ELEMENTOS DEL GRUPO IVA Carbonoides o familia del Carbono, los elementos del grupo IVA o grupo 14, se estudian como no metales aunque todos tienen características de semiconductores en algunas condiciones además del plomo y el estaño que se estudian como metales. Los elementos del grupo son el carbono, Silicio, germanio, Estaño y Plomo. Propiedades El carbono es un no metal. El silicio y germanio son semimetales o metaloides (conduciendo la corriente eléctrica cuando aumenta la temperatura. El estaño y plomo son metales; son semiconductores. Los elementos de este grupo debido a la configuración electrónica en nivel más externo (NS2 NP2), tienen como estados de oxidación +2 y más +4. El estaño y el plomo se utilizan para preparar aleaciones de bajos puntos de fusión. La posición central de este grupo hace que su comportamiento sea un poco especial sobre todo el de de su primer elemento, el carbono que tiene la propiedad de unirse consigo mismo formando cadenas y dando lugar a una inmensidad de compuestos lo que constituye la llamada química Orgánica, donde el carbono es la parte principal. El carácter metálicos aumenta conforme se desciende en el grupo, siendo el carbono un no metal, el silicio y germanio semi metales y el estaño y plomo típicos metales, como antes se ha dicho. Estos elementos forman parte de más de la cuarta parte de la corteza terrestre y solo podemos encontrar en forma natural al carbono al estaño y al plomo en forma de óxidos y sulfuros, su configuración electrónica termina en Ns2 Np2. Como antes de ha mencionado, estos e stos elementos presentan
Estos elementos se distinguen también por su estabilidad en las moléculas debido a su tendencias a formar enlaces covalentes, dobles o triples características que conduce su toxicidad potencial más evidente en el P, As y Sb cuando estos reaccionan en el cuerpo con otras en el cuerpo crean fuertes radicales libres que no pueden ser procesados por el hígado, donde se acumulan. Es esta fuerte unión la que hace que el N y el Bi produzcan su toxicidad al formar moléculas ya que estos forman enlaces fuertes con otros átomos que son difíciles de dividir, creando moléculas poco radiactivas.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Todos los elementos del grupo son sólidos a temperatura ambiente excepto el nitrógeno que es un gas. Un detalle a tomar en cuenta es la diferencia entre el Bi y el N a pesar de ser parte del mismo grupo o familia donde tenemos al principio el Nitrógeno (es un gas, no metálico, transparente) mientras que al final el Bismuto (es un sólido quebradizo, metálico y rosáceo).
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS Este grupo muestra un patrón en su configuración electrónica donde todos los elementos que lo componen tienen 5e- en su capa mas externa que son dos en el subnivel S y tres electrones no aparados en e subnivel P. Los dos elementos mas importantes del grupo son el P y N, el nitrógeno
que en su forma diatónica es el componente principal del aire y el fósforo que como el nitrógeno es un componente esencial para todos las formas de vida. Los elementos del grupo tiene un nivel de electronegatividad y energía de ionización relativamente alto, por el contrario sus radios atómicos son relativamente pequeños. Debido a su configuración electrónica, estos elementos no tienden a formar compuestos iónicos, más bien forman enlaces covalentes. Los ciclos biogeoquímicos del nitrógenos y el fosforo son vitales en la dinámica de la Tierra por cuanto desempeñan un papel muy importante en el desarrollo de la vida. Por otra parte, son quizás dos de los ciclos en los cuales el hombre participa activamente y, por tanto, es posible analizar la influencia de este sobre el funcionamiento del planeta. Como es bien sabido, existen en la naturaleza bacterias que fijan el nitrógeno atmosférico mediante un proceso natural que vuelve útil para la vida. A partir de la segunda guerra mundial, mediante el proceso el hombre aprendió a fijar el nitrógeno; por este proceso el nitrógeno atmosférico se hace reaccionar con hidrógeno para obtener amoniaco:
N2+3H3 — 2NH3 Este amoniaco se transforma en sales de amoniaco, urea y nitratos que se adicionan junto con el fósforo al suelo en forma de nutrientes. Desde entonces, hasta hoy, el hombre ha acelerado en forma considerable el ciclo del nitrógeno.
Métodos habituales de preparación de los elementos del grupo 15 Bloque Grupo
P
Z
Elemento
7
N
15
P
36
As
Material de partida Aire Ca (PO4)2 (fluorita) NiAsS (agersdorffita) FeAsS (arsenopirita, mispiquel)
15
51
Sb
83
Bi
Método habitual de preparación Destilación fraccionada del aire liquido Ca (PO4)2 + 3SiO2 + 5C = CO +CaSiO3 + (1//2) P4 NiAsS NiS + As
FeAsS
FeS + As
As2S3 (oropimente)
Tostación y reducción
AsS (rejalgar) Sb2S3 (Senarmontita)
Tostación y reducción
Bi2S3 (bismutinita) Bi2O3 (bismita,
Observación
Tostación y reducción Sb2O3+3Fe 3FeO + 2Sb 2BiS3 + 9O2 Bi2O3 + CO
6SO2 + 2Bi2O3 CO2 + 2Bi
En las funciones de cobre y de plomo
silenita Q)
NITRÓGENO El nitrógeno es un gas que forma el 78% del aire. Comercialmente, del nitrógeno gaseoso (N2) se produce amoniaco, que es un componente común de fertilizantes y limpiadores caseros. El más conocido de los elementos del grupo es el nitrógeno, el más abundante en la atmosfera; en efecto, el 78.69 por ciento de la misma es nitrógeno. El nitrógeno es conocido no solo por su abundancia en la atmosfera, sino por sus aplicaciones en abonos, fertilizantes y en la materia orgánica en forma de proteínas, también hace parte de explosivos como el trinitrotolueno, TNT.
