2. En palabras de Theodor Benfey, la tabla y la ley periódica «son el corazón de la química —
comparables a la teoría de la evolución en biología (que sucedió al concepto de la Gran
Cadena del Ser), y a las leyes de la termodinámica en la física clásica.
También denominado Sistema Periódico, es un esquema de todos los elementos químicos
dispuestos por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la
estructura de los elementos. Los elementos están ordenados en 7 hileras horizontales,
llamadas periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos.
Los grupos o columnas verticales de la tabla periódica fueron clasificados
tradicionalmente de izquierda a derecha utilizando números romanos seguidos de las
letras “A” o “B”, en donde la “B” se refiere a los elementos de transición. En la actualidad
ha ganado popularidad otro sistema de clasificación, que ha sido adoptado por la Unión
Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, siglas en inglés). Este nuevo sistema
enumera los grupos consecutivamente del 1 al 18 a través de la tabla periódica.
1. Identificar cada grupo con sus respectivas características y sus respectivos
compuestos
2. Identificar cada compuesto y sus respectivas formulas
3. Analizar la tabla periódica
Esta ley es la base de la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y
químicas de los elementos tienden a repetirse de forma sistemática conforme
aumenta el número atómico. Todos los elementos de un grupo presentan una gran
semejanza y, por lo general, difieren de los elementos de los demás grupos.
Clasificación Periódica
El procedimiento para clasificar los elementos colocándolos por orden de su
número atómico y el comportamiento químico de los elementos llevó a dividirla en:
3. 7 renglones horizontales llamados “períodos”, que corresponden a cada
una de las 7 capas o niveles de energía: K, L, M, N, O, P, Q.
El número de columnas verticales se denomina “grupos”: I, II, III, IV, IV, VI,
VII y VIII, y para que los elementos de propiedades semejantes se
encuentren unos debajo de otros, cada uno de las grupos ha sido dividido
en 2 subgrupos, a los que se les designa con la letra A y B. Por último está
el “grupo O” o gases nobles, que tienen como común denominador, la
última capa orbital llena.
La importancia de la tabla periódica radica en determinar:
Número atómico
Masa atómica
Símbolo
Actividad Química
Características del elemento por su grupo y período
Tipo o forma del elemento (gas, líquido, sólido, metal o no metal)
Períodos
1er período: se capa característica es la K y tiene únicamente 2 elementos
(H y He).
2do período: comprende en la estructura de sus átomos hasta la capa L,
se le llama período corto por tener únicamente 8 elementos.
3er período: su última capa es la M; también es un período corto de 8
elementos.
4to período: su capa característica es la N, y contiene 18 elementos.
5to período: su capa característica es la O, contiene 18 elementos.
6to período: su capa característica es la P, contiene 32 elementos.
7mo período: su capa característica es la Q, contiene 19 elementos. Es la
última capa orbital posible de un elemento.
Grupos o familias
Grupo IA: son los metales alcalinos: litio, sodio, potasio, rubidio y cesio.
Su número de valencia es +1.
Grupo IIA: son los metales alcalinos-térreos: berilio, magnesio, calcio,
estroncio, bario y radio. Su número de valencia es +2.
4. Grupo IIIA: son los metales térreos: boro y aluminio. Su número de
valencia es +3.
Grupo IVA: familia del carbono; los primeros son dos no metales (carbono
y silicio), y los tres últimos son metales (germanio, estaño, y plomo). Sus
valencias más comunes son +2 y +4.
Grupo VA: familia del nitrógeno: nitrógeno y fósforo (no metales),
arsénico, antimonio y bismuto (metales). Su número de valencia más
común es +1,+3,+5,-1 y -3.
Grupo VIA: familia del oxígeno: oxígeno, azufre, selenio y teluro (no
metales). Valencias -2, +2, +4 y +6.
Grupo VIIA: familia de los halógenos: flúor, cloro, bromo y yodo. Son no
metales. Valencias -1, +1, +3, +5 y +7.
Grupo IB al VIIB: son los elementos de transición: todos ellos metales,
entre los que destacan están: níquel, cobre, zinc, oro, plata, platino y
mercurio. Su número de valencia varía según el elemento.
Grupo VIII: en cada período abarca 3 elementos: fierro, cobalto y níquel;
rutenio, rodio y paladio; osmio, iridio y platino. Sus números de valencia
varían según el elemento.
