ELEMENTOS DE TRANSICION

Son elementos conformados por los grupos IB hasta el VIIIB que están situados en la parte central del sistema periódico, en el bloque d.Todos ellos son metales, pero debido a que sus átomos son pequeños, son duros, quebradizos y tienen puntos de fusión altos. Estos metales son buenos conductores del calor y de la electricidad. A condiciones normales el Mercurio es líquido.

BLOQUE d

PROPIEDADES GENERALES

SON METALES TÍPICOS:• SÓLIDOS (EXCEPTO Hg)• Elevada Dureza• EN GENERAL, DÚCTILES Y MALEABLES• EN GENERAL, PUNTOS DE FUSIÓN ALTOS• BRILLO• PLATEADOS O GRISES (EXCEPTO Cu y Au)• CONDUCTORES DEL CALOR Y LA ELECTRICIDAD• FORMAN ALEACIONESPUEDEN PRESENTAR VARIOS ESTADOS DE OXIDACIÓNPUEDEN PRESENTAR VARIAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS (POLIMORFISMO)MENOS ELECTROPOSITIVOS QUE LOS METALES sSUELEN FORMAR COMPUESTOS DE COORDINACIÓN Y ORGANOMETÁLICOS

Las estructuras metálicas

Suelen adoptar unempaquetamientocompacto de sus átomos

Esto explica la elevada densidad de muchos metales

Muchas de las propiedades se deben a la capacidad de localización de los electrones del orbital d dentro de la red metálica. Cuantos más electrones compartan un núcleo, más fuerte es el metal. Poseen una gran versatilidad de estados de oxidación, pudiendo alcanzar una carga positiva tan alta como la de su grupo, e incluso en ocasiones negativa (Como en algunos complejos de coordinación).•Sus combinaciones son fuertemente coloreadas y paramagnéticas

De izquierda a derecha, solución acuosa de: Co(NO3)2 (rojo); K2Cr2O7 (anaranjado); K2CrO4 (amarillo); NiCl2 (verde); CuSO4 (azul); KMnO4 (violeta).

Los elementos del grupo B presentan varios estados de oxidación. Esto se debe a que todos los electrones de los niveles 3d y 4s los utilizan para formar enlaces químicos

Ciertos patrones en los estados de oxidación surgen a través de los periodos de

los elementos de transición:

El E.de oxidación aumenta para cada ion hasta el Mn, a partir del cual comienza a

disminuir.

Cuando los elementos están en estados de oxidación bajos, se pueden encontrar

como iones simples. Sin embargo, los metales de transición en estados de

oxidación elevados se encuentran generalmente unidos covalentemente a

elementos electronegativos como oxígeno o flúor formando iones poliatómicos

como el cromato, vanadato, o permanganato.

Otras propiedades con respecto a la estabilidad de los estados de oxidación:

Iones en elevados estados de oxidación tienden a ser buenos agentes oxidantes,

mientras que elementos en bajos estados de oxidación tienden a ser buenos

agentes reductores.

Iones 2+ a través del periodo comienzan como fuertes reductores y se vuelven

más estables.

Iones 3+ comienzan estables y se vuelven más oxidantes a través del periodo.

• Los metales de transición forman buenos catalizadores homogéneos y

heterogéneos, por ejemplo el hierro es el catalizador para el proceso de Haber y

tanto el níquel como el platino son utilizados para la hidrogenación de alquenos. Esto

es porque son capaces de reaccionar bajo numerosos estados de oxidación y como

consecuencia de ello formar nuevos compuestos proveyendo una ruta de reacción

alternativa con una energía de activación más baja.

Actividad catalítica

Algunas Caracteristica

Por sus propiedades físicas, el Hierro es utilizado en la fabricación de herramientas y

gran variedad de equipos.

Por la gran cantidad de usos que se le pueden dar, el Cobre es considerado como el

segundo metal en importancia después del Hierro. El Cobre entra en la producción

de muchas aleaciones en la que aporta resistencia, dureza, resistencia a la corrosión

y propiedades valiosas para trabajos mecánicos.

• La Plata se encuentra en la naturaleza en estado metálico y es el más blanco de

todos los metales. Después del Oro, la Plata es el metal mas maleable y dúctil de los

metales y es el mejor conductor de la electricidad. Cuando forma compuestos su

número de oxidación es +1. Principalmente es utilizado en la fabricación de monedas

y en la puntas de los instrumentos eléctricos.

