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Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura
Universidad Nacional del Nordeste
Avenida Libertad 5450- 3400. Corrientes
TE: (03783)457996- Int. 105
QUÍMICA
INORGÁNICA
Unidad X
Contenidos temáticos desarrollados por:
Dra. GRACIELA MABEL MONTIEL
Profesor Titular
CARRERAS: Bioquímica- Licenciatura en Ciencias Químicas
Profesorado en Ciencias Química y del Ambiente
 UNIDAD X ELEMENTOS DE TRANSICIÓN.
Propiedades generales. Características, en
especial los de la primera serie.
 ELEMENTOS DE TRANSICIÓN INTERNA.
Propiedades generales. Estudio comparativo
de las dos series.
 LANTÁNIDOS. Estado natural. Química de
los elementos.
 ACTÍNIDOS. Química de los elementos.
Definición de Metales de
Transición
 Es un elemento que forma por lo menos
un ion simple con un conjunto
incompleto de electrones “d”.
 Se tienen elementos de Transición con
orbitales d completos e incompletos.
 Entre el primer y segundo miembro de la
serie de transición d en los periodos 6 y 7
se encuentran los elementos de transición
interna, donde los orbítales f empiezan a
ser llenados.
 Configuración condensada del bloque d :
[gas noble] (n-1)dx ns2
con n de 4-7 y x de 1 a 10
 Primera serie : Sc ------- Zn
[ Ar] 3d14s2----[ Ar] 3d104s2
 Los iones de los metales de transición se
forman por la perdida de los electrones ns
antes que los electrones (n-1)d.
 Ti2+………….. [ Ar]3d2 y no [ Ar]4s2 por lo
tanto el ion Ti2+ se especifica como un ion d2.
 Mn2+ y Fe3+ son iones d5 ,los dos tienen
colores pálidos en solución acuosa y forman
iones complejos con propiedades magnéticas
parecidas.
PROPIEDADES GENERALES
 Todos los elementos de transición son
metales.
 Muchos de los compuestos de los metales de
transición son altamente coloreados y
paramagnéticos.
 Las propiedades de los elementos de
transición derivan de las configuraciones
electrónicas de sus átomos y de sus iones.
COLOR Y MAGNETISMO DE SUS COMPUESTOS
 La mayoría de los compuestos iónicos de los
grupos representativos son incoloros porque el
ion metálico ha llenado su nivel más externo
(configuración de gas noble)
 Tienen orbitales de mucho mayor energía
disponibles para recibir un electrón excitado ,
razón por la cual el ion no absorbe la luz visible.
 Los electrones en un subnivel d parcialmente
llenos pueden absorber longitudes de onda
visibles y moverse a orbitales d de una energía
ligeramente mayor.
Propiedades Físicas
Forman compuestos coloreados.
El color depende de:
 Tipo de Metal: Zn2+ : incoloro
 Estado de Oxidación: Fe2+ : verde
Fe3+: violeta pálido
 Ligando unidos al metal: [FeCN6]3- rojo
¿De que depende el color de los
Complejos formados?
 De la naturaleza del ión metálico,
concretamente del numero de
electrones en los orbitales “d”.
 La disposición en el espacio en torno
al ión metálico de los ligandos.
 Naturaleza de los ligandos.
•Todos los metales de transición son duros
• Poseen Puntos de Fusión Altos
• Todos los metales de transición tienen
densidades elevadas.
• A 20ºC son todos sólidos a excepción del
Hg.
• Pueden formar aleaciones entre ellos.
• Presentan estados de oxidación variables.
• La mayoría tiene potenciales negativos
por lo que puede disolverse en ácidos,
aunque muchos se pasivan recubriéndose
de una capa protectora y no se disuelven.
Los elementos de transición
pueden sufrir
 Excitación electrónica
 Promoción electrónica
 Hibridación
Propiedades Químicas de los
elementos de transición
Estados de oxidación múltiples:
V(dos ) ,Cr (tres ) Mn (tres)
Ya que los electrones ns y (n-1)d tienen una
energía relativa muy cercana, los elementos de
transición pueden implicar a todos o a la mayoría
de estos electrones en un enlace.