NITRÓGENO Descripción General
CARACTERÍSTICAS GENERALES Nombre: Nitrógeno Símbolo: N Número atómico: 7
Masa atómica (uma): 14,0067
Período: 2
Grupo: VA (nitrogenoideos)
Bloque: p (representativo)
Valencias: +1, +2, +3, -3, +4, +5
Electronegatividad: 3.0
PROPIEDADES PERIÓDICAS Configuración electrónica: [He] 2s2 2p3 Radio iónico (Å): 1,71 (-3)
Radio atómico (Å): 0,92 Radio covalente (Å): 0,92
Energía de ionización (kJ/mol): 1400 Afinidad electrónica (kJ/mol): 7 PROPIEDADES FÍSICAS
Electronegatividad: 3,04
Densidad (g/cm3): 0,0012506 (0ºC) Color: Incoloro Punto de fusión (ºC): -210
P. de ebullición (ºC): -196
Volumen atómico (cm3/mol): 13,54
Historia
Descubridor: Daniel Rutherford. Lugar de descubrimiento: Escocia. Año de descubrimiento: 1772. Origen del nombre: De las palabras griegas "nitron" ("nitrato") y " geno" (" generador "). Significando " formador de nitratos". Obtención: En el estudio de la composición del aire, Joseph Black, obtuvo un gas que permitía la combustión y la vida y otro gas que no la permitía ("aire viciado"). Rutherford estudió este gas y llegó a la conclusión de que era "aire flogistizado", donde "nada ardía y nada vivía en él". Aunque no supo de qué gas se trataba, fue el primero en descubrirlo.
El nitrógeno es un elemento químico, símbolo N, número atómico 7, peso atómico 14.0067; es un gas en condiciones normales. El nitrógeno molecular es el principal constituyente de la atmósfera. Esta concentración es resultado del balance entre la fijación del nitrógeno atmosférico por acción bacteriana, eléctrica (relámpagos) y química (industrial) y su liberación a través de la descomposición de materias orgánicas por bacterias o por combustión. En estado combinado, el nitrógeno se presenta en diversas formas. Es constituyente de todas las proteínas (vegetales y animales), así como también de muchos materiales orgánicos. Su principal fuente mineral es el nitrato de sodio. Tiene reactividad muy baja. A temperaturas ordinarias reacciona lentamente con el litio. A altas temperaturas, reacciona con cromo, silicio, titanio, aluminio, boro, berilio, magnesio, bario, estroncio, calcio y litio para formar nitruros; con O2, para formar NO, y en presencia de un catalizador, con hidrógeno a temperaturas y presión bastante altas, para formar amoniaco. Se obtiene de la atmósfera (su fuente inagotable) por licuación y Métodos de destilación fraccionada. obtención Se obtiene, muy puro, mediante descomposición térmica (70ºC) del nitrito amónico en disolución acuosa. Por descomposición de amoniaco (1000 ºC) en presencia de níquel en polvo. El nitrógeno se obtiene a gran escala por destilación fraccionada de aire líquido. En el laboratorio se obtiene N2 de alta pureza por descomposición térmica de NaN3. A partir de la hidroxilamina y calor NH2CH + calor ----- N2 + NH3 + HOH A partir de nitrito de amonio y calor NH4 NO2 + calor ----- N2 + NH3 + HOH A partir de la azida de sodio y calor 2Na3 N3 + calor ----- 2Na + NH3 + 3N2 • • •
La azida de sodio se descompone a 350 ºC con un alto de pureza, al menos de 99.5%, limpiamente en sodio metálico y nitrógeno. Proceso Haber, para obtención de amoníaco N2 + NH2 -------- 2NH3
ALGUNOS COMPUESTOS IMPORTANTES NH3 Reactivo en la síntesis de acido nítrico, fibras sintéticas, plásticos, colorantes, fertilizantes y explosivos. Liquido Refrigerante. N2 H4 Combustible de alta energía (en cohetes) NO Se utiliza como reactivo en la preparación de NO2 (y N2O4) y acido nítrico. HNO3 Es usado en la fabricación de fibras sintéticas, colorantes, fertilizantes y explosivos. En metalurgia (como oxidante). El 70% de HNO3 se utiliza para producir fertilizantes como, nitrato de amonio, NH4NO3, el 15% se utiliza para producir explosivos, el otro 15% se utiliza para producir plásticos, películas, colorantes, medicamentos y nitratos metálicos. NH4NO3 empleado como fertilizante y explosivo. Se utiliza en la síntesis de insecticidas y herbicidas, el pirotécnica y en combustible de cohetes.
