Presentación de la química de los elementos de transición

1. Química de los
elementos de transición
1

2. Introducción
Pueden alcanzar altos estados de
oxidación, así como por formar
compuestos de coordinación.
Propiedades químicas
Tienen las propiedades
características de los metales:
dureza, ductilidad, conductores,
paramagnético
Propiedades físicas
Se utilizan frecuentemente como
catalizadores o en electroquímica.
También en medicina y en óptica en
forma de nanopartículas
Usos
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3. Introducción
Los metales de transición son los elementos situados en los bloques d y f de
la tabla periódica. no se consideran a los elementos del grupo 13 como
elementos de transición debido a que, por su capa d llena, estos se
comportan más como los elementos del grupo 2.
Todos tienen características de metales y tienen propiedades únicas y
variadas. Se caracterizan por formar compuestos de coordinación y ser
excelentes catalizadores
3

4. Historia
Los metales de transición acompañan a la humanidad desde hace varios
milenios, y forman parte importante de nuestra vida diaria. Algunos de los
priimeros metales conocidos y utilizados por el humano forman parte de los
elementos del bloque d, como el cobre, hierro, plata, oro, zinc y mercurio.
4

5. En el siglo XVIII ocurrieron grandes avances en la química,y con ello, el
descubrimiento de nuevos elementos, entre ellos el Co, el cual fue de suma
importancia para los trabajos de Alfred Werner (1866-1919) sobre química de
coordinación. También fueron descubiertos el Pt, Ni, Mn, Mo, W, Zr, Ti, Y y Cr
5

6. A principios del siglo XIX,se descubrieron una multitud de
nuevos elementos, y desde años posteriores ya había habido
intentos de ordenar los elementos según sus propiedades.
En 1869, Meyer y Mendeleyev publicaron versiones casi
idénticas de la tabla periódica. A lo largo de los años, hubo
correcciones y adiciones a esta tabla. En 1905, Werner publicó
su propia tabla periódica, en la que trataba el problema de
dónde colocar los elementos del bloque d
6

7. Tabla periódica de Werner (1905) Tabla periódica de Deming (1923)
Constable, E. C. (2019). Evolution and understanding of the d-block elements in the periodic table. Dalton Transactions, 48(26),
9408–9421. doi:10.1039/c9dt00765b

8. Alfred Werner
Werner, fundamentalmente, propuso que los átomos de
los elementos de transición tienen dos valencias. La
valencia primaria es aquella que involucra a los
electrones de valencia, mientras que la secundaria se
relaciona a los enlaces metal-ligando en los compuestos
de coordinación
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9. Reactividad
Pueden ser casi inertes o moderadamente
reactivos
Capa d semi-llena
Por esta razón, Zn, Cd y Hg no se consideran
metales de transición
Alta carga nuclear
efectiva
Debido a la menor penetración y
apantallamiento de los orbitales d y f
Configuraciones
electrónicas anómalas
Algunos elementos pueden tener una capa s y
d semillenas
Coordinación
Aceptan pares de electrones gracias a que
actuan como ácidos de Lewis
Características
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10. Otras características de los
elementos del bloque d
Debido a la mayor carga nuclear
efectiva, la nube electrónica de
estos elementos se contrae
Bajos radios atómicos e
iónicos
La mayor carga nuclear efectiva
hace que los electrones sean
sujetados con mayor fuerza
Altas energías de ionización
Consecuencia del bajo radio atómico,
a lo largo de un periodo la masa de
los átomos aumenta y su tamaño
disminuye
Alta densidad
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11. Configuración electrónica
Los orbitales de tipo d pueden
albergar hasta 10 electrones
La configuracion electronica se rige por
el principio de Aubauf, regla de Hund y
principio de exclusion de Pauli.
Los elementos de transicion contienen orbitales
de tipo d
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13. Configuración electronica
[Mn] Z=25: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
[Cr] Z=24: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

14. Configuracion electronica anomala
Las configuraciones electrónicas anómalas se refieren a situaciones en
las que la distribución de electrones en un átomo no sigue el patrón
general de llenado de orbitales que se esperaría. Estas configuraciones
anómalas a menudo se encuentran en elementos de transición y
pueden surgir debido a la estabilidad energética de ciertas
configuraciones particulares.

15. Duros y fuertes Puntos de fusion y ebullición altos
Propiedades físicas
Variaciones del punto de fusión (curva azul) y puntos de ebullición (rojo) en los metales de
transición de la primera fila.