• En la naturaleza el Oro se encuentra libre. En estado masivo es amarillo, pero en

forma pulverizada es bronceado. Es el más maleable y más dúctil de todos los

metales. Es blando y se considera como uno de los más inertes. En estado de

oxidación +1 forma compuestos aurosos y cuando su oxidación es +3 forma

compuestos áuricos. El Oro se utiliza en el trabajo de la orfebrería de joyas y

ornamentos. Su pureza es medida en Kilates o en grados de ley.

• El Hierro se encuentra de formas múltiples en la

naturaleza formando distintas aleaciones con otros

elementos. Cuando el Hierro es puro, es casi blanco,

compacto y blando. Químicamente es un metal muy

activo y funciona con estados de oxidación +2 y +3.

Cuando se expone a la humedad o al aire forma un

óxido férrico hidratado. Por sus propiedades físicas, el

Hierro es utilizado en la fabricación de herramientas y

gran variedad de equipos.

HIERRO

OCURRENCIA

Elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe (del latín fĕrrum y tiene una masa atómica de 55,6 u.Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante

En la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre.

Hematita Fe2O3 Magnetita Fe3O4 Siderita FeCO3Pirita FeS2

Metalurgia :Siderurgia del Hierro, mineral

Se realiza en altos hornos,las sustancias usadas son: Mineral de Fe,reductor (Carbón o Coke),fundente (CaCO3 ). El proceso dentro del horno es:

a )C + O2 → CO2A su vez el dióxido de carbono puede reducirse para dar monóxido de carbono:

CO2 + C → 2COb) Fe2O3 + 3CO → 2 Fe (l) + 3 CO2

c)Finalmente , dentro de la cuba o crisol de horno se forman dos fases: en el fondoUna fase metálica (Fe fundido impuro o Arrabio a 1535°C ) y en la parte superior, la escoriaQue viene a ser la ganga fundida, la cual es fácilmente separable .

PROPIEDADES

FISICAS

COLOR gris plateado

Punto de fusión 1538°C

Punto de ebullición 2735°C

Estado a 25°C Sólido

Densidad 7,86 g/cc

Puede crear campos magneticos

Paramagnetico

Dúctil y maleable Buena maquinabilidad

Conducción de la electricidad

9,93 x 106 S/m

Conducción del calor buena

Dureza de Mohs 4

Calor especifico 0,450 J/g°C

FORMA ALEACIONES.Por sus propiedades físicas, el Hierro es utilizado en la fabricación de herramientas y gran variedad de equipos.

QUIMICAS

Químicamente el hierro es un metal activo. Se combina con los halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo) con el azufre, fósforo, carbono y silicio.

Desplaza al hidrógeno de la mayoría de los ácidos débiles.

Arde con oxígeno formando tetróxido triférrico (óxido ferrosoférrico), Fe3O4.

Expuesto al aire húmedo, se corroe formando óxido de hierro hidratado, una sustancia pardo-rojiza, escamosa, conocida comúnmente como orín.

Al sumergir hierro en ácido nítrico concentrado, se forma una capa de óxido que lo hace pasivo.

Es un buen agente reductor

Estados de oxidación +2,+3, +6*

Puede formar compuestos de coordinación.

La mayor parte del hierro se utiliza en formas sometidas a un tratamiento especial, como el hierro forjado, el hierro colado y el acero. Comercialmente, el hierro puro se utiliza para obtener láminas metálicas galvanizadas y electroimanes. Los compuestos de hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia, es decir, cuando desciende la cantidad de hemoglobina o el número de glóbulos rojos en la sangre.

hierro forjado

hierro colado

El acero, a la fabricación de este material se destina alrededor del 75 % del arrabio que

se produce en los altos hornos.

Es una aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono (inferior al 1,7%) y

cantidades aún menores de otros elementos, como silicio, fósforo, manganeso, etc.,

dependiendo del tipo de acero que se quiere producir.

Estos elementos le confieren propiedades especiales, como, por ejemplo, mayor

elasticidad, resistencia al desgaste, a la corrosión, a la oxidación, etc.

Aleaciones importantes del Hierro

El acero ordinario es el que solamente lleva en su composición hierro y carbono, y se

emplea para fabricar piezas y maquinaria de todo tipo, como tornillería, vías para tren, etc.

Un incremento del porcentaje de carbono en la aleación produce un aumento de la

resistencia y la dureza, y una disminución en la ductilidad y la maleabilidad

El acero inoxidable (Fe 73% ,Cr 18% yNi 8% composicion aproximada), que, además

de mejorar muchas de sus características, lo hacen resistente a la corrosión, por lo que

mantiene siempre su aspecto brillante. Este tipo de acero es el más utilizado en la

industria química, automovilística y aeronáutica, y también para la fabricación de

menaje de cocina, instrumental quirúrgico y científico.

