Propiedades y Aplicaciones de los Elementos del Bloque P: Metales y Semiconductores

Bloque P: Características Generales y Propiedades

Características Fundamentales

• Paramagnetismo.
• Electropositividad.
• Pequeña variación de radio atómico.

Estados de Oxidación Comunes

• Grupo 13 (G13): Estado +III (estable).
• Talio (Tl): Estado +I (más estable).
• Grupo 14 (G14): Estados +IV y +II.
• Plomo (Pb): Estado +II (más estable).
• Grupo 15 (G15): Estado +V (excepcional), +III (estable).

Características de los Elementos

Generalmente son metales, presentando:

• Brillo característico.
• Ductilidad y maleabilidad.
• Buenos conductores de la electricidad y el calor.
• Excepción: El Bismuto (Bi) presenta carácter metálico, pero con menor conductividad.

Características Particulares de Elementos Seleccionados

Aluminio (Al)

• Sólido con estructura cúbica compacta.
• Color blanco plateado, baja dureza y densidad.
• Alta conductividad térmica y eléctrica.

Galio (Ga)

• Estructura no compacta de baja coordinación.
• Brillante, color plateado, es líquido a temperatura cercana a la ambiente.

Indio (In) y Talio (Tl)

• Más blandos que el Aluminio.
• In: color plateado.
• Tl: color gris.

Estaño (Sn)

• Presenta dos estados alotrópicos: alfa-Sn y beta-Sn.
• Es blando y posee un bajo punto de fusión.

Plomo (Pb)

• Estructura de red cúbica compacta.
• Bajo punto de fusión, es blando y presenta elevada densidad.

Bismuto (Bi)

• Estructura en capas pegadas de baja coordinación (6).
• Color plateado, bajo punto de fusión.
• No es maleable y posee baja conductividad.

Aplicaciones Industriales Relevantes

Usos del Aluminio (Al)

El Aluminio es un metal ligero, estructuralmente débil, pero con alta conductividad térmica y eléctrica. Posee un fuerte poder reductor ($\text{Al}^{3+}/\text{Al}$), y su superficie metálica está protegida por una capa de óxido (pasivación).

Aplicaciones Estructurales y de Aleaciones

• Aleaciones: Mejoran las propiedades estructurales.
• Bronces de aluminio: Elásticos y resistentes a la fractura.
• Industria Aeroespacial y Aeronáutica: Utilizado en cables eléctricos y materiales estructurales.
• Magnesio (Mg): Materiales para aplicaciones marítimas por su resistencia a la corrosión y blindaje de vehículos.
• Zinc (Zn): Material resistente al calor y de alta fuerza, usado en la industria aeronáutica.
• Litio (Li): Baja densidad, resistencia al calor y fuerza moderada; aplicado en usos aeroespaciales (ej. duraluminio, material de alta dureza).

Aplicaciones Químicas y Reductoras

• Por su capacidad reductora, se emplea en la producción de $\text{H}_2$ al reaccionar con disoluciones ácidas o básicas.
• El aire y otros oxidantes oxidan fácilmente al aluminio, por lo que se usa en: combustibles de cohetes, explosivos y pirotecnia.
• Su facilidad para combinarse con el oxígeno unido a otros metales permite su empleo para la reducción de óxidos metálicos y en soldadura in situ.

Compuestos de Aluminio de Interés Industrial

Óxidos e Hidróxidos

• $\text{Al}_2\text{O}_3$ (Óxido de Aluminio): Fabricación de refractarios, cerámicas, piedras semipreciosas, cementos, y como absorbente y abrasivo.
• $\text{Al}(\text{OH})_3$ (Hidróxido de Aluminio): Agente floculante y mordiente para fijar tintes.

Otros Compuestos

• $\text{Al}(\text{BH}_4)_3$: Reductor muy enérgico, componente de combustibles espaciales.
• Alumbres (Ej. $\text{Al}(\text{NH}_4)(\text{SO}_4)_2$): Agentes floculantes, mordientes, astringentes y para la acidificación de suelos.
• $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3$ (Sulfato de Aluminio): Utilizado para coagular las fibras de celulosa en la industria del papel.