Este comportamiento es marcadamente
diferente al de los metales de los grupos
representativos, los cuales muestran uno o
dos estados de oxidación en sus compuestos.
El mas alto estado de oxidación de los
elementos en los grupos 3B (3) hasta el
7B (7) es igual al numero del grupo.
Estos estados de oxidación se presentan
cuando los elementos se combinan con
fluor u oxígeno, los cuales son altamente
electronegativos.
Los estados de oxidación más comunes son
los de círculos mayores
http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/3313/3392987/blb2307.html
Los estados de oxidación entre 2 y 4
son los más estables.
Los estados de oxidación más altos
suelen ser oxidantes enérgicos, por lo
que tienden a reducirse.
Los estados de oxidación más bajos
suelen ser reductores tendiendo a
oxidarse.
En soluciones el Vanadio se comporta como el
ion Vanadato VO43El Cromo aparece como ion dicromato Cr2O72El Manganeso como ion permanganato MnO4Los elementos de los grupos 8B
(8,9,10)presentan menos estados de oxidación
y el mas alto estado de oxidación es menos
común y nunca es igual al número del grupo.
Por lo tanto nunca se encontrará al Fe en un
estado de oxidación +8 y muy extrañamente se
encontrara en el estado +6.
COMPORTAMIENTO METALICO Y
FUERZA REDUCTORA.
El tamaño atómico y el estado de oxidación tienen un
efecto importante en la naturaleza del enlace en los
compuestos de los metales de transición.
Los elementos de transición en sus estados de oxidación
más bajos químicamente se comportan más como metales.
El enlace iónico prevalece más en los estados de oxidación
más bajos.
El enlace covalente prevalece más en los estados de
oxidación más altos.
Ej. A temperatura ambiente el TiCl2 es un sólido iónico,
mientras que TiCl4 es un líquido molecular.
En el estado de oxidación más alto, los
átomos tienen mayores densidades de
carga, y de esta manera polarizan las
nubes electrónicas de los iones no
metálicos más fuertemente y el enlace se
hace más covalente (Regla de Fajans)
Los óxidos son menos básicos a medida
que se incrementa el estado de oxidación:
TiO es débilmente básico en solución
acuosa
TiO2 es anfotérico.
Todos los metales de transición del periodo
4,excepto el cobre, son suficientemente activos
para reducir H+ de su forma ácida acuosa para
producir gas hidrógeno.
REACCIÓN CON EL AGUA
Los metales de transición en contraste
con los metales de los grupos IA y IIA
que reaccionan rápidamente con el agua
a temperatura ambiente, forman una capa
de óxido que sólo permite una reacción
rápida con agua caliente o vapor de agua.
¿De que va a depender la geometría molecular
de los metales de transición?
 Estado de oxidación
Hibridación
ELEMENTOS
DE TRANSICIÓN
INTERNA
LANTÁNIDOS
. Propiedades Generales
 La configuración de la capa de valencia es:
(n – 2) f 2–14 (n –1) d0-1 ns2  4f 5d 6s.
 El electrón diferenciador ingresa en el orbital 4f
de la antepenúltima capa, por lo tanto la
configuración electrónica de la penúltima y
última capa no experimentan modificaciones, por
esta razón los lantánidos son elementos que
tienen una extraordinaria semejanza en sus
propiedades químicas.
 En general no ocupan el orbital 5d,
salvo en los siguientes casos:
57La : 4f 0 5d 1 6s 2
64Gd : 4f 7 5d 1 6s 2
65Tb : 4f 8 5d 1 6s 2
71Lu : 4f 14 5d 1 6s 2
Los cationes triplemente cargados (M3+)
son los iones que con más frecuencia
forman los lantánidos. El radio de dichos
iones disminuye en forma gradual con el
aumento del número atómico.
A la disminución progresiva del radio de
estos iones desde el La hasta el Lu se
denomina contracción de los lantánidos
 La contracción lantánida influye
considerablemente en la química de los
elementos que siguen a los lantánidos
en la tabla periódica.
 Por ejemplo los radios del zirconio
(Zr4+) y del hafnio Hf4+ son casi
idénticos y su química
extraordinariamente semejante.
Los lantánidos en sus compuestos actúan
con estado de oxidación +2, +3, +4.