APLICACIONES Aplicaciones
Producción de amoniaco, reacción con hidrógeno en presencia de un catalizador. (Proceso Haber-Bosch). El amoniaco se usa como fertilizante y para producir ácido nítrico (Proceso Ostwald). El nitrógeno líquido se utiliza como refrigerante en la industria alimentaria: congelado de alimentos por inmersión y transporte de alimentos congelados. El nitrógeno se utiliza en la industria electrónica para crear atmósferas inertes para producir transistores y diodos. Se utiliza en la industria del petróleo para incrementar la presión en los pozos y forzar la salida del crudo. Se usa como atmósfera inerte en tanques de explosivos líquidos. El ácido nítrico, compuesto del nitrógeno, se utiliza para fabricar nitratos y nitrar sustancias orgánicas. El dióxido de nitrógeno se utiliza como anestésico. Los cianuros se utilizan para producir acero templado. La mayor parte del nitrógeno se utiliza en la formación de amoniaco. Además, el nitrógeno líquido se utiliza extensamente en criogenia para alcanzar bajas temperaturas y como gas para crear atmósferas inertes. Obtención de fertilizantes. Se usa en pequeñas cantidades en lámparas Es componente básico del ácido nítrico, amoniaco, cianamidos, tintes, compuestos de colado o de plásticos derivados de la urea. Cianuros y Nitruros para cubiertas endurecedoras de metales y
numerosos compuestos orgánicos sintéticos y otros nitrogenados. Se utiliza ampliamente en la síntesis de amoniaco y de cianamida. También encuentra aplicación en la preparación de atmosfera inertes y como líquido criogénico y refrigerante. La toma de altas concentraciones de Nitrógeno puede causar problemas en las glándulas tiroides y puede llevar a bajos almacenamientos de la vitamina A. en los estómagos e intestinos de los animales los nitratos pueden en nitrosaminas, un tipo de sustancia peligrosamente cancerígena.
El grupo IVA del Sistema Periódico, o familia del carbono, está formado por los elementos: carbono, silicio, germanio, estaño, plomo y ununquadio. La posición central de este grupo hace que su comportamiento sea un poco especial, sobre todo el de su primer elemento carbono, que, tiene la propiedad de unirse consigo mismo, formando cadenas y dando lugar así a una infinidad de compuestos que constituyen la llamada Química Orgánica. El carácter metálico aumenta considerablemente conforme se desciende en el grupo, siendo el carbono un no-metal, el silicio y el germanio semimetales y el estaño, el plomo y el ununquadio típicos metales.
Grupo IVA Tabla Periódica Propiedades: Los elementos del grupo IVA son: carbono(C), silicio(si), germanio(ge), estaño(Sn),plomo(Pb), erristeneo(Eo). Estos elementos forman más de la cuarta parte de la corteza
terrestre y solo podemos encontrar en forma natural al carbono al estaño y al plomo en forma de óxidos y sulfuros, su configuración electrónica termina en ns2,p2 Los elementos de este grupo presenta diferentes estados de oxidación y estos son: +2 y +4., los compuestos orgánicos presentan variedad en su oxidación Mientras que los óxidos de carbono y silicio son ácidos, los del estaño y plomo son anfótero, el plomo es un elemento tóxico. Estos elementos no suelen reaccionar con el agua, los ácidos reaccionan con el germanio, estaño y plomo, las bases fuertes atacan a los elementos de este grupo, con la excepción del carbono, desprendiendo hidrógeno, reaccionan con el oxígeno formando óxidos. En este grupo encontramos variedad en cuanto a sus características físicas y químicas a continuación un breve resumen de cada uno de los elementos de este grupo.
carbono y su estructura
1. Carbono (C): Es un elemento químico de número atómico 6, es un sólido a temperatura ambiente. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este número en unos 500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivos conocidos. Forma el 0,2 % de la corteza terrestre.
Características: El carbono es un elemento que posee formas alotrópicas, un caso fascinante lo encontramos en el grafito y en el diamante, el primero corresponde a uno de las sustancias más blandas y el segundo a uno de los elementos más duros y otro caso con el carbón y el diamante, el carbón es tienen un precio comercial bastante bajo en cambio el diamante es conocido por ser una de las piedras mas costosas del mundo. Presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples. Así, con el oxígeno forma el dióxido de carbono, vital para el crecimiento de las plantas, con el hidrógeno forma numerosos compuestos denominados genéricamente hidrocarburos.
carbono y diamante en forma alotrópica
Estados alotrópicos: Se conocen cinco formas alotrópicas del carbono, una de las formas como encontramos el carbono es el grafito el grafito tienen exactamente la misma cantidad de átomos que el diamante la única variación que este presenta esta en la estructura la estructura del diamante es tetraédrica y la del grafito es mucho más sencilla. Pero por estar dispuestos en diferente forma, su textura, fuerza y color son diferentes.