Tipos de aceros

Acero al tungsteno 94% Fe,5%W es muy duro, se utiliza herramientas de corte deAlta velocidad.

Acero al Manganeso :86% Fe ,13% Mn, resistente se emplea en brocas para taladrar roca.

Permalloy: 21%Fe ,78% Ni, permeabilidad magnética (electroimanes,laminados de transformadores, cabezas de grabadoras magnéticas y sensores )

Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados

convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos

elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les

da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. En la actualidad

se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación.

Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un

mayor espacio interior en los edificios.

Elemento químico, metal de color rojizo, tenaz, muy dúctil, maleable y uno de los mejores conductores de la electricidad; constituye muchas aleaciones (bronce y latón). Su símbolo es Cu , su número atómico 29 y su peso atómico 63,546.

Ocurrencia:se encuentra nativo, pero con mayor frecuencia combinado en forma de óxidos o sulfuros minerales.

CalcopiritaCuFeS2

Calcosita Cu2 SCuprita Cu2O

Metalurgia Mineral:Calcopirita

a)Tostación: 2CuFeS2 + 3O2 2 FeO +2 CuS (s)+2SO2

b)Separación

c)Formación del Cu

d) Refinación electrolítica o Purificación :Los ánodos de Cu impuro se oxidan a Cu+2

y pasan a través de la solución CuSO4 hacia cátodo en el cual se reducen a CuElectrolítico (99,99 % de pureza)

1100°C

Cu2S(ℓ)

escoria

+O22Cu(ℓ)+ SO2

PROPIEDADES

FISICAS

COLOR rojizo

Punto de fusión 1084°C

Punto de ebullición 2310°C

Estado a 25°C Sólido

Densidad 8,93 g/cc

Apariencia Muy brillante

Dúctil y maleable Buena maquinabilidad

Conducción de la electricidad

Excelente 5,85 x 107 S/m

Conducción del calor Excelente

Dureza de Mohs 3

Calor especifico 0,385 J/g°C

FORMA ALEACIONES.

• El cobre puede ser considerado como metal noble, después del platino, el oro y la

plata. Por lo tanto, resiste la accion del medio atmósferico, al agua limpia y muchos

agentes químicos. Al igual que sucede con otros metales, son peligrosos para éI la

acción de los ácidos oxidantes(HCl, HCl ,H2SO4 ,HNO3 )el amoníaco y sus derivados

(acetileno y otros). Es reductor

QUIMICAS

Estas propiedades pueden resumirse en lo siguiente: El cobre, químicamente, es

resistente a los agentes atmosféricos, y no se corroe fácilmente, a temperaturas

normales.

N° de oxidacion +1,+2

electronegatividad~1,5

Las aleaciones presentan brillo metálico y alta conductividad eléctrica y térmica,

usualmente menor que los metales puros. Las propiedades físicas y químicas son, en

general, similares a la de los metales, sin embargo las propiedades mecánicas tales

como dureza, ductilidad, tenacidad y otras pueden ser muy diferentes, de ahí el interés

que despiertan estos materiales.

Aleaciones del Cobre

Los grupos principales de aleaciones de cobre son los siguientes:

• Cobres debilmente aleados (menos del 1%y se utilizan cuando alguna de las

propiedades de los cobres propiamente dichos es insuficiente.

Como por ejemplo, cuando se requiere mejor:

• Resistencia mecánica a temperaturas relativamente elevadas

• Resistencia a la corrosión

• Soldabilidad

• Resistencia al reblandecimiento

• Maquinabilidad

• Latones (77%Cu- 23%Zn)El latón es más duro que el cobre, pero fácil de mecanizar, grabar y

fundir. Es resistente a la oxidación, a las condiciones salinas y es

maleable la cual varía con la temperatura y con la presencia, incluso en

cantidades mínimas, de otros metales en su composición.

Adaptadores Terminales eléctricas

Aleaciones con alto contenido de cobre

• Bronces 80% Cu,10%Sn,10%Zn

Es mas duro que el Laton,los usos del Bronce son variados, pero ellos dependen de sus excelentes propiedades:• Resistencia a la corrosiónPor esto se considera apropiado para la fabricación de accesorios que deben estar en contacto con vapores o productos químicos.• Buena maleabilidad• Propiedades mecánicas y eléctricas

Existen, además, otras aleaciones que contienen menos del 50% de cobre, tales como el Monel y las aleaciones para resistencias eléctricas.