Grupo VIIIA u O: son los gases nobles: helio, neón, argón, kriptón, xenón
y radón. Su número de valencia es 0.
METALES
De los 118 elementos son 94 metales, se encuentran en la naturaleza combinados
con otros elementos, el oro, la plata, el cobre y platino se encuentran libres en la
naturaleza. Son elementos metálicos.
GRUPO IA: excepto el hidrógeno.
GRUPO IIA: todos.
GRUPO IIIA: excepto el boro.
GRUPO IVA: excepto el carbono y el silicio.
GRUPO VA: Sólo el antimonio y bismuto.
GRUPO VIA: Sólo el polonio.
5. Oro nativo, perfecta ejemplificación de los elementos metálicos.
A todos los elementos de los grupos B, se les conoce también como metales de
transición. Algunas de las propiedades físicas de estos elementos son:
Son sólidos, menos el mercurio.
Estructura cristalina.
Brillo metálico y reflejan la luz.
Dúctiles y maleables.
Conductibilidad (calor y electricidad).
Punto de fusión y ebullición alto.
Entre sus propiedades químicas se encuentran:
Sus átomos tienen 1,2 o 3 electrones en su última capa electrónica.
Sus átomos generalmente siempre pierden dichos electrones formando
iones positivos.
Sus moléculas son monoatómicas.
Se combinan con los no metales formando sales.
Se combinan con el oxígeno formando óxidos, los cuales, al reaccionar con
el agua, forman hidróxidos.
Se combinan con otros metales formando “aleaciones”.
6. NO METALES
Molécula de agua, formada por 2 elementos no metálicos.
Sólo 22 elementos dentro del sistema periódico son no metales. A saber:
GRUPO IA: Hidrógeno.
GRUPO IIA: ninguno.
GRUPO IIIA: Boro.
GRUPO IVA: El carbono y el silicio.
GRUPO VA: Nitrógeno, fósforo y arsénico.
GRUPO VIA: Todos, excepto el polonio.
GRUPO VIIA: Todos.
GRUPO VIIIA: Todos.
Entre sus propiedades físicas podemos encontrar:
Son sólidos y gaseosos a temperatura ambiente, excepto el bromo que es
líquido.
No tienen brillo y no reflejan la luz.
Son malos conductores de calor y electricidad.
Son sólidos quebradizos, por lo que no son dúctiles no maleables.
Y entre sus propiedades químicas tenemos que se dividen en 2 grupos: los gases
nobles y los no metales.
7. GASES NOBLES:
Luces de neón en ciudad de China. El neón, es un gas noble.
Sumamente estables.
Difícilmente forman compuestos con otros elementos.
Son malos conductores de calor y electricidad.
Son moléculas monoatómicas.
Su última capa de electrones está completa.
NO METALES
Sus átomos tienen en la última capa 4, 5, 6 o 7 electrones.
Aceptan electrones en su última capa, formando iones negativos.
Son moléculas diatómicas.
Forman sales en combinación con los metales.
o Forman en combinación con el oxígeno, los anhídridos y con el
hidrógeno los hidruros.
o Los anhídridos al reaccionar con el agua forman ácidos.
o Algunos elementos presentan el fenómeno de alotropía.
Propiedades Periódicas
Radio atómico: es la distancia que hay desde el centro del núcleo hasta el
electrón más externo del mismo. El aumento del radio atómico está
relacionado con el aumento de protones y los niveles de energía. Al
estudiar la tabla periódica se observa que el radio atómico de los elementos
aumenta conforme va de arriba hacia abajo con respecto al grupo que
pertenece, mientras que disminuye conforme avanza de izquierda a
derecha del mismo modo.
8. La imagen muestra como se comporta el crecimiento del radio atómico en la tabla
periódica.
Energía de ionización: se denomina a la cantidad de energía necesaria
para desprender un electrón a un átomo gaseoso en su estado basal. Lo
anterior tiene una relación intrínseca, puesto que dentro de cada período, la
primera energía de ionización de los elementos aumenta con el número
atómico, mientras que dentro de un grupo disminuye conforme el núcleo
atómico aumenta. Dicho de otra forma, la energía de ionización disminuye
dentro de una familia o grupo conforme el tamaño atómico aumenta.