silicio en estado natural
2. Silicio: Es un metaloide de numero atómico 14 de grupo A4. El silicio es el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre (27,7% en peso) Se presenta en forma amorfa y cristalizada; el primero es un polvo parduzco, más activo que la variante cristalina, que se presenta en octaedros de color azul grisáceo y brillo metálico. Características: En forma cristalina es muy duro y poco soluble y presenta un brillo metálico y color grisáceo. Aunque es un elemento relativamente inerte y resiste la acción de la mayoría de los ácidos, reacciona con los halógenos y álcalis diluidos. El silicio transmite más del 95% de las longitudes de onda de la radiación infrarroja. Se prepara en forma de polvo amarillo pardo o de cristales negros-grisáceos. Se obtiene calentando sílice, o dióxido de silicio (SiO2), El silicio cristalino tiene una dureza de 7, suficiente para rayar el vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de fusión de 1.411 °C, un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33(g/ml). Su masa atómica es 28,086 u
Estados del silicio: El silicio lo podemos encontrar en diversas formas en polvo, policristal ver y olivino
Aplicaciones: Se utiliza en aleaciones, en la preparación de las siliconas, en la industria de la cerámica técnica y, debido a que es un material semiconductor muy abundante, tiene un interés especial en la industria electrónica y microelectrónica como material básico para la creación de obleas o chips que se pueden implantar en transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrónicos. El silicio es un elemento vital en numerosas industrias.
germanio estado natural
3. Germanio: Elemento químico, metálico, gris plata, quebradizo, símbolo Ge, número atómico 32, peso atómico 72.59, punto de fusión 937.4ºC (1719ºF) y punto de ebullición 2830ºC (5130ºF), con propiedades entre el silicio y estaño. El germanio se encuentra muy distribuido en la corteza terrestre con una abundancia de 6.7 partes por millon (ppm). El germanio tiene una apariencia metálica, pero exhibe las propiedades físicas y químicas de un metal sólo en condiciones especiales, dado que está localizado en la tabla periódica en donde ocurre la transición de metales a no metales. Características: Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo lustroso, quebradizo, que conserva el brillo a temperaturas ordinarias. Presenta la misma estructura cristalina que el diamante y resiste a los ácidos y álcalis. Forma gran número de compuestos organometálicos y es un importante material semiconductor utilizado en transistores y fotodetectores. A diferencia de la mayoría de semiconductores, el germanio tiene una pequeña banda prohibida (band gap) por lo que responde de forma eficaz a la radiación infrarroja y puede usarse en amplificadores de baja intensidad.
Aplicaciones: Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado costo y en muchos casos se investiga su sustitución por materiales más económicos Fibra óptica. Electrónica: radares y amplificadores de guitarras eléctricas usados por músicos nostálgicos del sonido de la primera época del rock and roll; aleaciones SiGe en circuitos integrados de alta velocidad. También se utilizan compuestos sándwich Si/Ge para aumentar la movilidad de los electrones en el silicio (streched silicon).Óptica de infrarrojos: Espectroscopios, sistemas de visión nocturna y otros equipos. Lentes, con alto índice de refracción, de ángulo ancho y para microscopios. En joyería se usa la aleación Au con 12% de germanio.
4. Estaño: El estaño se conoce desde antiguo: en Mesopotamia se hacían armas de bronce, Plinio menciona una aleación de estaño y plomo, los romanos recubrían con estaño el interior de recipientes de cobre. Representa el 0,00023% en peso de la corteza. Raramente se encuentra nativo, siendo su principal mineral la casiterita (SnO2). También tiene importancia la estannita o pirita de estaño. La casiterita se muele y enriquece en SnO2 por flotación, éste se tuesta y se calienta con coque en un horno, con lo que se obtiene el metal. Para purificarlo (sobre todo de hierro) se eliminan las impurezas subiendo un poco por encima de la temperatura de fusión del estaño, con lo que éste sale en forma líquida. Características: Es un metal, maleable, que no se oxida y es resistente a la corrosión. Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales protegiéndolos de la corrosión. Una de sus características más llamativas es que bajo determinadas condiciones forma la peste del estaño.
estaño casi en polvo
Formas alotrópicas: El estaño puro tiene dos variantes alotrópicas: El estaño gris, polvo no metálico, conductor, de estructura cúbica y estable a temperaturas inferiores a 13,2 °C, que es muy frágil y tiene un peso específico más bajo que el blanco. Aplicaciones: Se usa como revestimiento protector del cobre, del hierro y de diversos metales usados en la fabricación de latas de conserva. También se usa para disminuir la fragilidad del vidrio. Los compuestos de estaño se usan para fungicidas, tintes, dentífricos (SnF2) y pigmentos. Se usa para hacer bronce, aleación de estaño y cobre. Se usa para la soldadura blanda, aleado con plomo. Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los órganos musicales. En etiquetas. Recubrimiento de acero. Se usa como material de aporte en soldadura blanda con cautín, bien puro o aleado. La directiva RoHS prohíbe el uso de plomo en la soldadura de determinados aparatos eléctricos y electrónicos. El estaño también se utiliza en la industria de la cerámica para la fabricación de los esmaltes cerámicos. Su función es la siguiente: en baja y en alta es un o pacificante. En alta la proporción del porcentaje es más alto que en baja temperatura.
