Metales Alcalinotérreos
Los metales alcalinotérreos son un poco menos
electropositivos y menos reactivos que los metales
alcalinos. El estado de oxidación de los metales
alcalinotérreos en las formas combinadas es casi
siempre 2+.
Berilio
El berilo (aluminiosilicato de berilio, Be3Al2Si6O18)
es la única mena importante de berilio. El berilio puro
se obtiene transformando la mena en el óxido (BeO).
Entonces el óxido se convierte en el cloruro o fluoruro.
El fluoruro de berilio se calienta a 1000°C en presencia
de magnesio para producir berilio metálico
El berilio es muy tóxico. Su toxicidad proviene de la
capacidad del ion Be2+ para competir con el Mg2+
en muchos sitios enzimáticos.
El berilio forma numerosos compuestos simples
covalentes gaseosos, tales como el BeH2, BeCl2, y
BeBr2.
• En muchos de sus compuestos el berilio forma
cuatro enlaces tetraédricos, con el Be en el centro,
por ejemplo en los complejos BeF4 2-, BeCl4 -2, y
BeBr4 -2.
Como ejemplo de relaciones diagonales, el berilio
se parece al aluminio en numerosos aspectos.
Magnesio
El magnesio se encuentra en la brucita, Mg(OH)2;
la dolomita, CaCO3 .MgCO3 y la epsomita MgSO4.7H2O.
El agua de mar es una buena fuente de magnesio; hay
casi 1.3g de magnesio en cada kilogramo de agua de mar.
Como en el caso de la mayoría de los metales alcalinos y
alcalinotérreos, el magnesio metálico se obtiene por electrólisis
de su cloruro fundido, MgCl2 (obtenido del agua de mar).
La química del magnesio es intermedia entre la del berilio y
la de los elementos más pesados del grupo 2. El magnesio
no reacciona con agua fría, pero la hace lentamente con vapor:
Mg(s) + H2O(g) MgO(s) + H2(g)
Arde brillantemente en el aire para producir el
óxido y el nitruro :
2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s)
3Mg(s) + N2(g) Mg3N2(s)
(flash) para fotografía
• El óxido de magnesio reacciona en forma muy lenta con
el agua para formar hidróxido de magnesio, la leche de
magnesia se usa para tratar la indigestión ácida:
MgO(s) + H2O(l) Mg(OH)2(s)
El magnesio encuentra sus principales usos en las aleaciones,
como metal estructural ligero, en la protección catódica,
en síntesis orgánicas y en las baterías.
• El magnesio es esencial para la vida animal y vegetal, y
los iones Mg2+ no son tóxicos. Se calcula que un adulto
consume 0.3 g de magnesio diario. Los iones magnesio
son esenciales para el funcionamiento correcto de numerosas
enzimas. El magnesio también está presente en el
pigmento verde de las plantas, la clorofila, que participa de
manera relevante en la fotosíntesis.
El calcio se encuentra en la piedra caliza, la calcita, el gis
y el mármol como CaCO3, en la dolomita como CaCO3 MgCO3;
en el yeso como CaSO4 2H20; y en la fluorita como CaF2
• La mejor forma de preparar calcio metálico es por electrólisis
de su cloruro (CaCl2) fundido.
• Reacciona con agua fría para dar el correspondiente hidróxido; s
in embargo, la velocidad de reacción es mucho menor que las
implicadas en el caso de los metales alcalinos:
Ca(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(ac) + H2(g)
Cal viva, u óxido de calcio (CaO).
Cal apagada, o hidróxido de calcio [Ca(OH)2].
La cal viva se usa en metalurgia, en la eliminación del SO2
cuando se queman combustibles fósiles. La cal apagada se
usa en el tratamiento del agua. El calcio juega un importante
papel en la acción del corazón, la coagulación de la sangre,
la contracción muscular y la transmisión nerviosa.
Estroncio y bario
El estroncio se encuentra como carbonato SrCO3
(estroncionita) y como sulfato SrSO4 (celestita).
El estroncio no tiene usos en gran escala; se extrae
por electrólisis de su cloruro fundido (SrCl2).
El bario se encuentra en forma de carbonato BaCO3
(witherita) y como sulfato BaSO4 (barita ).
El bario metálico se puede preparar por electrólisis de
su cloruro fundido (BaCl2) o por reducción de su óxido
con aluminio:
3BaO(s) + 2Al(s) 3Ba(s) + Al2O3(s)
BaSO4, es poco soluble (Ksp = 1.1 X 10-10). Esta densa
sal de bario absorbe los rayos X.
Aluminio
El aluminio no se encuentra en forma elemental en la
naturaleza; su mineral principal es la bauxita
(A12O3.2H2O). La ortoclasa (KAlSi3O2), el berilio
(Be3A12Si6O18), la criolita (Na3AlF6) y el corindón
(A12O3).
El aluminio se prepara a partir de bauxita
El óxido de aluminio por el proceso Hall.
Se usa la criolita, Na3AlF6 (p.f. 1000°C), como
disolvente del óxido de aluminio (p.f. 2045°C).
