8.0 metales transicion
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transicion de los metalesTRANSCRIPT
ALUMINIO
Unos de los metales mas electropositivos (Eo +1.66 volt.)• Se encuentra diseminado en aluminosilicatos (micas, talcos,
arcillas. Caolines) Su mineral es la bauxita Al2O3.H2O• Se obtiene por electrolisis del Al2O3 fundido (para obtener
un peso equivalente de Al = 9g se debe suministrar un faraday de electricidad)
• Alo no reacciona con el agua (forma una película protectora insoluble Al2O3)
• Como metal reacciona enérgicamente con los ácidos y como metal anfótero reacciona con NaOH formando aluminato soluble NaAlO2. El hidróxido Al(OH)3 es anfótero.
• Por su baja densidad, 2.7 g/cm3 se usa en aleaciones ligeras y por su elevada conductividad puede tener ventaja sobre el cobre.
• Químicamente es un reductor enérgico, se aplica en aluminotermia para obtener metales como Fe, Cr, Mn y Mo.
METALES DE TRANSICION
4 3d serie ligera
5 4d serie pesada
6 La* 5d serie pesada
7 Ac**
Perio
dos
4 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
5 Mo Ag Cd
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
6 W Au Hg
* Lantánidos
** Actínidos
ELEMENTOS DE TRANSICION
Presentan sub niveles electrónicos “d” activos con mas orbitales disponibles que electrones para ocuparlos.
SERIE 3D (SERIE LIGERA)• Son metales comunes y de aplicación industrial (excepto Sc)• Forman enlace quimico usando electrones 4s y algunos o todos sus
electrones 3d por lo tanto presentan varios estados de oxidación (el característico de la serie es +2).
• Propiedades estructurales y mecánicas están relacionadas con el numero de electrones disponibles para enlace.
• Puntos de fusión elevado Cr 1857oC y alrededor de 1500 en metales con electrones d apareados pero cae a 420oC en el zinc (electrones d apareados y no pueden usarse para enlace).
• La dureza sigue semejante relación (Cr es frágil pero aleado con Fe y Ni forma acero inoxidable de gran resistencia mecánica).
• El color de los compuestos se debe a la absorción de ondas del espectro visible por electrones desapareados. Esta absorción se mide y se determina estructura e identificación.
CROMO
Configuración electrónica externa: 3d5 4s1Estados de oxidación: +2, +3, +6Mineral: cromita Cr2O3.FeO (FeCr2O4)COMPUESTOS
• De Cr (II) son poco estables y se oxidan al aire
• De Cr (III) son mas estables Cr2O3, CrCl3 color verde violeta
• El hidróxido Cr(OH)3 es anfótero; con los ácidos forma sales cromicas Cr2(SO4)3 y con las bases forma cromito NaCrO2.
• Cr2O3 es oxido acido ( con agua forma acido crómico H2CrO4).• Los compuestos de Cr (VI) son oxidantes fuertes:
El ion cromato CrO4 -2 amarillo brillante, estable en medio básicoEl ion dicromato Cr2O7 -2 anaranjado, estable en medio acidoAplicaciones
• En recubrimientos, protege al hierro de la corrosión y en aleaciones para formar aceros inoxidables.
• Las aleaciones Cr- Ni se usan en resistencias eléctricas
MANGANESO
Configuración electrónica externa: 3d5 4s2
Estados de oxidación: 2, 3, 4, 6, 7
Mineral: Pirolusita MnO2 con impurezas de MnO y Fe2O3
REACCIONES
Es un metal activo, al aire se oxida a MnO y en oxigeno a Mn2O7
Se disuelve en ácidos formando sales de Mn (II) de color rosado.
El ion MnO4- es oxidante fuerte, en medio acido se reduce a Mn 2+ y en medio basico se reduce a Mn 4+
HIERRO
Configuración electrónica externa: 3d6 4s2
Estados de oxidación: 2, 3(mas estable por tener todos sus orbitales semiocupados que implica equilibrio en energía)
Se presenta en minerales sulfurados (Pirita FeS2, chalcopirita FeCuS2)
Siderurgia: Proceso de reducción de oxidos de hierro con carbon para obtener acero (hierro que contiene carbono entre 0.1 a 1.5 % C).