plomo en estado natural
5. Plomo: es un elemento de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb y su número atómico es 82 Dmitri Mendeléyev químico no lo reconocía como un elemento metálico común por su gran elasticidad molecular. Cabe destacar que la elasticidad de este elemento depende de las temperaturas del ambiente, las cuales distienden sus átomos, o los extienden. El plomo es un metal de densidad relativa 11,45 a 16 °C tiene una plateada con tono azulado, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, in-elástico y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 326,4 °C y hierve a 1745 °C. Las valencias químicas normales son 2 y 4. Características: Los compuestos de plomo más utilizados en la industria son los óxidos de plomo, el tetraetilo de plomo y los silicatos de plomo. Una de las características del plomo es que forma aleaciones con muchos metales como el calcio estaño y bronce, y, en general, se emplea en esta forma en la mayor parte de sus aplicaciones. Es un metal pesado y tóxico, y la intoxicación por plomo se denomina saturnismo o plumbosis. Aplicaciones: El plomo se usa como cubierta para cables, ya sea la de teléfono, de televisión, de Internet o de electricidad, sigue siendo una forma de empleo adecuada. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductores internos. Se utilizan una gran variedad de compuestos de plomo, como los silicatos, los carbonatos y sales de ácidos orgánicos, como estabilizadores contra el calor y la luz para los plásticos de cloruro de polivinilo. Se usan silicatos de plomo para la fabricación de frituras (esmaltes) de vidrio y de cerámica, las que resultan útiles para introducir plomo en los acabados del vidrio y de la cerámica.
La asida de plomo, Pb(N3)2, es el detonador estándar para los explosivos plásticos como el C-4. Los arseniatos de plomo se emplean en grandes cantidades como insecticidas para la protección de los cultivos y para ahuyentar insectos molestos como lo son cucarachas, mosquitos y otros animales que posean un exoesqueleto. El litargirio (óxido de plomo) se emplea mucho para mejorar las propiedades magnéticas de los imanes de cerámica de ferrita de bario.
Compuestos Formados con Elementos del Grupo IVA que Contaminan el Medio Ambiente
fabrica del norte de mexico
CONTAMINANTES DEL AIRE El CO y el CO2 Son los componentes minoritarios del aire más abundantes en la baja atmósfera. Desde un punto de vista estricto el CO2 no es un contaminante, ya que se encuentra en las atmósferas puras de modo natural y además no es tóxico. Sin embargo el incremento de su concentración si puede considerarse contaminación. Las principales características de estos compuestos, así como sus fuentes y sumideros son: CO: Gas incoloro, inodoro y menos denso que el aire, no soluble y reductor. Sus principales fuentes de emisión son: la oxidación del CH4 y los océanos, así como la combustión incompleta de carburantes fósiles y la quema de biomasa. En cuanto a sumideros tenemos: la eliminación por el suelo, la migración a la estratosfera y la combinación con el OH troposférico.
CO2: Gas incoloro, inodoro y más denso que el aire. Las principales fuentes de emisión son: la respiración de los seres vivos y los océanos, así como la combustión completa de carburantes fósiles, el transporte, la calefacción, la deforestación y el cambio de uso de los suelos. En cuantos sumideros encontramos: los océanos y las plantas, aunque actualmente estos no son capaces de asumir el elevado aporte a la atmósfera de este gas
CH4: Gas incoloro, inodoro y menos denso que el aire, inflamable. Sus fuentes de emisión son: la fermentación anaeróbica en los humedales, la fermentación intestinal y las termitas así como la extracción de combustibles fósiles. Los sumideros que encontramos son: la reducción con OH para dar CO, la estratosfera y los suelos.
Flurocarbonados CFC: Son sustancias químicas que se utilizan en gran cantidad en la industria, en sistemas de refrigeración y aire acondicionado y en la elaboración de bienes de consumo. Cuando son liberados a la atmósfera, ascienden hasta la estratosfera. Una vez allí, los CFC producen reacciones químicas que dan lugar a la reducción de la capa de ozono que protege la superficie de la Tierra de los rayos solares. Pese a su apariencia hasta inofensiva, el carbón provoca serios daños al medio ambiente, principalmente porque su utilización como fuente de energía se da por medio de la combustión que libera grandes cantidades de gases. En el proceso de combustión se libera sustancias contaminantes que se vierten al medio ambiente y que traen aparejados efectos nocivos como la lluvia ácida, el efecto invernadero y la formación de smog, tres de las grandes problemáticas ambientales de esta era. Pese a que se han desarrollado tecnologías para reducir el impacto negativo de este combustible, el uso extendido de esta fuente de energía en los hogares -puesto que existen muchos equipos de combustión a pequeña escala- trae aparejados serios inconvenientes. Según un informe difundido por la Organización Mundial de la Salud (OMS), la contaminación generada por el uso de combustibles sólidos como el carbón en los hogares, provoca el 5 por ciento de las muertes y enfermedades en 21 países del mundo, la mayor parte de ellos del África. Además, las explotaciones mineras a cielo abierto también generan graves daños al medio ambiente, principalmente por los líquidos que se desprenden durante el proceso, amén del impacto visual que generan.
Germanio (Ge) El germanio es divalente o tetravalente. Los compuestos divalentes (óxido, sulfuro y los halogenuros) se oxidan o reducen con facilidad. Los compuestos tetravalentes son más estables. Los compuestos órgano-germánicos son numerosos y, en este aspecto, el germanio se parece al silicio. El interés en los compuestos órgano-germánicos se centra en su acción biológica. El
germanio y sus derivados parecen tener una toxicidad menor en los mamíferos que los compuestos de estaño o plomo. Las propiedades del germanio son tales que este elemento tiene varias aplicaciones importantes, especialmente en la industria de los semiconductores. El germanio orgánico hace restaurar en funciones normales las células tales como células T, los linfocitos B, ataque a las células normales de los glóbulos blancos, las actividades de la célula de la gula, y varias células del sistema inmune que causa la degradación de las funciones de las células. Estos estudios prueban que el germanio orgánico obtiene función biológica única en el mundo sin ningún efecto secundario en particular o sin los efectos tóxicos. El germanio orgánico tiene la capacidad para adaptar el sistema inmune.