16. Conductores del calor y la electricidad Brillantes y lustros
Propiedades físicas

17. Formación de iones y
estados de oxidación
comunes
Tendencia a formar
compuestos coloreados
Formación de complejos y
su importancia
Propiedades químicas
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18. Reactividad y enlace químico
• Medida de la facilidad para perder
electrones.
• Mayor reactividad = Mayor facilidad
para perder electrones.
• Influenciada por varios factores:
• Configuración electrónica.
• Afinidad electrónica.
• Electronegatividad.
• Estructura atómica.
Reactividad de los metales
• Grupo de elementos en
bloques d y f de la tabla
periódica.
• Contienen electrones en
orbitales d y f.
• Características especiales:
• Capacidad de múltiples
estados de oxidación.
• Participación en
transferencia de
electrones.
Elementos de transición
• Electrones en orbitales d
aumentan reactividad.
• Donación o aceptación de
electrones en reacciones.
• Formación de compuestos con
variados estados de
oxidación.
Alta reactividad
18

19. Reactividad y enlace químico
• Formación de complejos
metálicos y compuestos
coordinados.
• Aplicaciones en:
• Catálisis.
• Bioquímica.
• Industria.
Importancia de la versatilidad
Formación de enlaces
19 1. Elementos de transición
pueden formar:
• Enlaces covalentes
compartiendo electrones.
• Enlaces metálicos
contribuyendo a "nube"
de electrones.

20. Ciclo del agua y
metales de
transición
Los metales juegan un papel importante en la contaminación
del agua.
20

21. Aguas procedentes de industrias como
la minera contaminan el agua con
metales.
Sales de niquel, zinc, Cadmio,
Mercurio, etc. Son muy tóxicas para la
flora y fauna
Ciclo del agua y
metales de
transición
21

22. En 1965 se informó en Japón de la muerte de más de 100 personas por contaminación por cadmio, el
cual afecta principalmente a los huesos. El cadmio es tóxico para todas las formas de vida y en el
hombre puede provocar daños en el aparato digestivo, en riñones y en los huesos (produce
descalsificación y lesiones en la médula ósea) e inhibir algunos procesos enzimáticos
Intoxicación

23. Las sales solubles en agua de los metales pesados como el plomo, cadmio y mercurio son muy tóxicas y
acumulables por los organismos que los absorben, los cuales a su vez son fuente de contaminación de
las cadenas alimenticias al ser ingeridos por alguno de sus eslabones. Al ser ingeridos por el hombre en
el agua y alimentos contaminados por los compuestos de mercurio, plomo o cadmio le provocan
ceguera, amnesia, raquitismo, miastenia o hasta la muerte.
En 1967 el reporte del envenenamiento de 111 personas y la muerte de otras 45 en la Bahía de Minamato,
en la región costera de Japón, hizo que se pusiera atención a los compuestos de mercurio
Intoxicación

24. Aplicaciones
industriales
24

25. Naturaleza de los
elementos
Los elementos del bloque d son todos metales con las
características de que son maleables, dúctiles y
conductores.
Debido a estas características las aplicaciones industriales
son enormes en la gran mayoría de los elementos de este
grupo.
25

26. Au W Pt Cd
Recubrimiento en
contactos electricos
Filamento en lamparas
incandecentes
Catalizador para reducir
los gases contaminantes
Barras de contencion en
reactores nucleares
Joyeria Aleaciones de acero Anticancerigeno
Fusibles en aleaciones con
Pb y Zn
Fuente de radiación Contactos electricos Fibra optica
Sales en la industria
fotogtrafica
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27. Ag Fe Cu Rh
Recubrimiento en
contactos electricos
Aceros Fabricacion de cables
Electrodos para bujias de
aviones
Joyeria
Es el elemente de este
grupo con mas uso en
forma de acero
Insecticida Catalizador
Bactericida en
compuestos con O y N
Pigmento
Aleaciones junto con Pt y
Pd
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28. BIOQUIMICA Y
ELEMENTOS DE
TRANSICIÓN
—Impotancia biologica
28

29. Bioquímica
hierro (Fe), manganeso (Mn), zinc
(Zn), cobalto (Co), cobre (Cu),
níquel (Ni), molibdeno (Mo), vanadio
(V) y cromo (Cr).
Metales de transición

