Resumen De La Química De Los Metales De Transición

RESUMEN DE LA QUÍMICA DE LOS METALES DE TRANSICIÓN

Todos los metales de transición son duros (excepto los del grupo 11) y tienen muy altos

puntos de fusión. En efecto, 10 de los metales tienen puntos de fusión por encima de los 2000

ºC y 3 por encima de los 3000 ºC (tántalo, wolframio y renio). Todos los metales de transición

tienen muy altas densidades y la tendencia en esta propiedad es mostrada en la Figura 20.1.

Las densidades crecen desde los elementos de Periodo 4 a los elementos del Periodo 6, siendo

los mayores valores los del osmio e iridio (23 g/cm3

). Químicamente los metales por si mismo

son comparativamente no reactivos. Solo unos pocos metales , tales como el hierro, son

electropositivos y bastante reactivos con ácidos.

Tendencias del Grupo

Para los elementos de los grupos principales existen claras tendencias dentro de cada grupo.

Para los metales de transición, los elementos de los Periodos 5 y 6 muetsran muy fuerte

similitud en su química dentro de un grupo. Esta similitud es un resultado del llenado de los

orbitales 4f en los elementos que quedan entre estas dos filas. Los electrones en estos orbitales

están poco apantallados por los otros elelctrones de los orbitales 6s y 5d. Con la mayor carga

nuclear efectiva, los radios atomicos, covalentes e iónicos de los elelmentos de transición del

Period 6 son reducidos a casi los valores encontrados en el Periodo 5. Esto es conocido como

la contracción lantánida. Este efecto es ilustrado en la Tabla 20.1, donde el radio iónico de los

metales de los Grupos 2 y 5 son comparados. Los radios de los metales del Grupo 2 crecen al

descender en el grupo, mientras que los iones niobio y tántalo tienen idéntico radio. Es la

similitud en el raadio y por tanto (la densidad de carga) lo que determina el gran parecido

entre los miembros de un grupo de los Periodos 5 y 6.

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Existen algunas similitudes superficiales en la química de los elememtos de los periodos 5 y 6

con los elementos del Periodo 4. Por ejemplo, cromo, molibdeno y wolframio forman oxidos

con un númeor de oxidación de +6. Sin embargo, el oxido de cromo(VI), CrO3, es altamente

oxidante, mientras que el oxido de molibdeno (VI), MoO3 y el oxido de wolframio(VI), WO3,

son los oxidos normales de estos metales.

Las limitaciones de tales comparaciones son también ilustradas por los cloruros inferiores del

cromo y wolframio. Cromo forma un compuesto, CrCl2 (entre otros), mientras que el

wolframio forma un aparentemente análogo compuesto, WCl2. El primero comtienen iones

Cr(II) pero el ultimo tiene la composición [W6Cl8]

4+.4Cl-

, con los cationes poliatómicos

conteniendo un cluster de iones wolframio en los vértices de un octaedro y los iones cloruro

en los centros de las caras. La entalpía de formación del teórico W2+.2Cl-

puede ser calculada

como +430 KJ/mol (muy diferente delvalor de –397 KJ/mol para el cloruro de cromo(II)),

proporcionado una razon termodinámica para su no existencia. La diferencia de entalpia es

mayormente debida a la mucho mayor enenrgia de atomización del wolframio (837 KJ/mol)

relativa a la del cromo (397 KJ/mol). Esta alta energía de atomización refleja el fuerte enlace

metal-metal en el Periodo 5 y 6 de los metales de transición. Como un resultado de esto, como

WCl2, muchos compuestos de estos elementos contienen grupos de iones metálicos y son

llamados compuestos cluster.

Los números de oxidación de los metales de transicón son mayores para la proimera mitad de

cada fila que para los ultimos miembros. Los elementos de los Periodos 5 y 6 tienen

comúnmente numeros de oxidación que son ananlogos a los miembros del periodo 4, como se

muestra en la tabla 20.2. Como en los elemtos de los grupos principales, el mayor numero de

oxidación de un metal de transición es encontrado en un óxido. El numero de oxidación +8

del osmio aparece en el oxido de osmio(VIII), OsO4. Como en los metales de los grupos

principales, los metales de transición exhiben varios posibles numeros de oxidación; por

ejemplo, existen varios compuestos de manganeso en loos que el manganeso tiene numeos de

oxidación desde +7 a –1.

Un consistente factor encontrado en cada grupo de metal de transicón es el crecimiento en el

parámetro de desdoblamiento de campo cristalino ∆, desde el perio 4 al Periodo 6. Por

ejemplo en la serie [Co(NH3)6]

3+, [Rh(NH3)6]

3+e [Ir(NH3)6]

3+, el ∆oct tiene los valores de

23000, 34000 y 41000 cm-1, respectivamente. A causa del mayor parámetro de

desdoblamiento cristalino para los metales de los periodos 5 y 6, casi todos los compuestos de

estos elementos son de bajo espin.

Estabilidad comparativa de los estados de oxidación de los metales de transición del

periodo 4

Los metales de transición del Periodo 4 son los mas comunes y de mayor interes industrial.

Además, el diagram de sus propiedades son los mas faciles de comprender. La Figura 20.2 3

sumariza el diagrama de Frost de estos elementos. Titanio metal (estado de oxidación 0) es

fuertemente reductor pero el elemento se hace menos reductor a medidad que se progresa a lo

largo de la fila. Cuando investigamos el cobre, el metal en si mismo es el más estable estado

de oxidación termodinámicamente. Asi que cruzamos la fila, el mayor estado de oxidación se

vueleve el menos favorecido y para el cromo, se hace el mas oxidante. El más estable

termodinámicamente numero de oxidación es el +3 para titanio, vanadio y cromo, mientras

que el dos es favorecido para los otros elemetos. Para el hierro, las estabilidades de los

estados de oxidación +3 y +2 son muy similares. El cobre es unico teniendo un numero de

oxidación estables de +1, pero como se ve del a Figura 20.2, es propicio a la desproporción a

los estaos +2 y 0.

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