Elementos del grupo 13
Páginas: 5 (1183 palabras)
Publicado: 3 de mayo de 2011
Los Elementos del Grupo 13
El químico alemán Friedrich Wühler (conocido mejor por su síntesis de la urea) fue de los primeros en preparar aluminio metálico puro. Para ello, calentó potasio metálico con cloruro de aluminio; el aluminio se produce en una sola reacción de sustitución:
3 K(l) + AlClk) -7 Al(s) + 3 KC1(s)
Para hacerlo, Wühler tuvo que obtener una cantidad suficiente depotasio metálico, que es muy reactivo. En virtud de que no disponía de una batería lo suficientemente potente como para generar el potasio metálico de forma electroquímica, este científico ideó una ruta química consistente en la aplicación de calor intenso a una mezcla de hidróxido de potasio y carbón vegetal. Él y su hermana, Emilie Wühler, compartieron el agotador trabajo de accionar el fuelle paramantener la mezcla a una temperatura suficientemente alta para producir el potasio. El aluminio era tan costoso a mediados del siglo XIX que el emperador Napoleón III utilizaba un servicio de mesa de aluminio sólo en las circunstancias de estado especiales.
Tendencias Grupales
El boro exhibe un comportamiento principalmente no metálico y se clasifica como semimetal, mientras que los otrosmiembros del grupo 13 son metales. Pero incluso los metales no muestran un patrón simple de puntos de fusión, aunque sus puntos de ebullición muestran una tendencia decreciente a medida que aumenta la masa de cada elemento (Tabla 12.1). La razón de esta ausencia de orden es que cada elemento del grupo se organiza de diferente manera en fase sólida. Por ejemplo, en uno de sus cuatro alótropos elboro forma agrupamientos de 12 átomos. Cada agrupamiento tiene una disposición geométrica llamada icosaedro (véase la figura 12.1). El aluminio adopta una estructura cúbica centrada en las caras, pero el galio forma una estructura especial que contiene pares de átomos. El indio y el talio forman cada uno otras estructuras diferentes. Sólo cuando los elementos se funden y las estructuras cristalinasse destruyen podemos ver, con base en los puntos de ebullición cada vez más bajos a medida que se desciende en el grupo, que el enlace metálico se debilita.
Como es de esperar, el boro, que se clasifica como semimetal, favorece la formación de enlaces covalentes. Sin embargo, la covalencia también es común entre los miembros metálicos del grupo. Se puede atribuir este comportamiento covalentea la elevada carga y al pequeño radio de cada ion metálico. La gran densidad de carga resultante de los iones del grupo 13 es suficiente para polarizar casi cualquier anión que se aproxime lo suficiente para crear un enlace covalente (Tabla 12.2).
La única forma de estabilizar el estado iónico de los elementos del grupo 13 consiste en hidratar el ion metálico. En el caso del aluminio, laenorme entalpía de hidratación del ion tripositivo, -4665 kJ:mol- 1 , es casi suficiente por sí sola para balancear la suma de las tres energías de ionización, -5137 kJ•mol- 1 • Por tanto, los compuestos de aluminio que consideramos como iónicos no contienen el ion aluminio, Al3+ , como tal, sino el ion hexaacuaaluminio, [Al( OH2)6]3+.
En el grupo 13 encontramos por vez primera elementos con más deun estado de oxidación. El aluminio tiene el estado de oxidación +3, ya sea que sus enlaces sean iónicos o covalentes. En cambio, el galio, el indio y el talio tienen un segundo estado de oxidación de + l. En el caso del galio y del indio predomina el estado + 3, mientras que el estado más común del talio es + l. En este punto es conveniente observar que en ocasiones las fórmulas pueden serengañosas. El galio forma un cloruro, GaCI2 , un compuesto que implica la existencia de un estado de oxidación +2. Sin embargo, se ha podido establecer que la estructura real de este compuesto es [Gat[GaCI4r; por tanto, el compuesto contiene en realidad galio en ambos estados de oxidación, + 1 Y +3.