Estaño (Sn) El estaño es un componente de muchos suelos. El estaño puede ser liberado en forma de polvo en tormentas de viento, en carreteras y durante actividades agrícolas. Los gases, polvos y vapores que contienen estaño pueden liberarse desde fundiciones y refinerías, y al quemar basura y combustibles fósiles (carbón o petróleo). Las partículas en el aire que contienen estaño pueden ser transportadas por el viento o arrastradas al suelo por la lluvia o la nieve. El estaño se adhiere a los suelos y a sedimentos en el agua y en general se le considera relativamente inmóvil en el ambiente. El estaño no puede ser destruido en el ambiente. Solamente puede cambiar de forma o puede adherirse o separarse de partículas en el suelo, el sedimento y el agua. Los compuestos orgánicos de estaño se adhieren al suelo, el sedimento y a partículas en el agua. Los compuestos orgánicos de estaño pueden ser degradados (por exposición a la luz solar y por bacterias) a compuestos inorgánicos de estaño. En el agua, los compuestos orgánicos de estaño preferentemente se adhieren a partículas. También pueden depositarse en sedimentos y permanecer inalterados ahí por años. Los compuestos orgánicos de estaño pueden ser incorporados en los tejidos de animales que viven en agua que contiene estos compuestos. Debido a que el estaño ocurre naturalmente en suelos, pequeñas cantidades se encuentran en los alimentos. La concentración de estaño en hortalizas, frutas y jugos de frutas, nueces, productos lácteos, carne, pescado, aves, huevos, bebidas y en otros alimentos no empacados en latas de metal son menos de 2 partes por millón (ppm) (1 ppm = 1 parte de estaño en 1 millón de partes de alimento). La concentración de estaño en pastas y pan varían entre menos de 0.003 hasta 0.03 ppm. Usted puede exponerse al estaño cuando come alimentos o toma jugo u otros líquidos envasados en latas revestidas con estaño. Los alimentos en latas revestidas con estaño, pero con barniz protector de laca, contienen menos de 25 ppm de estaño debido a que la laca evita que los alimentos reaccionen con el estaño.
Plomo (Pb) El Plomo ocurre de forma natural en el ambiente, pero las mayores concentraciones que son encontradas en el ambiente son el resultado de las actividades humanas. Debido a la aplicación del
plomo en gasolinas un ciclo no natural del Plomo tiene lugar. En los motores de los coches el Plomo es quemado, eso genera sales de Plomo (cloruros, bromuros, óxidos). Estas sales de Plomo entran en el ambiente a través de los tubos de escape de los coches. Las partículas grandes precipitarán en el suelo o la superficie de aguas, las pequeñas partículas viajarán largas distancias a través del aire y permanecerán en la atmósfera. Parte de este Plomo caerá de nuevo sobre la tierra cuando llueva. Este ciclo del Plomo causado por la producción humana está mucho más extendido que el ciclo natural del plomo. Otras actividades humanas, como la combustión del petróleo, procesos industriales, combustión de residuos sólidos, también contribuyen. El Plomo puede terminar en el agua y suelos a través de la corrosión de las tuberías de Plomo en los sistemas de transportes y a través de la corrosión de pinturas que contienen Plomo. El Plomo se acumula en los cuerpos de los organismos acuáticos y organismos del suelo. Estos experimentarán efectos en su salud por envenenamiento por Plomo. Los efectos sobre la salud de los crustáceos pueden tener lugar incluso cuando sólo hay pequeñas concentraciones de Plomo presente.
Contaminantes del Agua Carbono (C) La minería del carbón y su combustión causan importantes problemas ambientales y tienen también consecuencias negativas para la salud humana. Las explotaciones mineras a cielo abierto tienen un gran impacto visual y los líquidos que de ellas se desprenden suelen ser muy contaminantes. En la actualidad , en los países desarrollados, las compañías mineras están obligadas a dejar el paisaje restituido cuando han terminado su trabajo. Lo normal suele ser que conforme van dejando una zona vacía al extraer el mineral, la rellenen y reforesten para que no queden a la vista los grandes agujeros, las tierras removidas y las acumulaciones de derrubio de ganga que, hasta ahora, eran la herencia típica de toda industria minera. También es muy importante controlar y depurar el agua de lixivación, es decir el agua que, después de empapar o recorrer las acumulaciones de mineral y derrubio sale de la zona de la mina y fluye hacia los ríos o los alrededores. Este agua va cargada de materiales muy tóxicos, como metales pesados y productos químicos usados en la minería, y es muy contaminante, por lo que debe ser controlada cuidadosamente. En el proceso de uso del carbón también se producen importantes daños ambientales porque al quemarlo se liberan grandes cantidades de gases responsables de efectos tan nocivos como la lluvia ácida, el efecto invernadero, la formación de smog , etc. El daño que la combustión del carbón causa es mucho mayor cuando se usa combustible de mala calidad, porque las impurezas que contiene se convierten en óxidos de azufre y en otros gases tóxicos.
