Sintesis

Química Inorgánica Grupo 16 1
GRUPO 16
Los elementos del grupo 16 suelen denominarse calcógenos. El oxígeno, el azufre y el selenio son
no metales, el teluro es un metaloide y el polonio un metal. Si bien el O y el S son elementos
altamente electronegativos, el O se diferencia considerablemente de los elementos del grupo. La
alotropía es una característica importante en el grupo, siendo el azufre el elemento que presenta más
alótropos naturales.
Elemento símbolo configuración electrónica
oxígeno O [He]2s2 2p4

azufre S [Ne]3s2 3p4
selenio Se [Ar]3d10 4s2 4p4
teluro Te [Kr]4d10 5s2 5p4
polonio Po [Xe]4f14 5d10 6s2 6p4
La configuración electrónica sugiere que el número de oxidación máximo es +6. Mientras que el
oxígeno nunca alcanza este estado de oxidación, los otros elementos lo hacen en ciertas
circunstancias. El azufre forma compuestos estables con números de oxidación entre -2 y +6 (figura
1).
Figura 1. Diagrama de Frost para los elementos del grupo 16 en medio ácido.
Obtención
Tanto el oxígeno como el azufre existen en forma nativa en la naturaleza. El selenio y teluro se
hallan en sulfuros.
✔ El oxígeno elemental, O2, representa el 21% en masa de la atmósfera y es el elemento más
abundante en la corteza terrestre y en los océanos. Un ser humano promedio tiene dos tercios de
oxígeno en masa. Se obtiene industrialmente mediante la destilación fraccionada del aire líquido
(punto de ebullición del N2 -196 °C y del O2 -183 °C).
✔ El principal uso del oxígeno es la fabricación de acero (se necesita alrededor de una tonelada de
oxígeno para fabricar una tonelada de acero), también se usa en la producción del pigmento
blanco TiO2, el tratamiento de aguas, el blanqueado de pulpa de papel y como atmósfera artificial
en aplicaciones médicas y submarinas.
✔ El ozono (O3) se produce por medio de descargas eléctricas o de radiación ultravioleta sobre O2,
y es usado en el tratamiento de aguas y en la preservación de alimentos.
✔ El azufre se encuentra en la naturaleza en depósitos, en meteoritos, volcanes y manantiales de
agua caliente y en forma de sulfuros como la galena (PbS) y sulfatos como barita (BaSO4) y
sales de Epsom (MgSO4).
✔ El azufre puede extraerse mediante el proceso de Frasch en el cual los depósitos son forzados a
salir a la superficie mediante el uso de agua caliente, vapor y aire comprimido. La extracción de
azufre a partir del gas natural y petróleo crudo se realiza mediante el proceso de Claus, en el
cual el H2S se oxida a altas temperaturas y en presencia de catalizadores:
2 H2S (g) + SO2 (g) → 3 S (l) + 2 H2O (l)
✔ El azufre es un componente de la pólvora y se usa en la vulcanización de hule natural. La mayor
parte del azufre producido se emplea en la fabricación de ácido sulfúrico, H2SO4, (figura 2) por
el método de contacto.
Figura 2. Obtención industrial del ácido sulfúrico.
✔ El ácido sulfúrico es uno de los productos químicos más importantes en el mundo, empleado en
la síntesis de fertilizantes, de pigmentos, en baterías de plomo (figura 3).
Figura 3. Principales usos del ácido sulfúrico.
Propiedades
➢ O2 es un gas incoloro, inodoro, reactivo, poco soluble en agua (hasta 3,08 cm3/100 cm3 de agua
a 25 ºC) y soluble en disolventes orgánicos.
➢ la descripción del enlace de acuerdo a la TOM (figura 4) implica la existencia de un doble enlace
y explica que la molécula sea paramagnética.
Figura 4. Diagrama de orbitales moleculares y

configuración electrónica de O2.
➢ el estado fundamental de O2 es un triplete (2
electrones desapareados) indicado como O2(3Σg-).
➢ el oxígeno también puede formar dos estados
excitados singlete (figura 5) O2(1Δg) y O2(1Σg+), el
estado 1Δg sobrevive lo suficiente como para participar
en reacciones químicas.
➢ O3 es un gas altamente reactivo, de olor fuerte, color azul y oxidante, es una molécula
diamagnética y angular (ángulo de enlace 117 º):
➢ el azufre formar uniones simples consigo mismo, se agrega a moléculas grandes o estructuras
extendidas, por lo cual el azufre es un sólido a temperatura ambiente presente en varias formas
alotrópicas que consisten en anillos Sn (n= 6-20).
➢ S8 ortorrómbico: es un sólido amarillo, aislante eléctrico y térmico, insoluble en agua y soluble
en C6H6 y CS2, consistente en un anillo de ocho átomos dispuestos como una corona:
➢ S8 monoclínico: se forma cuando se caliente azufre ortorrómbico (figura 6).

➢ S plástico: S líquido, viscoso formado a medida que los anillos de S se rompen y polimerizan.
Figura 6. Diagrama de fases del azufre.