Aspectos Biológicos
Los elementos del grupo 13 plantean el reto más grande a los químicos...
El químico alemán Friedrich Wühler (conocido mejor por su síntesis de la urea) fue de los primeros en preparar aluminio metálico puro. Para ello, calentó potasio metálico con cloruro de aluminio; el aluminio se produce en una sola reacción de sustitución:
3 K(l) + AlClk) -7 Al(s) + 3 KC1(s)
Para hacerlo, Wühler tuvo que obtener una cantidad suficiente depotasio metálico, que es muy reactivo. En virtud de que no disponía de una batería lo suficientemente potente como para generar el potasio metálico de forma electroquímica, este científico ideó una ruta química consistente en la aplicación de calor intenso a una mezcla de hidróxido de potasio y carbón vegetal. Él y su hermana, Emilie Wühler, compartieron el agotador trabajo de accionar el fuelle paramantener la mezcla a una temperatura suficientemente alta para producir el potasio. El aluminio era tan costoso a mediados del siglo XIX que el emperador Napoleón III utilizaba un servicio de mesa de aluminio sólo en las circunstancias de estado especiales.
Tendencias Grupales
El boro exhibe un comportamiento principalmente no metálico y se clasifica como semimetal, mientras que los otrosmiembros del grupo 13 son metales. Pero incluso los metales no muestran un patrón simple de puntos de fusión, aunque sus puntos de ebullición muestran una tendencia decreciente a medida que aumenta la masa de cada elemento (Tabla 12.1). La razón de esta ausencia de orden es que cada elemento del grupo se organiza de diferente manera en fase sólida. Por ejemplo, en uno de sus cuatro alótropos elboro forma agrupamientos de 12 átomos. Cada agrupamiento tiene una disposición geométrica llamada icosaedro (véase la figura 12.1). El aluminio adopta una estructura cúbica centrada en las caras, pero el galio forma una estructura especial que contiene pares de átomos. El indio y el talio forman cada uno otras estructuras diferentes. Sólo cuando los elementos se funden y las estructuras cristalinasse destruyen podemos ver, con base en los puntos de ebullición cada vez más bajos a medida que se desciende en el grupo, que el enlace metálico se debilita.
Como es de esperar, el boro, que se clasifica como semimetal, favorece la formación de enlaces covalentes. Sin embargo, la covalencia también es común entre los miembros metálicos del grupo. Se puede atribuir este comportamiento covalentea la elevada carga y al pequeño radio de cada ion metálico. La gran densidad de carga resultante de los iones del grupo 13 es suficiente para polarizar casi cualquier anión que se aproxime lo suficiente para crear un enlace covalente (Tabla 12.2).
La única forma de estabilizar el estado iónico de los elementos del grupo 13 consiste en hidratar el ion metálico. En el caso del aluminio, laenorme entalpía de hidratación del ion tripositivo, -4665 kJ:mol- 1 , es casi suficiente por sí sola para balancear la suma de las tres energías de ionización, -5137 kJ•mol- 1 • Por tanto, los compuestos de aluminio que consideramos como iónicos no contienen el ion aluminio, Al3+ , como tal, sino el ion hexaacuaaluminio, [Al( OH2)6]3+.
En el grupo 13 encontramos por vez primera elementos con más deun estado de oxidación. El aluminio tiene el estado de oxidación +3, ya sea que sus enlaces sean iónicos o covalentes. En cambio, el galio, el indio y el talio tienen un segundo estado de oxidación de + l. En el caso del galio y del indio predomina el estado + 3, mientras que el estado más común del talio es + l. En este punto es conveniente observar que en ocasiones las fórmulas pueden serengañosas. El galio forma un cloruro, GaCI2 , un compuesto que implica la existencia de un estado de oxidación +2. Sin embargo, se ha podido establecer que la estructura real de este compuesto es [Gat[GaCI4r; por tanto, el compuesto contiene en realidad galio en ambos estados de oxidación, + 1 Y +3.
Aspectos Biológicos
Los elementos del grupo 13 plantean el reto más grande a los químicos...
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