Germanio (Ge) Como metal pesado se considera que tiene algún efecto negativo en los ecosistemas acuáticos. Estaño (Sn)
El estaño como simple átomo o en molécula no es muy tóxico para ningún tipo de organismo. La forma tóxica es la forma orgánica. Los compuestos orgánicos del estaño pueden mantenerse en el medio ambiente durante largos periodos de tiempo. Son muy persistentes y no fácilmente biodegradables. Los microorganismos tienen muchas dificultades en romper compuestos orgánicos del estaño que se han acumulado en aguas del suelo a lo largo de los años. Las concentraciones de estaño orgánico todavía aumentan debido a esto. Los estaños orgánicos pueden dispersarse a través de los sistemas acuáticos cuando son absorbidos por partículas residuales. Se sabe que causan mucho daño en los ecosistemas acuáticos, ya que son muy tóxicos para los hongos, las algas y el fito-plancton. El fito-plancton es un eslabón muy importante en el ecosistema acuático, ya que proporciona oxígeno al resto de los organismos acuáticos. También es una parte importante de la cadena alimenticia acuática. Hay muchos tipos diferentes de estaño orgánico que pueden variar mucho en su toxicidad. Los estaños tributílicos son los compuestos del estaño más tóxicos para los peces y los hongos, mientras que el estaño trifenólico es mucho más tóxico para el fito-plancton. Se sabe que los estaños orgánicos alteran el crecimiento, la reproducción, los sistemas enzimáticos y los esquemas de alimentación de los organismos acuáticos. La exposición tiene lugar principalmente en la capa superior del agua, ya que es ahí donde los compuestos orgánicos del estaño se acumulan.
Plomo (Pb) El Plomo ocurre de forma natural en el ambiente, pero las mayores concentraciones que son encontradas en el ambiente son el resultado de las actividades humanas. Debido a la aplicación del plomo en gasolinas un ciclo no natural del Plomo tiene lugar. En los motores de los coches el Plomo es quemado, eso genera sales de Plomo (cloruros, bromuros, óxidos) se originarán. Estas sales de Plomo entran en el ambiente a través de los tubos de escape de los coches. Las partículas grandes precipitarán en el suelo o la superficie de aguas, las pequeñas partículas viajarán largas distancias a través del aire y permanecerán en la atmósfera. Parte de este Plomo caerá de nuevo sobre la tierra cuando llueva. Este ciclo del Plomo causado por la producción humana está mucho más extendido que el ciclo natural del plomo. Este ha causad contaminación por Plomo haciéndolo en un tema mundial no sólo la gasolina con Plomo causa concentración de Plomo en el ambiente Otras actividades humanas, como la combustión del petróleo, procesos industriales, combustión de residuos sólidos, también contribuyen. El Plomo puede terminar en el agua y suelos a través de la corrosión de las tuberías de Plomo en los sistemas de transportes y a través de la corrosión de pinturas que contienen Plomo. No puede ser roto, pero puede convertirse en otros compuestos. El Plomo se acumula en los cuerpos de los organismos acuáticos y organismos del suelo. Estos experimentarán efectos en su salud por envenenamiento por Plomo. Los efectos sobre la salud de los crustáceos puede tener lugar incluso cuando sólo hay pequeñas concentraciones de Plomo presente.
Las funciones en el fito-plancton pueden ser perturbados cuando interfiere con el Plomo. El fito plancton es una fuente importante de producción de oxígeno en mares y muchos grandes animales marinos lo comen. Este es el porqué nosotros ahora empezamos a preguntarnos si la contaminación por Plomo puede influir en los balances globales. Las funciones del suelo son perturbadas por la intervención del Plomo, especialmente cerca de las autopistas y tierras de cultivos, donde concentraciones extremas pueden estar presentes. Los organismos del suelo también sufren envenenamiento por Plomo. El Plomo es un elemento químico particularmente peligroso, y se puede acumular en organismos individuales, pero también entrar en las cadenas alimenticias.
Erristeneo (Eo) El erristeneo no se da en la naturaleza, y no ha sido encontrado en la corteza terrestre, por lo que no hay motivo para considerar sus efectos sobre el medio ambiente.
Contaminantes del suelo Un suelo contaminado es aquel que ha superado su capacidad de amortiguación para una o varias sustancias y, como consecuencia, pasa de actuar como un sistema protector a ser causa de problemas para el agua, la atmósfera, y los organismos. Al mismo tiempo se modifican sus equilibrios biogeoquímicos y aparecen cantidades anómalas de determinados componentes que originan modificaciones importantes en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Por biodisponibilidad se entiende la asimilación del contaminante por los organismos, y en consecuencia la posibilidad de causar algún efecto, negativo o positivo. La movilidad regulará la distribución del contaminante y por tanto su posible transporte a otros sistemas. •
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La persistencia regulará el periodo de actividad de la sustancia y por tanto es otra medida de su peligrosidad. •
Carga crítica. Representa la cantidad máxima de un determinado componente que puede ser aportado a un suelo sin que se produzcan efectos nocivos. •
En el suelo existen bacterias y hongos des componedores es decir, que descomponen las hojas caídas en los elementos que las forman como dióxido de carbono, sales de nitrógeno, sales de hierro, etc.; el dióxido de carbono es liberado al aire de donde lo toman las plantas a través de sus hojas; las sales de hierro, de calcio y nitrógeno se disuelven en el agua contenida en el suelo y son absorbidas por las plantas a través de sus raíces. De este modo los elementos en las hojas caídas son utilizados por las plantas a fin de elaborar sustancias alimenticias para si mismas, para los animales herbívoros y, a través de éstos, para los carnívoros.