9. Diagrama que muestra como se comporta la energía de ionización en el sistema
periódico.
Afinidad electrónica: es la energía desprendida por dicho átomo cuando
éste capta un electrón. Con relación a la tabla periódica tenemos que:
aumenta en los grupos de abajo hacia arriba y de izquierda a derecha.
Electronegatividad: medida relativa del poder de atraer electrones que
tiene un átomo cuando forma parte de un enlace químico. La
electronegatividad aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba.
La afinidad electrónica y la electronegatividad no son iguales, ya que el
primero es la atracción de un átomo sobre un electrón aislado, mientras
que el segundo es la medida de la atracción que ejerce ese átomo sobre
uno de los electrones que forman parte de un enlace y que comparte con
otro átomo.
La tabla periódica actual es un sistema donde se clasifican los elementos
conocidos hasta la fecha. Se colocan de izquierda a derecha y de arriba a abajo
en orden creciente de sus números atómicos. Los elementos están ordenados en
siete hileras horizontales llamadas periodos, y en 18 columnas verticales llamadas
grupos o familias.59
Hacia abajo y a la izquierda aumenta el radio atómico y el radio iónico.
Hacia arriba y a la derecha aumenta la energía de ionización, la afinidad
electrónica y la electronegatividad.
10. Grupos
Ejemplo de tabla periódica (en lengua vietnamita), en la que figuran los tres
sistemas de numeración de los grupos
A las columnas verticales de la tabla periódica se las conoce como grupos o
familias. Hay 18 grupos en la tabla periódica estándar. En virtud de un convenio
internacional de denominación, los grupos están numerados de 1 a 18 desde la
columna más a la izquierda —los metales alcalinos— hasta la columna más a la
derecha —los gases nobles—.60
Anteriormente se utilizaban números romanos según la última cifra del convenio
de denominación de hoy en día —por ejemplo, los elementos del grupo 4 estaban
en el IVB y los del grupo 14 en el IVA—. En Estados Unidos, los números romanos
fueron seguidos por una letra «A» si el grupo estaba en el bloque s o p, o una «B»
si pertenecía al d. En Europa, se utilizaban letras en forma similar, excepto que
«A» se usaba si era un grupo precedente al 10, y «B» para el 10 o posteriores.
Además, solía tratarse a los grupos 8, 9 y 10 como un único grupo triple, conocido
colectivamente en ambas notaciones como grupo VIII. En 1988 se puso en uso el
nuevo sistema de nomenclatura IUPAC y se desecharon los nombres de grupo
previos.61
11. Algunos de estos grupos tienen nombres triviales —no sistemáticos—, como se ve
en la tabla de abajo, aunque no siempre se utilizan. Los grupos del 3 al 10 no
tienen nombres comunes y se denominan simplemente mediante sus números de
grupo o por el nombre de su primer miembro —por ejemplo, «el grupo de
escandio» para el 3—, ya que presentan un menor número de similitudes y/o
tendencias verticales.60
La explicación moderna del ordenamiento en la tabla periódica es que los
elementos de un grupo poseen configuraciones electrónicas similares y la misma
valencia, entendida como el número de electrones en la última capa. Dado que las
propiedades químicas dependen profundamente de las interacciones de los
electrones que están ubicados en los niveles más externos, los elementos de un
mismo grupo tienen propiedades químicas similares y muestran una tendencia
clara en sus propiedades al aumentar el número atómico.62
Grupo 1 (I A): metales
alcalinos
Grupo 2 (II A): metales
alcalinotérreos
Grupo 3 (III B): familia
del escandio (tierras
raras y actinidos)
Grupo 4 (IV B): familia
del titanio
Grupo 5 (V B): familia
del vanadio
Grupo 6 (VI B): familia
del cromo
Grupo 7 (VII B):
familia del
manganeso
Grupo 8 (VIII B):
familia del hierro
Grupo 9 (VIII B):
familia del
cobalto
Grupo 10 (VIII B):
familia del níquel
Grupo 11 (I B):
familia del cobre
Grupo 12 (II B):
familia del zinc
Grupo 13 (III A):
térreos
Grupo 14 (IV A):
carbonoideos
Grupo 15 (V A):
nitrogenoideos
Grupo 16 (VI A):
calcógenos o
anfígenos
Grupo 17 (VII A):
halógenos
Grupo 18 (VIII A):
gases nobles
Por ejemplo, los elementos en el grupo 1 tienen una configuración electrónica ns1
y una valencia de 1 —un electrón externo— y todos tienden a perder ese electrón
al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la
derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía —
regla del octeto— y, por ello, son excepcionalmente no reactivos y son también
llamados «gases inertes».