30. Procesos
enzimáticos
Existen varios ejemplos más de enzimas catalíticas y complejos
metálicos de moléculas pequeñas que utilizan metales (Cu, Co,
Ni, Mn, Ca y Mg) para catalizar la hidrólisis de ésteres (por
ejemplo, hidrólisis de grasas), amidas (por ejemplo, hidrólisis de
enlaces peptídicos con agua), ésteres de fosfato (por ejemplo,
hidrólisis de ADN y ARN) usando mecanismos simlar a lo
mostrado anteriormente para la hidrólisis de dióxido de
carbono.
30

31. Procesos Bioquímicos
Descomponen sustancias químicas y
liberan energía (son reacciones
exergónicas) que se almacena en
enlaces químicos.
Reacciones catabólicas
Combinan moléculas más pequeñas
para formar moléculas más grandes.
Estas reacciones requieren energía
para llevarse a cabo (son
endergónicas).
Reacciones Anabólicas
31

32. Elaborate on the featured statistic.
Enzima anhidrasa carbónica.
Hidrolisis
biológica
32

33. Avances recientes y futuros
Materiales plasmónicos
Detectores, sensores.
Nanomediciona
Nanopartículas y nanocapsulas de
fácil ingreso al organismo
Fotoinactivación de
bacterias

34. La forma y el tamaño de las partículas afectan de manera importante las
propiedades químicas y físicas de estas, especialmente en el caso de elementos como
Ag, Au, o Pd, a los cuales se les denomina materiales “plasmónicos”.
En los materiales plasmónicos, los electrones oscilan en una frecuencia resonante al
interactuar con el componente eléctrico de las ondas electromagnéticas de una
determinada longitud de onda. Algunas de las aplicaciones de los materiales
plasmónicos son como sensores, fotocatálisis, terapia fototérmica e imagenología. Al
controlar cuidadósamente la cinética de síntesis de nanopartículas
Materiales plasmónicos

35. Fotoinactivación de bacterias
Fotocatalizadores de PdO/TiON en forma de nanopartículas han exhibido una gran actividad
fotocatalítica en el espectro de luz visible contra bacterias gram negativas como la Escherichia coli y las
Pseudomonas aeruginosa, o gram positivas como la Staphylococcus aureus. Al ser irradiadas por la luz,
las nanopartículas generan cambios estructurales en la pared celular, llevando a la muerte de las
bacterias

36. Metales como el oro pueden ser utilizados para la síntesis de nanopartículas que
identifiquen y localicen células cancerosas en el organismo, para posteriormente ser
irradiados con radiación infrarroja, calcinando a las células malignas.
La plata puede ser utilizada en forma de nanopartículas que pueden penetrar
fácilmente en las membranas del cuerpo humano, y sirven para combatir la
inflamación, células cancerígenas y microorganismos como bacterias al causar
cambios estructurales en sus membranas
Nanomedicina

37. Referencias
37
• 23.1: General Properties of Transition Metals. (2015, January 18).
Chemistry LibreTexts.
https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A
_General_Chemistry_(Petrucci_et_al.)/23%3A_The_Transition_Elem
ents/23.1%3A_General_Properties_of_Transition_Metals
• Constable, E. C. (2019). Evolution and understanding of the d-block
elements in the periodic table. Dalton Transactions, 48(26), 9408–
9421. doi:10.1039/c9dt00765b
• JoVE. (n.d.). Properties of transition metals [Video]. JoVE.
https://www.jove.com/es/science-education/11454/properties-of-
transition-metals
•Torsten Beweries, Tarun K. Panda, Courtney C. Roberts, and Hayato
Tsurugi
•Organometallics 2023 42 (11), 1039-1042
• DOI: 10.1021/acs.organomet.3c00238
• •Petrucci, R. H., Geoffrey, F., Madura, J. D., Bissonette, C. (2011).
Química General. (10ma ed.) Pearson Educación.

38. Referencias
38
• Wu, P., Xie, R., Imlay, J. A. & Shang, J. K. Visible-light-induced
photocatalytic inactivation of bacteria by composite photocatalysts of
palladium oxide and nitrogen-doped titanium oxide. Appl Catal B 88,
576–581 (2009).
• Xiong, Y. et al. Kinetically controlled synthesis of triangular and
hexagonal nanoplates of palladium and their SPR/SERS properties. J
Am Chem Soc 127, 17118–17127 (2005).
• Lu, X., Rycenga, M., Skrabalak, S. E., Wiley, B. & Xia, Y. Chemical
Synthesis of Novel Plasmonic Nanoparticles. Annu Rev Phys Chem
60, 167–192 (2009).
• Cotton, F. Albert (2023, August 16). transition metal. Encyclopedia
Britannica. https://www.britannica.com/science/transition-metal