Metales de transición

Propiedades físicas generales

• La mayoría de los metales de transición tienen una estructura compacta.
• Puntos de ebullición y de fusión altos

Configuraciones electrónicas

Desde el escandio hasta el cobre se agregan electrones a los orbitales 3d. Así, la configuración electrónica externa del escandio es 4s23d1, la del titanio es 4s23d2 y así sucesivamente. Las dos excepciones son el cromo y el cobre, cuyas configuraciones electrónicas externas son 4s13d5 y 4s13d10.

Estados de oxidación

Los metales de transición adquieren diversos estados de oxidación en sus compuestos mediante la pérdida de uno o más electrones.

Color

La mayoría de los iones de los metales de transición y iones complejos y aniones que contienen metales de transición son distintivamente coloreados El origen del color, se debe a las transiciones electrónicas que contienen electrones d.

Magnetismo

La mayoría de los compuestos de los metales de transición son paramagnéticos. Recuérdese que el para magnetismo se asocia con uno o más electrones desapareados. El paramagnetismo de los compuestos de los metales de transición se debe a las subcapas d incompletas en los metales.

Formación de iones complejos

Los iones de los metales de transición son ácidos de Lewis (pueden aceptar pares de  electrones) y forman complejos como [(Cu(NH3)5]2+, [Co(NH3)6]3+, [Ni(CN)4]2- y [Fe(CN)6]3- .

Propiedades catalíticas
•    El hierro como catalizador en la síntesis de Haber del amoniaco
•    El pentóxido de vanadio, V2O5 en la producción del ácido sulfúríco
•    El platino como catalizador en las reacciones de hidrogenación.

Química de los metales de la primera serie de transición

Escandio

El escandio, un elemento raro (2.5 X 10-3 % de la corteza terrestre en masa), es difícil de obtener en su forma pura. Se prepara por electrolisis del cloruro de escandio, ScCl3

Titanio
• El titanio es el más abundante de los metales de transición después del hierro (0.63% de la corteza terrestre en masa).
• Se presenta como rutilo, TiO2 y como ilmenita,
FeTiO3.

Vanadio
 El vanadio constituye el 0.014% de la corteza terrestre en masa.
 Existe como vanadinita, Pb5(VO4)3C1,
y patronita, VS4
 El vanadio forma compuestos en los estados de oxidación +2, +3, +4 y +5, de los cuales el
+4 y +5 son los más importantes .


Cromo
• El cromo es relativamente raro (0.0122% de la corteza terrestre en masa).
• Su mina más importante es la crocoita, FeO Cr2O3
• El metal se extrae por reacción con aluminio a alta

temperatura:
2Al(s) + Cr2O3(s) Al2O3(s) + 2Cr(l)
• Los estados de oxidación más comunes del cromo son
+2, +3 y +6,
• El óxido de cromo(III), Cr2O3, un polvo verde, se prepara por descomposición térmica del dicromato de amonio.

El óxido de cromo(III) tiene propiedades magnéticas que lo hacen útil en la elaboración de cintas magnéticas de grabación que funcionan mejor que las de los óxidos de hierro.

Manganeso
El manganeso es un elemento relativamente abundante (0.11% de la corteza terrestre en masa).
La fuente principal del manganeso es la pirolusita,
MnO2, pero también se encuentra en nódulos de manganeso.

El metal se prepara por un proceso de aluminotermia.
MnO2 Mn3O4 + O2
Mn3O4 + Al Mn + Al2O3

Los estados de oxidación conocidos del manganeso comprenden desde +2 hasta +7. El estado +2 particularmente estable (tiene una subcapa 3d llena a la mitad).
􀂙 El permanganato de potasio es un compuesto
púrpura oscuro.
2MnO2(s) + 2KOH(1) + KC1O3(1) 2KMnO4(1) + H20(g) + 2KC1(1)


Hierro
o Después del aluminio, el hierro es el metal más abundante en la corteza terrestre (6.2% en masa).

o Menas importantes son: hematita, Fe2O3; siderita, FeCO3; y magnetita, Fe3O4.

o El hierro reacciona con el ácido clorhídrico para dar
hidrógeno gaseoso:
Fe + HCl FeCl2 + H2
Los compuestos de hierro(II) incluyen FeO (polvo negro), FeSO4 - 7H2O (verde), FeCl2 (amarillo) y FeS (negro). En presencia de oxigeno, los iones Fe2+ en disolución se oxidan rápidamente a iones Fe3+.

Cobalto
o El cobalto es un elemento raro (3 x 10-3 % de la corteza terrestre en masa).

o Se encuentra asociado con el hierro, el níquel y la plata. Sus principales menas son esmaltita, CoAs2 , y cobaltita, CoAsS.

o El metal se prepara por tostación de CoAsS en aire y posterior reducción del óxido metálico con carbón.

o Los estados de oxidación del cobalto son +2 y +3; el
+2 es el más estable de los dos.

Niquel

 El níquel es un elemento raro (1.0 x 10-2 % de la corteza terrestre en masa).
 La mena millerita, NiS, se asocia con pirita, FeS2, y calcopirita, CuFeS2.
 El metal se obtiene por tostación de la masa en aire en primera instancia, y posterior reducción con hidrógeno gaseoso.
 El níquel se purifica por el proceso de Mond.
Ni + CO Ni(CO)4
Su estado de oxidación estable es +2. Los iones
hidratados Ni2+ tienen un color verde esmeralda.
 Algunos compuestos importantes de níquel son NiO
(verde) NiCl2 (amarillo) y NiS (negro).

Cobre
 El cobre, un elemento raro (6.8 x 10-2 % de la corteza terrestre en masa),
 Se encuentra formando menas como la calcopirita, CuFeS2.
 El metal se obtiene por tostación de la mena para dar Cu2S y después cobre metálico;
2CuFeS2(s) + 4O2(g) Cu2S(s) + 2FeO(s) + SO2(g)
Cu2S(s) + O2(g) 2Cu(1) + SO2(g)

 El cobre sólo reacciona con el ácido sulfúrico concentrado caliente y con el ácido nítrico.

 Los estados de oxidación mas importantes son +1 y +2. El estado +1 es menos estable y desproporciona en disolución:
2Cu+(ac) Cu(s) + Cu2+(ac) Los compuestos de Cu(I) son damagneticos e incloros excepto Cu2O, que es rojo.
 Los compuestos de Cu(II) son paramagneticos y coloreados.

El ion hidratado Cu+2 es azul. Algunos compuestos de Cu(II) son el el CuSO4.5H2O (azul) y el CuS(negro).


Jesus Oswaldo Ibañez Perez 18.353.376
Electronica de los estados solidos
Fuente: http://www.uclm.es/profesorado/afantinolo/Docencia/Inorganica/tema12/Trans_T12IQ.pdf

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