Los elementos de un mismo grupo tienden a mostrar patrones en el radio atómico,
energía de ionización y electronegatividad. De arriba abajo en un grupo, aumentan
los radios atómicos de los elementos. Puesto que hay niveles de energía más
llenos, los electrones de valencia se encuentran más alejados del núcleo. Desde la
parte superior, cada elemento sucesivo tiene una energía de ionización más baja,
12. ya que es más fácil quitar un electrón en los átomos que están menos fuertemente
unidos. Del mismo modo, un grupo tiene una disminución de electronegatividad
desde la parte superior a la inferior debido a una distancia cada vez mayor entre
los electrones de valencia y el núcleo.63
Hay excepciones a estas tendencias, como por ejemplo lo que ocurre en el grupo
11, donde la electronegatividad aumenta más abajo en el grupo.64 Además, en
algunas partes de la tabla periódica como los bloques d y f, las similitudes
horizontales pueden ser tan o más pronunciadas que las verticales.656667
Períodos
Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos.68 El número de
niveles energéticos de un átomo determina el periodo al que pertenece. Cada nivel
está dividido en distintos subniveles, que conforme aumenta su número atómico
se van llenando en este orden:
1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica
y da forma a la tabla periódica.
Los elementos en el mismo período muestran tendencias similares en radio
atómico, energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad. En un
período el radio atómico normalmente decrece si nos desplazamos hacia la
derecha debido a que cada elemento sucesivo añadió protones y electrones, lo
que provoca que este último sea arrastrado más cerca del núcleo.69 Esta
disminución del radio atómico también causa que la energía de ionización y la
electronegatividad aumenten de izquierda a derecha en un período, debido a la
atracción que ejerce el núcleo sobre los electrones.63 La afinidad electrónica
también muestra una leve tendencia a lo largo de un período. Los metales —a la
izquierda— generalmente tienen una afinidad menor que los no metales —a la
derecha del período—, excepto para los gases nobles.70
La tabla periódica consta de 7 períodos:
13. Período 1
Período 2
Período 3
Período 4
Período 5
Período 6
Período 7
Bloques
La tabla periódica se puede también dividir en bloques de acuerdo a la secuencia
en la que se llenan las capas de electrones de los elementos. Cada bloque se
denomina según el orbital en el que en teoría reside el último electrón: s, p, d y f.71
n. 4 El bloque s comprende los dos primeros grupos (metales alcalinos y
alcalinotérreos), así como el hidrógeno y el helio. El bloque p comprende los
últimos seis grupos —que son grupos del 13 al 18 en la IUPAC (3A a 8A en
América)— y contiene, entre otros elementos, todos los metaloides. El bloque d
comprende los grupos 3 a 12 —o 3B a 2B en la numeración americana de grupo—
y contiene todos los metales de transición. El bloque f, a menudo colocado por
debajo del resto de la tabla periódica, no tiene números de grupo y se compone de
lantánidos y actínidos.72 Podría haber más elementos que llenarían otros orbitales,
pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se continúa con el orden
alfabético para nombrarlos. Así surge el bloque g, que es un bloque hipotético.
Metales, metaloides y no metales
De acuerdo con las propiedades físicas y químicas que comparten, los elementos
se pueden clasificar en tres grandes categorías: metales, metaloides y no metales.