Cuproníqueles 75% Ni,25 % Cu, resistentes a la corrosión

Productos para instalaciones a gas

Existen, además, otras aleaciones que contienen menos del 50% de cobre, tales como el Monel (Ni 63% ,Cu 30%,Si 3,5%,Fe 2% ,Mn 1,5% que es resistente a la corrosión.

Cuproníqueles 75% Ni,25 % Cu, resistentes a la corrosión

El cinc (del alemán Zink ), también conocido como zincEs un metal de color blanco azulado relativamente blando

propiedad relacionada con su punto de fusión bajo (419°C) y

su estructura hexagonal distorsionada, que arde en aire con

llama verde azulada. El aire seco no le ataca pero en

presencia de humedad se forma una capa superficial de

óxido o carbonato básico que aísla al metal y lo protege de la

corrosión.

Prácticamente el único estado de oxidación que presenta es el +2

Es buen conductor del calor y la electricidad. Como conductor del calor, tiene una

cuarta parte de la eficiencia de la plata. A 0.91K es un superconductor eléctrico. El

zinc puro no es ferromagnético.

Extraccion

La principal materia prima de la fábrica de zinc está constituida por concentrados de sulfuro de zinc (ZnS), procedentes de diferentes minas.

b.-ZnO (s) + C(s) ∆ Zn(g) + CO (g)

1400°C Se condensa en recipientes refrigerados Y el Zn se vuelve a oxidarZn(g) + CO2 (g) ZnO(s) + CO (g) (* para evitar se debe usar exceso de coque.

1.-Tostación y depuración de gases.-cerca a 800°CEn esta fase, el concentrado se tuesta con aire, formándose óxido de zinc (ZnO), denominado calcina, y dióxido de azufre gaseoso (SO2).a.-2 ZnS(s) + 3O2(g) 2 ZnO (s) + 2 SO2

2.-Lixiviación

El zinc y los otros metales contenidos en la calcina

se disuelven en ácido sulfúrico diluido ZnO + H2SO4 ZnSO4(ac) + H2O

3.-Purificación para eliminar otros metales

disueltos, como el cobre, el cadmio o el

cobalto, que se recuperan como subproductos.

4.-Electrolisis.- se produce el paso de una corriente

eléctrica a través de la disolución purificada de sulfato de

zinc, originándose el zinc metálico puro, los que se

deposita y son transportadas para su fusión y colado.

con el objeto de producir las diversas formas comerciales

de lingote que requiere el mercado.

Reacciones del zinc.Zn + O2 ∆ 2 ZnO , también se obtiene ZnCO3 (s) ∆ ZnO(s) + CO2(g) ,-con ácidos no oxidantes pasa al estado de oxidación +2 y libera hidrogeno y puede disolverse en bases y ácido acético Zn + 2H+ Zn++ + H2

Compuestos:Sales son solubles en agua y contienen al ion incoloro hexaacuozinc (II) Zn +2H+ + 6H2O [Zn(OH2)6 ]2+

+ H2

-Sus soluciones son acidas, resultado de la hidrolisis[Zn(OH2)6 ]2+

(ac) H3O + (ac) +[Zn(OH)(OH2)3]+(ac) + H2O-Con OH-

Zn++ (ac) + 2 OH- (ac) Zn(OH)2 (s) blanco gelatinoso + OH- (exceso) [Zn(OH)4]2-

tetrahidroxozincato -Zn(OH)2 + 4 NH3 [Zn(NH3)4]2+ + 2OH-

Tetraaminozincato (II)

• Aplicaciones

• La principal aplicación del cinc —cerca del 50% del consumo anual— es el galvanizado

del acero para protegerlo de la corrosión, protección efectiva incluso cuando se agrieta

el recubrimiento ya que el cinc actúa como ánodo de sacrificio. Otros usos incluyen

• Baterías de Zn-AgO usadas en la industria aeroespacial para misiles y cápsulas

espaciales por su óptimo rendimiento por unidad de peso y baterías cinc-aire para

computadoras portátiles.

• Piezas de fundición inyectada en la industria de automoción.

• Metalurgia de metales preciosos y eliminación de la plata del plomo.

• Utilizado en fabricación de pinturas al óleo, para fabricar el color blanco de cinc,

utilizado para crear transparencias en la pintura.

• Utilizado en la fabricación de latón, junto con cobre.