El óxido de aluminio tiene una entalpía de formación
exotérmica muy grande (ΔHt = -670 kJ/mol). Se usa
para la obtención de metales
KAl(SO4)2 .12H2O es el primer compuesto de una
serie que se obtiene si se sustituye el K+ por Na+ o
NH4 y el Cr+3. o Fe3+ por Al3+. Estos compuestos se
llaman alumbres, M+M3+(SO4)2 .12H2O M+: K+, Na+,
NH4+: M3+: Al3+, Cr3+, Fe3+
Estaño y plomo
Estaño
La principal mena del estaño es el óxido de estaño(IV)
o casiterita El estaño metálico se prepara por reducción
del SnO2 con carbono a temperaturas elevadas
• Hay tres formas alotrópicas del estaño, a las cuales
corresponden las siguientes temperaturas de transición
13ºC 161ºC estaño gris estaño blanco -γ-estaño
El estaño forma compuestos con números de oxidación
+2 y +4. Los compuestos de Sn(II) (denominados
compuestos estañosos) son generalmente más iónicos y
reductores, mientras que los de Sn(IV) (llamados
compuestos estánnicos) son más covalentes y oxidantes.
El estaño también reacciona con disoluciones acuosas
concentradas calientes de hidróxido de sodio o de potasio
para formar el ion estannato (SnO3-2)
El estaño se usa sobre todo para formar aleaciones.
• Bronce 20% estaño y 80% cobre
• La soldadura suave es 33% estaño y 6% plomo
• Peltre es 85% estaño, 6.8% cobre, 6% bismuto y
1.7% antimonio.
• El estaño se usa también en la manufactura de las
latas de hojalata.
Plomo
La mena principal del plomo es la galena, PbS . El plomo
metálico se obtiene tostando en primer lugar el sulfuro en aire
El óxido de plomo(II) es conocido como litargirio, se usa para
vidriar vasijas de cerámica, pero debido a su toxicidad, su uso
ha sido prohibido.
El óxido de plomo(IV) es un compuesto covalente y un
poderoso agente oxidante. Puede oxidar el ácido
clorhídrico a cloro molecular
El uso principal del plomo se encuentra en los
acumuladores plomo/ácido. Como el plomo
es relativamente impenetrable a la alta energía
radiante, rayos X etc..
Zinc, cadmio y mercurio
Zinc y cadmio
El zinc se presenta sobre todo como esfalerita, ZnS,
(blenda de zinc).
El zinc metálico se obtiene por tostación del sulfuro
en aire para convertirlo en óxido y después recubrirlo
con carbón finamente dividido.
Cadmio se presenta en pequeñas cantidades en la
mayoría de las menas de zinc como CdS.
• El cadmio se obtiene del polvo emitido durante la
purificación del zinc por destilación. Como el cadmio es
más volátil (p. eb. 767°C) que el zinc (p. eb. 907°C), se
evapora primero. Ambos metales son plateados. El zinc
es duro y quebradizo, pero el cadmio es lo
suficientemente suave para ser cortado con
una navaja. Ambos reaccionan
con ácidos fuertes para producir hidrógeno gaseoso.
El zinc metálico se usa para formar aleaciones.
El latón 20% de zinc y 8C% de cobre.
Como el zinc se oxida con facilidad, se usa para dar
protección catódica a metales menos electropositivos.
El hierro protegido en esta forma, llamado hierro
galvanizado.
El sulfuro de zinc se usa en el pigmento blanco
(litopón), que contiene una mezcla más o menos
equimolar de ZnS y BaSO4 El sulfuro de zinc
emite luz cuando chocancon él rayos X o rayos
de electrones. Por lo tanto se usa en
pantallas de aparatos de televisión, osciloscopios y
fluoroscopios de rayos X.
A pesar de que el cadmio no tiene importancia biológica,
hay una corriente preocupación sobre su efecto como
contaminante ambiental. Como los compuestos de la
mayoría de los metales pesados, los de cadmio son
extremadamente tóxicos. Los síntomas comunes de
envenenamiento por cadmio son hipertensión (alta
presión sanguínea), anemia e insuficiencia renal.
Mercurio
Es el único metal líquido a temperatura ambiente
La mena principal del mercurio es el sulfuro de
mercurio(II), HgS, llamado cinabrio.
El cinabrio se tuesta en aire para producir óxido de
mercurio(II) Que se descompone para dar vapor de mercurio
El mercurio metálico es un líquido denso, brillante,
plateado, que se congela a - 38.9°C y hierve a 357°C.
El mercurio líquido disuelve muchos metales como el
cobre, la plata, el oro y los metales alcalinos.
A diferencia del cadmio y el zinc, el mercurio presenta
en sus compuestos los números de oxidación +1
(mercurioso) y +2 (mercúrico).
• El potencial normal de reducción del mercurio es
positivo, no reacciona con el agua ni descompone l
os ácidos no-oxidantes como el HC1.
Si el ion mercurio(I) existiera como Hg+ sería
paramagnético (configuración electrónica 6s1),
pero no hay evidencia experimental que avale esta
estructura. En vez de ello, el ion está constituido por
[Hg-Hg]+2
• Este fue uno de los primeros enlaces metal-metal
conocidos en un compuesto.
• Hg2Cl2, sólido blanco insoluble, llamado calomel.
El calomel se usó en medicina como purgante.
Sin embargo, muestra tendencia a desproporcionarse
en Hg y Hg2Cl2, que es bastante venenoso.
• El mercurio tiene un coeficiente de dilatación cúbica
grande y homogéneo (con la temperatura) y por lo
tanto es útil para los termómetros.
• El líquido tiene una densidad muy alta (13.6 g/cm3)
y se usa en los barómetros.
• A pesar de que la conductividad del mercurio sólo
alcanza aproximadamente 2% de la del cobre,
las ventajas de su fluidez son tan grandes que se
usa el metal para hacer contactos eléctricos.
El mercurio también se usa para la producción
electrolítica de muchos elementos, por ejemplo, el cloro.
Ibañez Pérez Jesús Oswaldo 18.353.376
Electrónica del Estado Sólido
Docencia/Inorganica/Tema11/Trans_T11IQ.pdf
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