Los metales son sólidos generalmente brillantes, altamente conductores que
forman aleaciones de unos con otros y compuestos iónicos similares a sales con
compuestos no metálicos —siempre que no sean los gases nobles—. La mayoría
14. de los no metales son gases incoloros o de colores; pueden formar enlaces
covalentes con otros elementos no metálicos. Entre metales y no metales están
los metaloides, que tienen propiedades intermedias o mixtas.73
Metales y no metales pueden clasificarse en subcategorías que muestran una
gradación desde lo metálico a las propiedades no metálicas, de izquierda a
derecha, en las filas: metales alcalinos —altamente reactivos—, metales
alcalinotérreos —menos reactivos—, lantánidos y actínidos, metales de transición
y metales post-transición. Los no metales se subdividen simplemente en no
metales poliatómicos —que, por estar más cercanos a los metaloides, muestran
cierto carácter metálico incipiente—, no metales diatómicos —que son
esencialmente no metálicos— y los gases nobles, que son monoatómicos no
metálicos y casi completamente inertes. Ocasionalmente también se señalan
subgrupos dentro de los metales de transición, tales como metales refractarios y
metales nobles.7475
La colocación de los elementos en categorías y subcategorías en función de las
propiedades compartidas es imperfecta. Hay un espectro de propiedades dentro
de cada categoría y no es difícil encontrar coincidencias en los límites, como es el
caso con la mayoría de los sistemas de clasificación.76 El berilio, por ejemplo, se
clasifica como un metal alcalinotérreo, aunque su composición química anfótera y
su tendencia a formar compuestos covalentes son dos atributos de un metal de
transición químicamente débil o posterior. El radón se clasifica como un no metal y
un gas noble aunque tiene algunas características químicas catiónicas más
características de un metal. También es posible clasificar con base en la división
de los elementos en categorías de sucesos, mineralógicos o estructuras
cristalinas. La categorización de los elementos de esta forma se remonta a por lo
menos 1869, cuando Hinrichs escribió que se pueden extraer líneas sencillas de
límites para mostrar los elementos que tienen propiedades similares, tales como
metales y no metales, o los elementos gaseosos
La tabla periódica de los elementos es una disposiciónde los elementos
químicos en forma de tabla, ordenados por su número atómico (número de
protones),1 por su configuración de electrones y sus propiedades químicas. Este
ordenamiento muestra tendencias periódicas, como elementos con
comportamiento similar en la misma columna.
En palabras de Theodor Benfey, la tabla y la ley periódica «son el corazón de la
química —comparables a la teoría de la evolución en biología (que sucedió al
concepto de la Gran Cadena del Ser), y a las leyes de la termodinámica en la
física clásica—».2
15. Tabla periódica moderna, con 18 columnas.
[Nota: Incluye los símbolos de los últimos cuatro nuevos elementos aprobados por
la IUPAC: Nh, Mc, Ts y Og (28 de noviembre de 2016)3].
Las filas de la tabla se denominan períodos y las columnas grupos. 4Algunos
grupos tienen nombres. Así por ejemplo el grupo 17 es el de los halógenos y el
grupo 18 el de los gases nobles.5 La tabla también se divide en cuatro bloques con
algunas propiedades químicas similares.6 Debido a que las posiciones están
ordenadas, se puede utilizar la tabla para obtener relaciones entre las propiedades
de los elementos, o pronosticar propiedades de elementos nuevos todavía no
descubiertos o sintetizados. La tabla periódica proporciona un marco útil para
analizar el comportamiento químico y es ampliamente utilizada en química y otras
ciencias.
Dmitri Mendeléyev publicó en 1869 la primera versión de tabla periódica que fue
ampliamente reconocida. La desarrolló para ilustrar tendencias periódicas en las
propiedades de los elementos entonces conocidos, al ordenar los elementos
basándose en sus propiedades químicas,7 si bien Julius Lothar Meyer, trabajando
por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de
los átomos.8 Mendeléyev también pronosticó algunas propiedades de elementos
entonces desconocidos que anticipó que ocuparían los lugares vacíos en su tabla.
Posteriormente se demostró que la mayoría de sus predicciones eran correctas
cuando se descubrieron los elementos en cuestión.
La tabla periódica de Mendeléyev ha sido desde entonces ampliada y mejorada
con el descubrimiento o síntesis de elementos nuevos y el desarrollo de modelos
teóricos nuevos para explicar el comportamiento químico. La estructura actual fue
diseñada por Alfred Werner a partir de la versión de Mendeléyev. Existen además
otros arreglos periódicos de acuerdo a diferentes propiedades y según el uso que
se le quiera dar (en didáctica, geología, etc).9
16. Se han descubierto o sintetizado todos los elementos de número atómico del 1
(hidrógeno) al 118 (oganesón); la IUPAC confirmó los elementos 113, 115, 117 y
118 el 30 de diciembre de 2015,10 y sus nombres y símbolos oficiales se hicieron
públicos el 28 de noviembre de 2016.3 Los primeros 94 existen naturalmente,
aunque algunos solo se han encontrado en cantidades pequeñas y fueron
sintetizados en laboratorio antes de ser encontrados en la naturaleza Los
elementos con números atómicos del 95 al 118 solo han sido sintetizados en
laboratorios. Allí también se produjeron numerosos radioisótopos sintéticos de
elementos presentes en la naturaleza. Los elementos del 95 a 100 existieron en la
naturaleza en tiempos pasados pero actualmente no.11 La investigación para
encontrar por síntesis nuevos elementos de números atómicos más altos continúa.