➢ Se: puede existir en forma cristalina gris (forma más estable formada por cadenas helicoidales),
roja (anillos Se8 en formas monoclínicas α, β y γ) y en forma amorfa negra (forma comercial) y
roja.
➢ Se es fotoconductor (usado en fotocopiadoras, celdas solares), semiconductor y esencial para los
seres humanos.
➢ Te: es un sólido plateado con cierto brillo metálico, altamente tóxico.
➢ Po es un metal con empaquetamiento cúbico simple, todos sus isótopos son radiactivos, 210Po (α,
τ½= 138 días).
Compuestos
✔ hidruros de O: agua y peróxido de hidrógeno (agua oxigenada, H2O2), líquidos por la
presencia de enlaces de hidrógeno.
✔ H2O2: es un buen agente oxidante, pero inestable (se desproporciona). Cualquier sustancia
con un potencial estándar en el intervalo 0,70-1,78 V cataliza la descomposición de H2O2:,
por ejemplo el Fe3+/Fe2+:
2 H2O2 (ac) → 2 H2O (l) + O2 (g)
✔ hidruros de S, Se y Te, H2E: son gases tóxicos y malolientes, el H2S es soluble en agua, un
ácido débil (pKa= 6,8), las soluciones ácidas son agentes reductores suaves.
✔ halogenuros: se conocen los EX2, EX4 y EX6. En el OF2 el O tiene estado de oxidación +2,
los halogenuros de oxígeno tienen estabilidad limitada. Los cloruros de azufre tienen
importancia comercial, son empleados en vulcanización.
✔ óxidos: se pueden clasificar por su reacción
en agua en:
• ácidos: CO2, P4O10
• básicos: MgO, Li2O
• anfóteros: ZnO, Al2O3
• neutros: NO, CO
✔ óxidos: se pueden clasificar por su
complejidad en:
• óxidos normales que contienen el anión
óxido (O2-): CO, MgO
• superóxidos: que contienen el anión óxido (O2-): con los metales alcalinos, KO2
• peróxidos: que contienen el anión óxido (O22-): con los metales alcalinos, H2O2, Na2O2
✔ óxidos de S: son ácidos de Lewis, los más comunes SO2 (gas venenoso, incoloro, de olor
penetrante, soluble en agua, empleado en la fabricación de ácido sulfúrico, como
blanqueador, desinfectante y conservante de alimentos) y SO3 (ácido más fuerte, sólido a
temperatura ambiente, corrosivo, reacciona con el agua de manera vigorosa).
✔ óxidos de Se, Te y Po: existen en las formas EO2 y EO3 para Se y Te, son sólidos.
✔ oxoaniones del S: forma muchos oxoaniones con variados números de oxidación, los más
importantes son el sulfito (SO32-, agente reductor, básico), el sulfato (SO42- que tiende a ser
no reactivo, moderadamente básico), tiosulfato (S2O32- reductor moderadamente fuerte),

ditionito (S2O42- agente reductor fuerte), ditionato (S2O62- resistente a la oxidación y
reducción), el peroxodisulfato (S2O82- oxidante fuerte) y poliazufrados del tipo SnO22n−+2 con
3 ≤ n ≤ 20, como el tritionato (S3O82-).
✔ oxoácidos: forman ácidos de fórmula H2EO3 y H2EO4. El azufre forma varios oxoácidos.
El ácido sulfúrico es un líquido viscoso y denso, se disuelve en agua mediante una reacción
exotérmica, ácido fuerte y corrosivo. El ácido sulfuroso no se pueden aislar. Las soluciones
acuosas de SO2 tienen un pKa= 1,79.
✔ sulfuros, selenuros, telururos: se conocen compuestos binarios con muchos metales. El
azufre forma sulfuros que contienen el ion S2- (muchos de los cuales existen en la naturaleza,
con una solubilidad variable, algunos son los compuestos más insolubles que se conocen),
disulfuros que contienen S22- y sulfuros complejos.
Concentración de soluciones de H2O2
2 H2O2(ac) → 2H2O (l) + O2 (g)
10 V = 3 % = 0,9 M
LLUVIA ÁCIDA
El azufre y compuestos azufrados provenientes de:

✔ C: calefacción, plantas térmicas
✔ Petróleo: motores de combustión
✔ Minerales: fundición o tostación
La lluvia ácida aparece como consecuencia de las siguientes reacciones:
Consecuencias:
➢ acidificación de lagos, ríos y suelos
➢ desmineralización de suelos
➢ enriquecimiento de agua y suelos con metales tóxicos
➢ deterioro de materiales de construcción (lepra de la piedra)

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Química Inorgánica Grupo 16 1

Elemento símbolo configuración electrónica

oxígeno O [He]2s2 2p4

Figura 2. Obtención industrial del ácido sulfúrico.

Figura 3. Principales usos del ácido sulfúrico.

Figura 4. Diagrama de orbitales moleculares y

➢ S8 monoclínico: se forma cuando se caliente azufre ortorrómbico (figura 6).

Figura 6. Diagrama de fases del azufre.

presencia de enlaces de hidrógeno.

por ejemplo el Fe3+/Fe2+:

2 H2O2 (ac) → 2 H2O (l) + O2 (g)

no reactivo, moderadamente básico), tiosulfato (S2O32- reductor moderadamente fuerte),

Concentración de soluciones de H2O2

2 H2O2(ac) → 2H2O (l) + O2 (g)

El azufre y compuestos azufrados provenientes de:

La lluvia ácida aparece como consecuencia de las siguientes reacciones:

➢ deterioro de materiales de construcción (lepra de la piedra)

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