclando NaCl (sal de mesa típica) con agua. Luego, esta salmuera tiene una corriente eléctrica que la atraviesa para romper los iones, en un proceso llamado electrólisis. El sodio luego se combina con el OH del agua y se forma hidróxido de sodio.
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El hidróxido de sodio se puede utilizar como limpiador de hornos, en jabones y para hacer papel. Es una base muy fuerte. Dado que el sodio está dispuesto a ionizarse solo en sodio como catión (porque es como un gas noble), el sodio y el hidróxido a menudo se ionizan. El hidróxido (OH) entonces realmente necesita otro hidrógeno para producir agua. Por lo tanto, puede eliminar fácilmente el hidrógeno de otros compuestos.
Carbonato y bicarbonato de sodio
El bicarbonato de sodio o bicarbonato de sodio tiene la fórmula química de NaHCO3. Cuando se produce bicarbonato de sodio, también se puede producir carbonato de sodio o carbonato de sodio (Na2CO3). El bicarbonato de sodio se usa comúnmente para hornear y en antiácidos, y no es tóxico. Pero su contraparte, el carbonato de sodio, es tóxico. Se puede encontrar en varios productos de limpieza, pero debe usarse con cuidado.
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Para producir bicarbonato de sodio y carbonato de sodio, la sal (NaCl) se combina con dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y amoníaco (NH3). La sal se ioniza rápidamente en el agua, formando cationes de sodio libres. El agua también se ioniza en aniones OH (hidróxido) y cationes de hidrógeno. El hidróxido y el dióxido de carbono pueden combinarse para formar el bicarbonato (HCO3). El bicarbonato tiene carga negativa, por lo que puede interactuar con la carga positiva del sodio. Solo se forma un enlace iónico (un enlace con una fuerza más débil), en lugar de un enlace covalente.
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A altas temperaturas, el hidrógeno se puede quitar del oxígeno para que haya una segunda carga negativa. Esto permite que se forme un segundo enlace iónico con otro catión de sodio para producir carbonato de sodio.
Dado que se forman enlaces iónicos en ambos casos, ambos compuestos son muy básicos. Si el sodio se disocia del compuesto, entonces el oxígeno tiene una carga negativa libre para eliminar el hidrógeno de los compuestos.
Tiosulfato de sodio
El tiosulfato de sodio tiene la fórmula química de Na2S2O3. Se ha utilizado para revelar fotografías, extraer oro y con fines médicos, como para tratar el envenenamiento por cianuro.
La estructura del tiosulfato de sodio puede resultar confusa cuando la miramos por primera vez. Primero, parece haber demasiados enlaces provenientes del azufre central. En segundo lugar, hay un montón de líneas punteadas, entonces, ¿cómo sabemos dónde están los dobles enlaces?
Bueno, siempre hay dos dobles enlaces porque siempre hay dos cargas negativas (por lo que dos de los dobles enlaces están ahí y dos no lo están en un momento dado). Las líneas de puntos significan que estos enlaces dobles pueden estar entre dos compuestos cualesquiera en cualquier momento. Cambia de un compuesto a otro. Este proceso se llama resonancia.
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Pero si hay dos enlaces dobles, ¡eso significa que el azufre tiene seis enlaces! ¡Son muchos lazos! Veamos dónde está el azufre en la tabla periódica. Está en una fila debajo del carbono y el oxígeno. Esto significa que puede usar los orbitales 3d para hacer enlaces adicionales. Dado que tiene seis electrones de valencia y el orbital adicional, puede usar los 6 electrones de valencia para formar enlaces covalentes.
Pero hay otro azufre que tiene como máximo dos enlaces, ¿no debería tener una enorme carga negativa si puede tener hasta seis enlaces? Miremos de nuevo la tabla periódica; cae justo debajo del oxígeno. ¿Cuántos enlaces forma típicamente el oxígeno? Dos, con dos juegos de parejas solitarias. Dado que el azufre y el oxígeno están en el mismo grupo, esto significa que pueden formar un número similar de enlaces. Sulphur solo puede elegir si quiere formar dos enlaces (con dos conjuntos de pares solitarios) o si quiere formar seis enlaces, sin pares solitarios. El orbital adicional le da más opciones que el oxígeno.
El tiosulfato de sodio se puede producir mezclando dos partes de hidróxido de sodio, una parte de dióxido de azufre y una parte de azufre. El oxígeno extra (dado que se usaron dos partes de hidróxido de sodio) y los dos hidrógenos forman agua como subproducto. El dióxido de azufre se une a uno de los átomos de oxígeno y al átomo de azufre para formar los seis enlaces covalentes en el azufre. Los cationes de sodio pueden formar un enlace iónico con las cargas negativas.
Resumen de la lección
Los elementos del grupo 1 son muy reactivos porque ceden fácilmente su único electrón de valencia para formar una estructura de gas noble. Elementos del Grupo 1 son capaces de formar hidróxido de sodio , carbonato de sodio , bicarbonato de sodio , y tiosulfato de sodio . Para todos estos compuestos, excepto el hidróxido de sodio, se forman enlaces iónicos entre el sodio y el resto del compuesto. El hidróxido de sodio forma un enlace covalente muy débil, por lo que es muy similar a un enlace iónico. Esto hace que todos estos compuestos sean muy básicos.