IUPAC Europa EE. UU. Nombre
Grupo 1 IA IA Metales alcalinos
Grupo 2 IIA IIA Metales alcalinotérreos
Grupo 3 IIIA IIIB
Metales de transición
Los elementos del bloque f,
lantánidos y actínidos
reciben la denominación de
metales de transición interna
o tierras raras.
Grupo 4 IVA IVB
Grupo 5 VA VB
Grupo 6 VIA VIB
Grupo 7 VIIA VIIB
Grupo 8
VIIIA VIIIBGrupo 9
Grupo 10
Grupo 11 IB IB
Grupo 12 IIB IIB
Grupo 13 IIIB IIIA Térreos
Grupo 14 IVB IVA Carbonoides
Grupo 15 VB VA Nitrogenoides
Grupo 16 VIB VIA Anfígenos o calcógenos
17. Grupo 17 VIIB VIIA Halógenos
Grupo 18 VIIIB VIIIA Gases nobles
Las denominaciones de los grupos 13 a 16 están en desuso
El grupo 4 de la tabla periódica lo comprenden los elementos titanio (Ti), circonio
(Zr) y hafnio (Hf), así como el elemento rutherfordio (Rf), aunque no se suele tener
en cuenta al referirse al grupo 4 pues se trata de un elemento sintético y
radiactivo. "Grupo 4" es el nombre recomendado por la IUPAC; el antiguo nombre
europeo es "grupo IVA", mientras que el nombre antiguo estadounidense es
"grupo IVB". El nombre de la IUPAC no debe confundirse con los antiguos, dados
con números romanos. Estos metales son bastante reactivos (sobre todo cuando
están en forma de esponja porosa, de gran superficie específica, son pirofóricos;
esto es, al exponerse a la acción del aire se vuelven rojos e inflaman
espontáneamente). Al estar compactos son pasivos, casi inatacables por cualquier
agente atmosférico.
Elementos del grupo 4
Barra de cristal de titanio, 99,995%
Barra de cristal de circonio, 99,97%
Barra de cristal de hafnio, >99,9%
La familia del titanio pertenece a los metales de transición y está conformado por
los elementos: titanio (Ti), circonio (Zr) y hafnio (Hf) y rutherfordio (Rf).
18. Titanio
Este grupo al presentar 2 electrones s de la última capa y 2 d de la penúltima
capa, es decir, 4 electrones de valencia; muestran propiedades similares a las del
grupo 3, exceptuando el número de oxidación que es +4. Otros estados de
oxidación que presentan estos elementos son +3 y +2, sin embargo la estabilidad
de los compuestos con estos estados de oxidación disminuye al bajar en el grupo.
Propiedades físicas
Son sólidos a temperatura ambiente
Son de color plateado y poseen brillo metálico
Conducen calor y electricidad
Presentan altos puntos de fusión y de ebullición
Cinconio en estado elemental
Propiedades químicas
Predomina el estado de oxidación +4.
19. Son bastante reactivos. La reactividad aumenta a medida que se desciende
en el grupo.
Forman compuestos de coordinación, esto debido a su facilidad para formar
enlaces covalentes con la participación de electrones d y por su tendencia a
reaccionar químicamente en diferentes estado de oxidación estables y a
cambiar con relativa facilidad de unos estados de oxidación a otros.
Ubicación del grupo 4 en la
Tabla Periódica
Usos y aplicaciones de los elementos del grupo 4
Titanio.
El titanio es utilizado principalmente en aleaciones para la fabricación de aviones,
helicópteros, blindaje, buques de guerra, naves espaciales y misiles. Esto debido a
que estas aleaciones son bastante fuertes y resistentes a la corrosión.
