UNAM FACULTAD DE QUÍMICA

1. UNAMFACULTAD DE QUÍMICA Grupo 13 Equipo: Platino Prof. Víctor Manuel Ugalde Saldívar

2. Generalidades • Todos los miembros del grupo 13 son metales excepto el boro que exhibe un comportamiento principalmente no metálico y se clasifica como semimetal. • Los metales no muestran un patrón de puntos de fusión pues cada elemento del grupo tiene diferente disposición geométrica en estado sólido. • Sus puntos de ebullición muestran una tendencia decreciente a medida que aumenta la masa de cada elemento, indicando que el enlace metálico se debilita.

3. Generalidades • La covalencia es común entre los miembros del grupo, esto se debe a la elevada carga y al pequeño radio de cada ion metálico. • La gran densidad de carga de los iones del grupo 13, los hace ser muy polarizantes. • La única forma de estabilizar el estado iónico de los elementos del grupo 13 consiste en hidratar el ion metálico. • En el grupo 13 encontramos elementos con más de un estado de oxidación.

4. Abundancias • Boro • Lugar 38 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Turquía y los Estados Unidos son los mayores productores mundiales. • Aluminio • Es el metal más abundante de la tierra y el tercer elemento más abundante después del oxígeno y el silicio.

5. Abundancias • Galio • Universo: 0.01 ppm   • Sol: 0.04 ppm   • Corteza Terrestre: 18 ppm • Agua de mar: 3 x 10-5 ppm • 69Ga 60.11%  71Ga 39.89% • Indio • Se estima que en la corteza terrestre hay aproximadamente 0,24 ppm • 113In 4.23% 115 In 95.77%

6. Abundancias • Talio • Universo: 0.0005 ppm • Sol: 0.001 ppm • Corteza terrestre: 0.6 ppm • Agua de mar: 1.4 x 10-5 ppm

7. BORO (B) • No aparece en su forma elemental en la naturaleza, sino en forma de • bórax (Na2B4O7 · 10H2O) • ácido bórico (H3BO3) • ulexita (NaCaB5O9·8H2O) • colemanita (Ca2B6O11·5H2O) • kernita (Na2B4O7·4H2O) • boracita (Mg7Cl2B16O30)

8. Propiedades químicas • No reacciona con el agua, ni con el ácido clorhídrico. • Reacciona con el oxígeno para formar óxido bórico y con el nitrógeno para formar el nitruro de boro • Forma sales de boro con metales, a partir del ión borato.

9. Obtención • Los primeros métodos usados requerían la reducción del óxido con metales como el magnesio o aluminio, pero el producto resultante casi siempre se contaminaba. • Puede obtenerse por reducción de halogenuros de boro volátiles, con hidrógeno a alta temperatura. • El boro usado en la industria como semiconductor es producido por la descomposición de diborano (B2H6) a altas temperaturas y luego purificado con el proceso Czochralski.

10. Aplicaciones • Energía nuclear • Detectores de partículas • Fibra de vidrio • Herramientas de corte • Esmaltes para porcelana • El bórax se emplea como agente de limpieza • El acido bórico es el antiséptico más usado en los lavados oculares • Industria metalúrgica • Construcción de misiles y tecnología de cohetes

11. Datocurioso • El bórax forma el 30% del vidrio Pyrex

12. ALUMINIO (Al) • Debido a su gran reactividad no ocurre de manera pura en la naturaleza. • Se extrae principalmente de la bauxita y criolita por el proceso de Bayer.

13. PropiedadesQuímicas • Es un metal muy reactivo y al ser expuesto al aire forma una capa de óxido de aluminio (Al2O3) que evita que la corrosión siga. • Se utiliza como reductor de óxidos metálicos, por ejemplo, en la reacción termita. • Se disuelve en ácidos minerales, aunque estén diluidos.

14. Proceso de Bayer • Primero se lava la bauxita con NaOH caliente a 175° C. esto separa los minerales que no contienen aluminio y solubilizan los que si al llevarse a cabo la siguiente reacción: Al2O3 + 2 OH− + 3 H2O → 2 [Al(OH)4]− • Después se enfría la solución y precipita el hidróxido, este solido se calienta a 1050°C para obtener oxido de aluminio puro: 2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

15. Proceso de Hall-Heroult • El óxido de aluminio (Al2O3) se disuelve en criolita (Na3AlF6) fundida, aproximadamente a 1000°C. • Se pasa una corriente eléctrica por la mezcla y el aluminio se forma en el cátodo, y en el ánodo (de carbón), se forma CO2 con el oxígeno del óxido de aluminio.

