Química de los Grupos Principales
La química de los grupos principales trata la química estructural y de reacción de los elementos de los bloques s y p, desde los metales alcalinos reactivos hasta los gases nobles, que alguna vez fueron inertes, organizados por las tendencias de la tabla periódica.
Definition
La química de los grupos principales es el estudio de los elementos de los grupos 1, 2 y del 13 al 18 —los elementos de los bloques s y p, o representativos— que abarca sus tendencias periódicas, enlaces y las síntesis y estructuras de sus compuestos característicos.
Scope
Esta área cubre la química descriptiva y estructural de los elementos representativos: tendencias periódicas en tamaño, energía de ionización y electronegatividad; los hidruros, óxidos y haluros de los bloques s y p; el enlace deficiente en electrones en los boranos y grupos relacionados; la catenación y alotropía del carbono, nitrógeno, fósforo y azufre; y la química de los gases nobles. Excluye los elementos de transición de los bloques d y f, cuyo comportamiento de coordinación se trata por separado, y las estructuras de estado sólido a granel manejadas bajo la química inorgánica estructural y de estado sólido.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo controlan las tendencias periódicas en tamaño y electronegatividad el enlace de los elementos representativos?
- ¿Por qué las especies deficientes en electrones, como los boranos, adoptan estructuras de clúster en lugar de clásicas?
- ¿Qué explica las relaciones diagonales y el comportamiento anómalo de la primera fila en el bloque p?
- ¿Cómo se pueden hacer reaccionar los gases nobles supuestamente inertes para formar compuestos estables?
Key concepts
- Tendencias periódicas y carga nuclear efectiva
- Geometría VSEPR
- Catenación y alotropía
- Enlace de tres centros deficiente en electrones
- Reglas de Wade para clústeres
- El efecto del par inerte
Key theories
- VSEPR y las formas de las moléculas del bloque p
- La repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (VSEPR) predice la geometría molecular a partir del número de pares de enlace y pares solitarios alrededor de un átomo central, lo que racionaliza con éxito las formas de los hidruros, óxidos y haluros de los grupos principales.
- Reglas de Wade y clústeres deficientes en electrones
- Los boranos y los clústeres relacionados adoptan geometrías closo, nido y arácnido determinadas por su número de pares de electrones esqueléticos, un marco de pares de electrones esqueléticos poliédricos que unifica las estructuras de los grupos principales deficientes en electrones.
- Tendencias periódicas y el efecto del par inerte
- Las tendencias en el radio atómico, la energía de ionización y la electronegatividad a lo largo y ancho de la tabla, junto con la renuencia de los elementos pesados del bloque p a usar sus electrones s, explican la estabilidad del estado de oxidación y los patrones de reactividad.
Clinical relevance
Los elementos de los grupos principales suministran el nitrógeno fijado de los fertilizantes, el silicio de los semiconductores y el vidrio, los fosfatos de la biología y los detergentes, y reactivos desde los hidruros de boro hasta el xenón, lo que hace que esta química sea fundamental para la agricultura, la electrónica y los materiales.
History
La química descriptiva de los elementos representativos surgió del aislamiento de los elementos alcalinos y halógenos en el siglo XIX y de la visión organizadora de la tabla periódica de Mendeleev. El trabajo de Alfred Stock a principios del siglo XX sobre los boranos reveló el enlace deficiente en electrones, y la síntesis de Neil Bartlett en 1962 de un compuesto de xenón derrocó el dogma de que los gases nobles eran químicamente inertes.
Key figures
- Dmitri Mendeleev
- Alfred Stock
- Neil Bartlett
- Ronald Gillespie
Related topics
Seminal works
- greenwood1997
- bartlett1962
- weller2018
Frequently asked questions
- ¿Por qué el primer elemento de cada grupo del bloque p es a menudo anómalo?
- Los elementos del segundo período, como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno, son pequeños, no tienen orbitales d disponibles y forman enlaces pi fuertes, por lo que favorecen el enlace múltiple y números de coordinación más bajos que sus congéneres más pesados, produciendo una química distinta.
- ¿Cómo pueden reaccionar los gases nobles si tienen octetos completos?
- Los gases nobles más pesados, especialmente el xenón, tienen energías de ionización relativamente bajas y nubes de electrones grandes y polarizables, por lo que oxidantes muy fuertes como el flúor y el PtF6 pueden eliminar o compartir sus electrones para formar compuestos genuinos como el XeF4.