El compuesto más abundante de titanio es el dióxido de titanio, el cual podemos
encontrar en la pasta dental, pintura, papel y en algunos plásticos. De igual
manera, el cemento y las piedras preciosas contienen óxido de titanio.
Dióxido de Titanio
Es común el uso de dióxido de titanio para fabricar cañas de pescar y palos golf
proporcionándoles dureza y resistencia.
20. El titanio también es utilizado en la fabricación de intercambiadores de calor en las
plantas de desalinización (que convierten el agua de mar en agua potable), ya que
es resistente a la corrosión en agua de mar.
El titanio es perfecto para la fabricación de piercings corporales, esto debido que
se puede pintar cómodamente y es inerte, es decir, no reacciona con otros
elementos.
Piercing de Titanio
El titanio al ser un material fuerte, resistente y ligero es usado para la fabricación
de armas de fuego, edificios y hasta el cuerpo de los ordenadores portátiles o
laptop.
En el mundo del deporte también es ampliamente usado para la elaboración de las
parrillas de casco de fútbol americano, raquetas de tenis, cascos de cricket y
cuadros de bicicletas, entre otros.
En medicina, es utilizado para la fabricación de instrumentos quirúrgicos, las sillas
de ruedas, las muletas, implantes dentales, bolas de la cadera y reemplazos
articulares, entre otros.
Silla de ruedas
21. Circonio.
La principal utilidad que presenta el circonio es en la obtención de energía nuclear.
El 90% del circonio que se emplea en las actividades humanas se usa en el
recubrimiento de reactores nucleares.
El óxido impuro de circonio se utiliza en la elaboración de equipos de laboratorio,
hornos metalúrgicos y materiales refractarios en vidrio. También se usa en la
fabricación de tubos de vacío, aparatos quirúrgicos, en aleaciones y como aditivo.
Sin embargo, su utilidad más importante es como piedra preciosa, esto debido a
que presenta un alto índice de refracción y atractivo visual, lo que lo hace
abundante en el mundo de la joyería.
Anillo con incrustaciones de Circonio
Hafnio.
Este elemento se emplea en la elaboración de filamentos eléctricos en aleación
con wolframio y tántalo.
También se emplea, junto al circonio como material estructural en las plantas
nucleares de energía, debido a su alta resistencia a altas temperaturas.
De igual manera, se emplean en la elaboración de barras de control para
reactores nucleares, ya que tiene la capacidad de absorber neutrones.
Planta Nuclear en Francia
22. Rutherfordio.
El rutherfordio es un elemento químico artificial de origen sintético y que se
identifica por su alta radiactividad, conociéndose muy poco sobre sus propiedades.
Por tal razón, no posee utilidad comercial. Su uso más común es en la
investigación científica.
Es el grupo presidido por el Carbono.
Lo integran, además, el Silicio, el Germanio, el Estaño y el Plomo.
En su capa más externa poseen cuatro electrones de valencia, dos en una
subcapa s y dos en subcapas p.
El Carbono, el Estaño y el Plomo pueden intercambiar 2 ó 4 electrones, en tanto
que el Silicio y el Germanio sólo pueden intercambiar 4.
El Carbono actúa como un no metal, el Silicio como un anfótero y los restantes
tienen características metálicas.
El Carbono se diferencia de los otros por su posibilidad de formar cadenas y
anillos uniéndose a otros carbonos (Química Orgánica).
El Carbono reacciona con el óxido cúprico (Cu +2) produciendo dióxido de
carbono.
El Carbono reacciona con el vapor de agua formando dióxido de carbono e
hidrógeno gaseoso.
El Estaño y el Germanio reaccionan con el ácido nítrico para general óxidos
insolubles.
El Plomo reacciona con el ácido nítrico formando nitratos solubles.
El Germanio, el Estaño y el Plomo forman haluros, óxidos y sulfuros como lo
hacen la mayoría de los metales.
23. Propiedades: Los elementos del grupo IVA son: carbono(C), silicio(si),
germanio(ge), estaño(Sn),plomo(Pb), erristeneo(Eo). Estos elementos forman más
de la cuarta parte de la corteza terrestre y solo podemos encontrar en forma
natural al carbono al estaño y al plomo en forma de óxidos y sulfuros, su
configuración electrónica termina en ns2,p2.
