bioquimica inorganica

Química de los no metales (Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Carbono)

La química descriptiva examina los elementos y sus compuestos de manera sistemática. Al estudiar en la química descriptiva, es importante buscar tendencias en lugar de memorizar los hechos que se presentan. La tabla periódica es la herramienta más valiosa para esta tarea.
El hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y carbono, formanmuchos compuestos de importancia comercial y constituyen el 99% de los átomos que requieren las células vivas.

Conceptos generales: tendencias periódicas y reacciones químicas

Recordemos que podemos clasificar los elementos en metales, metaloides y no metales. A excepción del hidrógeno, que es un caso especial, los no metales ocupan la parte superior derecha de la tabla periódica. Estadivisión de los elementos se relaciona muy bien con las tendencias de las propiedades de los elementos. En la siguiente figura se resumen las tendencias de varias de estas propiedades:

La electronegatividad es un factor importante para determinar si un elemento es metal o no metal. La electronegatividad aumenta a medida que nos movemos de izquierda a derecha a lo largo de una fila de la tablaperiódica, y disminuye conforme descendemos por un grupo en particular. Por consiguiente, la electronegatividad de los no metales es más alta que la de los metales. Esta diferencia de electronegatividad es lo que da origen a la formación de sólidos iónicos en las reacciones entre metales y no metales. En cambio, los compuestos que se forman entre no metales son sustancias moleculares y suelen ser gases,líquidos o sólidos volátiles a temperatura ambiente.
Entre los no metales, la química que exhibe el primer miembro de un grupo puede diferir de varias formas importantes respecto a la de los miembros subsiguientes. Por ejemplo, los no metales de la tercera fila y más abajo pueden alojar más de ocho electrones en sus capas de valencia. Otra diferencia importante es que el primer elemento decualquier grupo puede formar enlaces  con más facilidad que los miembros inferiores del grupo. Esta tendencia se debe, en parte, al tamaño atómico. A medida que los atómos aumentan de tamaño, el solapamiento lateral de los orbitales p, que conduce a la formación de enlaces , se hace menos eficaz, como podemos ver en la siguiente figura:

Este efecto se refleja en las energías de enlace de los enlacesmúltiples entre diferentes elementos del mismo grupo. Por ejemplo, la diferencia de las energías de enlace de los enlaces C  C y C  C es de aproximadamente 270 kJ/mol; este valor se suele tomar como la ”fuerza” de un enlace  C  C. En comparación, la fuerza de un enlace  Si  Si es de alrededor de 100 kJ/mol, significativamente menor que la correspondiente al carbono.
La diferencia encuanto a la formación de enlaces  tiene importantes consecuencias en la química que exhiben el carbono y el silicio. El carbono tiene tres alótropos cristalinos: diamante, grafito y buckminsterfulereno. El diamante es un sólido de red covalente que tiene enlaces  C  C pero ningún enlace . El grafito y el buckminsterfulereno tienen enlaces  que son el resultado del solapamiento lateral de orbitalesp. El silicio elemental existe como un sólido de red covalente parecido al diamante con sólo enlaces ; el silicio no se presenta en una forma análoga al grafito o al buckminsterfulereno, aparentemente a causa de la debilidad de los enlaces  Si  Si.
De manera similar observamos diferencias en los dióxidos de carbono y silicio, como se observa en la siguiente figura:

El CO2 es una sustanciamolecular con dobles enlaces C  O. En cambio, el SiO2 no contiene dobles enlaces. Esta sustancia es un sólido de red covalente en el cual hay cuatro átomos de oxígeno unidos a cada átomo de silicio, lo que forma una estructura extensa cuya fórmula empírica es SiO2.

Reacciones químicas

Es provechoso observar las tendencias generales en los patrones de reactividad. Existen varias...