El más común es el +3. La estabilidad del
número de oxidación de un elemento
lantánido puede ser analizada en la mayoría
de los casos basándose en la configuración
electrónica.
Experimentalmente se ha encontrado
que el estado de oxidación más estable
se presenta cuando el ión tiene los
orbitales 4f vacíos, parcialmente llenos
(4f 7) o cuando están totalmente llenos
(4f 14).
La : 5d1 6s2
La3+: 5d 6s
por que los 4f están vacíos.
Eu : 4f7 5d0 6s2
Eu2+: 4f7 5d 6s
por que al perder los 2e– quedan
los 4f semillenos.
El cerio es el único elemento que al formar
el Ce4+, puede existir en solución acuosa
como tal.
Para lograr tener Ce4+(ac) no hidrolizado, hay
que disolver sales céricas en soluciones
fuertemente ácidas (ejemplo: HClO4), ya que a
pH más altos sufre una fuerte hidrólisis.
El Ce4+ es un oxidante enérgico:
Ce4+ + e–

 Ce3+


Eº = 1,23v.
Todos los lantánidos son metales
relativamente blandos, de color gris
acerado y muy buenos conductores
de la electricidad y del calor.
Eº red. para el par M3+(ac) / M :
M3+(ac) + 3e–

M
varía entre –2,54 v y –2,25 v.
Por lo tanto se comportan como
excelentes reductores
Los hidróxidos de los lantánidos son
poco solubles en agua, por ejemplo:
La(OH)3
Kps: 1 .10–19
Lu(OH)3
Kps: 2,5 .10–24
La solubilidad de los hidróxidos
disminuye con el aumento del número
atómico de los elementos
Porque el enlace se hace más covalente
y la solubilidad disminuye
ACTÍNIDOS
Propiedades generales
• La serie comienza con el actinio (89Ac) y continua
hasta el meitnerio (109Mt).
La configuración electrónica de la capa de
valencia puede escribirse como (n – 2) f 2–14 (n –
1)d 0-2 ns2.
Como n = 7 la capa de valencia es: 5f 6d 7s
El electrón diferenciador ingresa en el orbital 5f
de la antepenúltima capa.
La configuración electrónica de los actínidos, se
conoce en conjunto, con menor seguridad que en
el caso de los lantánidos.
Esto se debe a que:
a)La diferencia de energías entre los orbitales f, d y
s son muy pequeñas, lo que implica una gran
incertidumbre.
b) Algunos de los elementos se han obtenido en
cantidades muy pequeñas (vestigios) que son
insuficientes para lograr una decisión segura.
Los núcleos de todos los actínidos
son inestables, es decir son
radiactivos.
La mayoría no se encuentra en la
naturaleza y han sido preparados por
métodos artificiales, por medio de
reacciones nucleares.
El hecho que se encuentre actinio, protactinio,
uranio y torio sobre la corteza terrestre se debe a
que la vida media de sus isótopos (235U, 238U, 232Th)
es lo suficientemente larga, por lo que persistieron
como tales luego de la transformación de los
elementos.
Los actínidos son metales de gran capacidad
de reacción. El hecho que se llenen los
orbitales “f” hace que los actínidos tengan en
ciertos casos características similares a las
de los lantánidos, pero en otras propiedades
se observan marcadas diferencias
Resulta interesante comentar el origen de los
nombres de algunos elementos actínidos:
Neptunio y plutonio siguen al uranio en cuanto a la
tradición de utilizar nombres de planetas.
Americio : en homenaje al continente americano y
se corresponde con el europio de los lantánidos.
Curio lleva ese nombre en homenaje a los esposos
Curie, ya que el lantánido correspondiente, el
gadolinio fue denominado así en honor a Gadolín
(uno de los pioneros en el campo de los lantánidos).
Berkelio: en homenaje a Berkeley
Californio: llamado así en honor al Estado y la
Universidad de California, donde fue descubierto.
Einstenio y Fermio: en homenaje a los grandes
físicos Einstein y Fermi.
Laurencio: en honor a Laurence (propulsor del
ciclotrón).
Mendelevio: en homenaje a Mendeleiev, quien
formuló originariamente la clasificación periódica de
los elementos.