Los compuestos de Fe (II) son fácilmente oxidables FeSO4 color verde soluble
Los de Fe (III) oxidantes FeCl3 color amarillo – rojo, oxida a sulfuros metálicos: MS + Fe +3 = M +2 + S o + Fe +2
COBRE
Configuracion electronica: 3d10 4s1Estados de oxidacion: 1, 2
Se presenta en estado libre como cobre metal diseminado, en minerales sulfurados y en minerales oxidados.Cobre metal es poco reactivo (valor positivo del potencial de reducción)
Forma dos tipos de compuestos:• Cobre (I) se oxidan facilmente, ejemplo CuCl• Cobre (II) son estables y color intenso (verde CuCl2, azul
CuSO4, el complejo amoniacal Cu(NH3)4 +2 azul violaceo identifica cobre).
COBRE - REACCIONES DE OBTENCION
Método pirometalúrgico2CuFe S2 + 9/2 O2 = Cu2S + Fe2O3 + 3SO2 I2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 II2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 III
Método hidrometalúrgicoCuSO4 (s) + H2SO4 = CuSO4 (aq) + H+CuFeS2 + O2 + H2SO4 = CuSO4 + Fe2(SO4)3 + H2OCuFeS2 + 4 O2 + bacteria = CuSO4 FeSO4
Cementación (intercambio metálico)
Cu +2 + Fe O = CuO + Fe +2
ZINC
Configuración electrónica externa: 3d10 4s2Único estado de oxidación: +2Su principal mineral es la esfalerita ZnS
Es un metal anfotero, reacciona facilmente con acidos pero también con bases (NaOH concentrado):Zn + HCl = ZnCl2 + H2
Zn + NaOH aq = Na2ZnO2 zincato de sodio, también:Zn + NaOH + H2O = Zn(OH)4Na2 + H2
Todos los compuestos del zinc son blancos (orbitales d llenos y no absorben la luz ni existe transicion de electrones externos)
Se aplica en aleaciones de diverso uso y como recubrimiento protector de corrosion del hierro.
METALES DE TRANSICION – SERIE PESADA
• Son elementos que presentan orbitales activos 4d y son poco comunes, menos electropositivos que la serie ligera.Resisten mejor la corrosión.
• MOLIBDENOConfiguración electrónica externa: 4d5 5s1Estados de oxidación: 2, 3, 4, 5, 6(mas estable)Su mineral: Molibdenita MoS2 de donde se obtiene por tostación el oxido MoO3 (insumo para aceros de resistencia mecánica y elasticidad).
• PLATAConfiguración electrónica externa: 4d10 5s1Único estado de oxidación: 1Su mineral: Argentita Ag2S y asociado en minerales de plomo, zinc y cobre.
CADMIO se presenta en minerales de zinc, metal poco oxidable, No anfotero.
Se puede recuperar por electrolisis de solución de CdCl2.
METALES DE TRANSICION SERIE 5d
Elementos cuyos átomos son excesivamente pequeños, poco reactivos y se presentan en cantidades mínimas
ORO
Configuración electrónica externa: 4f14 5d10 6s1
Estados de oxidación 1, 3
Se presenta al estado libre aleado con plata y en cantidades mínimas en minerales de cobre y plata.
Solo se oxida con agua regia (mezcla 3 a 1 en volumen Hcl 12M y HNO3 16M):
Au + 4H+ + 4 Cl- + NO3 - = AuCl4- + NO + 2H2O
Se puede obtener por lixiviacion con cianuro de sodio (el potencial del oro de 1,5 disminuye a -0,6 voltios y el aire lo oxida)
4Au + 8CN- + O2 + 2H2O = 4Au(CN)2 - + 4 OH-
Precipita con Zn: 2Au(CN)2 - + Zn = 2Au + Zn(CN)4 -2