Los hidrocarburos (HC) Son sustancias que contienen hidrógeno y carbono. El estado físico de los hidrocarburos, de los que se conocen decenas de millares, depende de su estructura molecular y en particular del número de átomos de carbono que forman su molécula. Los hidrocarburos que contienen de uno a cuatro átomos de carbono son gases a la temperatura ordinaria, siendo estos los más importantes desde el punto de vista de la contaminación atmosférica, ya que favorecen la formación de las reacciones foto químicas.
Las altas concentraciones de dicho gases en la atmosfera, son emitidos hacia el suelo por las lluvias, por el aire y absobidos dentro del suelo o aguas, afectando estos recursos naturales, de forma que quedan contaminados por acumulación de los gases . Plomo: Inhibición de crecimiento, de la fotosíntesis, y de la acción enzimática. El plomo se encuentra en forma natural en la corteza terrestre de un modo relativamente abundante. Fue uno de los primeros metales extraídos por el hombre, a partir de la galena (PlomoS), la cerusita (PlomoCO3) y la anglesita (PlomoSO4).Las partículas de plomo se emiten al aire a partir de las distintas fuentes y se depositan en el polvo, el suelo, el agua y los alimentos. El plomo se libera al aire desde los volcanes activos y por actividades humanas como el humo del cigarrillo, de modo que las personas que fuman tabaco o que respiran el humo del tabaco podrían estar expuestas a más plomo que aquellas personas no expuestas al humo del cigarrillo. Los alimentos y las bebidas pueden contener plomo, si el polvo que contiene plomo llega a las cosechas durante su crecimiento, sobre todo cuando se utilizan fertilizantes que contienen fangos cloacales. Las plantas pueden recoger el plomo del suelo, como el que podría encontrarse en un sitio de desechos peligrosos o cerca de áreas con un elevado tránsito automotriz. La fabricación casera o reciclaje de baterías, la imprenta, alfarería con la producción de cerámica vidriada, para cocinar y almacenar alimentos son fuentes altamente contaminantes de plomo.
La combustión de gasolina, que contiene tetraetilo de plomo como antidetonante, ha incorporado plomo a la atmósfera; aunque en la actualidad proviene menos de la gasolina ya que se han tomado medidas enérgicas para reducir la cantidad de plomo que puede usarse en la gasolina. Otras fuentes de liberación del aire pueden incluir emisiones de la producción de hierro y acero, operaciones de fundición. Las fuentes principales del plomo liberadas al agua son las tuberías y accesorios de plomo, y la soldadura en las casas, escuelas y edificios públicos, el polvo y suelo que contienen plomo transportado al agua por las lluvias y los vientos, y el agua residual de las industrias que utilizan el plomo.
SALUD La población está expuesta al plomo por la ingestión de alimentos y líquidos contaminados, por inhalación de humos y polvos (la vía de absorción más importante) y por la absorción por vía
dérmica (piel indemne) en el caso particular de los compuestos orgánicos. Los niños pueden ingerirlo además por su presencia en otros materiales, como es el caso de pinturas con contenido de plomo utilizadas en el recubrimiento de inmuebles. Las poblaciones de alto riesgo son entonces aquéllas en donde son mayores las probabilidades de que existan exposiciones a niveles de concentración peligrosos o de que los efectos producidos por el plomo sean más graves que en el resto de la población. Entre ellas podemos señalar a las siguientes:
Trabajadores de industrias donde haya plomo. Personas residentes en zonas cercanas a fuentes mineras o industriales emisoras de plomo. Residentes vecinos a vías o carreteras con alto tránsito vehicular.5 Personas oriundas de regiones donde haya contaminación elevada del ambiente por plomo. Familiares de trabajadores de industrias que utilizan plomo. Mujeres embarazadas. Niños menores de 5 años. Personas con enfermedades de la sangre, principalmente anemias. Personas con enfermedades neurológicas. Personas con deficiencias nutricionales, principalmente de hierro, calcio, fósforo y proteínas. Alcohólicos. Fumadores
Métodos habituales de preparación de los elementos del grupo 16 Bloque Grupo
Z
Elemento
8
O
16
P
S
Material de partida Aire Agua Nativo H2S y SO2
Método habitual de preparación Destilación fraccionada del aire liquido Electrolisis del agua Metodo Frash 16H2S + 8SO2 -- 16H2O + 3S8
34
Se
H2SeO3
H2SeO3 + 2SO2 + H2O -2H2SO4 + Se
52
Te
Na2TeO3
Na2TeO3 H2O --- NaOH + O 2 + Te
84
Po
Muy escaso en la naturaleza
209/83Bi + 1/0 n ---209/83Bi --- 0/-1ß + 210/84Po
16
Observación
H2S y SO2 son subproductos industriales Subproducto en el refinado electrolítico del cobre Subproducto en el refinado electrolítico del cobre Radiactivo