16. Datocurioso • Antes de la invención del proceso de Hall-Heroult el aluminio era considerado un metal precioso y llego a valer más que el oro. • Se dice que Napoleón III tenía una vajilla de aluminio para sus visitas mas especiales. • Fue elegido para el ápice del monumento a Washington como muestra de la opulencia Norteamericana (1984).

17. Aplicaciones • Autos y aviones • Cableado de aluminio y depósitos térmicos • Utensilios de cocina • El corindón se usa como abrasivo y en la fabricación de láseres • El óxido de aluminio es útil como catalizador, como sustrato para catalizadores y como fase estacionaria para cromatografía

18. GALIO (Ga) • Metal blando, grisáceo en estado líquido y plateado brillante al solidificar. • No existe de forma elemental en la naturaleza

19. Propiedades • Funde a temperaturas cercanas a la del ambiente (28,56 °C) • El rango de temperatura en el que permanece líquido es uno de los más altos de los metales (2174 °C) • Se expande un 3,1% al solidificar

20. Propiedades químicas • Es atacado sólo lentamente por los ácidos • En contacto con el aire y agua forma una capa de óxido • Es un líquido que moja vidrio y porcelana y forma un espejo brillante al pintar sobre el vidrio

21. Obtención • Se encuentra en minerales como galita [CuGaS2], sohngeita [Ga(OH)3] y germanita [Cu13Fe2Ge2S16], además de trazas del elemento en la bauxita, carbón, diásporo, germanita y esfalerita. • La mayoría se extrae de la solución de hidróxido de aluminio crudo en el proceso de Bayer.

22. Aplicaciones • Construcción de circuitos integrados • Producción de semiconductores • Termómetros de cuarzo • Espejos • Dispositivos optoelectrónicos como diodos láser y LED • En medicina nuclear como elemento trazador para diagnóstico de enfermedades y detección de tumores. • El Granate de Galio/Gadolinio (Gd3Ga5O12 o GGG) se utiliza en la fabricación de componentes ópticos y como sustrato para películas magneto-ópticas • Es uno de los componentes de los nuevos compuestos fotovoltaicos para celdas solares

23. Datocurioso • Mendeleiev predijo su existencia y propiedades en 1871 y lo llamó eka-aluminio. • Su nombre proviene de Lecoq, apellido de su descubridor, que en francés significa “el gallo”.

24. INDIO (In) • Es un metal plateado, maleable, de bajo punto de fusión, y generalmente se encuentra en estado sólido. • En general los tribromuros, triioduros y trifluoruros de este elemento son relativamente volátiles y forman redes moleculares.

25. Obtención • Se produce principalmente a partir de los residuos generados durante el proceso de minas de Zinc, Hierro, Plomo y Cobre. • A partir de la electrólisis de sus sales. • Canadá es el principal productor de Indio.

26. Aplicaciones • Aleaciones de bajo punto de fusión • Soldaduras • Industria electrónica • Fotoconductores • Transistores de Germanio • Rectificadores • Termistores • Espejos • Pantallas de cristal líquido (LCD) • Su óxido se emplea en la fabricación de paneles electroluminiscentes

27. Dato curioso • Su nombre proviene del color azul índigo que se produce en el espectroscopio. • Hasta 1924 sólo había un gramo aislado del elemento en el mundo, hasta que se comenzó a utilizar en las pantallas LCD.

28. TALIO (Tl) • Metal pesado que tiene el aspecto y el comportamiento del plomo, del que puede separarse por electrólisis de su sulfato. • El talio es tan tóxico como el plomo y su uso ha sido restringido. Por ser un veneno acumulativo.

29. Propiedadesquímicas • En su estado monovalente, el talio se comporta como la plata, ya que posee un cloruro blanco insoluble y un fluoruro soluble. Se comporta como los metales alcalinos por tener un hidróxido soluble y fuertemente básico, TlOH. • En su estado trivalente se comporta como el aluminio, formando sales incoloras de Tl3+, pero se parece al hierro por formar óxido pardo, Tl2O3. • El Tl3+ es un agente oxidante tan fuerte como el dióxido de manganeso, y casi tan fuerte como el cloro.

30. Aplicaciones • Vidrios de bajo punto de fusión y de alto índice de refracción • Fotocélulas • Material óptico infrarrojo • Se empleaba como raticida e insecticida, pero actualmente se ha prohibido su uso • Se ha usado para tratar la tiña y otras infecciones de la piel

31. Datocurioso • En contacto con la piel es peligroso. Los primeros síntomas son la caída del pelo y los trastornos visuales. • Se sospecha que es un carcinógeno potencial para el hombre. • Utiliza el concepto de par inerte.