Los elementos de este grupo presenta diferentes estados de oxidación y
estos son: +2 y +4., los compuestos orgánicos presentan variedad en su
oxidación Mientras que los óxidos de carbono y silicio son ácidos, los del estaño y
plomo son anfótero, el plomo es un elemento tóxico. Estos elementos no suelen
reaccionar con el agua, los ácidos reaccionan con el germanio, estaño y plomo,
las bases fuertes atacan a los elementos de este grupo, con la excepción del
carbono, desprendiendo hidrógeno, reaccionan con el oxígeno formando óxidos.
En este grupo encontramos variedad en cuanto a sus características físicas y
químicas a continuación un breve resumen de cada uno de los elementos de este
grupo.
carbono y su estructura
1. Carbono (C): Es un elemento químico de número atómico 6, es un sólido a
temperatura ambiente. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca
24. de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este número en unos
500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivos conocidos.
Forma el 0,2 % de la corteza terrestre.
Características: El carbono es un elemento que posee formas alotrópicas, un
caso fascinante lo encontramos en el grafito y en el diamante, el primero
corresponde a uno de las sustancias más blandas y el segundo a uno de los
elementos más duros y otro caso con el carbón y el diamante, el carbón es tienen
un precio comercial bastante bajo en cambio el diamante es conocido por ser una
de las piedras mas costosas del mundo. Presenta una gran afinidad para
enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de
carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le
permite formar enlaces múltiples. Así, con el oxígeno forma el dióxido de carbono,
vital para el crecimiento de las plantas, con el hidrógeno forma numerosos
compuestos denominados genéricamente hidrocarburos.
carbono y diamante en forma alotrópica
Estados alotrópicos: Se conocen cinco formas alotrópicas del carbono, una de
las formas como encontramos el carbono es el grafito el grafito tienen
exactamente la misma cantidad de átomos que el diamante la única variación que
este presenta esta en la estructura la estructura del diamante es tetraédrica y la
del grafito es mucho más sencilla. Pero por estar dispuestos en diferente forma, su
textura, fuerza y color son diferentes.
25. silicio en estado natural
2. Silicio: Es un metaloide de numero atómico 14 de grupo A4. El silicio es el
segundo elemento más abundante de la corteza terrestre (27,7% en peso) Se
presenta en forma amorfa y cristalizada; el primero es un polvo parduzco, más
activo que la variante cristalina, que se presenta en octaedros de color azul
grisáceo y brillo metálico.
Características: En forma cristalina es muy duro y poco soluble y presenta un
brillo metálico y color grisáceo. Aunque es un elemento relativamente inerte y
resiste la acción de la mayoría de los ácidos, reacciona con los halógenos y álcalis
diluidos. El silicio transmite más del 95% de las longitudes de onda de la radiación
infrarroja.
Se prepara en forma de polvo amarillo pardo o de cristales negros-grisáceos. Se
obtiene calentando sílice, o dióxido de silicio (SiO2), El silicio cristalino tiene una
dureza de 7, suficiente para rayar el vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un
punto de fusión de 1.411 °C, un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad
relativa de 2,33(g/ml). Su masa atómica es 28,086 u
Estados del silicio: El silicio lo podemos encontrar en diversas formas en polvo,
policristal ver y olivino
https://es.wikipedia.org/wiki/Silicio
26. https://es.wikipedia.org/wiki/Silicio
Aplicaciones: Se utiliza en aleaciones, en la preparación de las siliconas, en la
industria de la cerámica técnica y, debido a que es un material semiconductor muy
abundante, tiene un interés especial en la industria electrónica y microelectrónica
como material básico para la creación de obleas o chips que se pueden implantar
en transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrónicos. El
silicio es un elemento vital en numerosas industrias.
germanio estado natural
3. Germanio: Elemento químico, metálico, gris plata, quebradizo, símbolo Ge,
número atómico 32, peso atómico 72.59, punto de fusión 937.4ºC (1719ºF) y punto
de ebullición 2830ºC (5130ºF), con propiedades entre el silicio y estaño. El
germanio se encuentra muy distribuido en la corteza terrestre con una abundancia
de 6.7 partes por millon (ppm). El germanio tiene una apariencia metálica, pero
exhibe las propiedades físicas y químicas de un metal sólo en condiciones
especiales, dado que está localizado en la tabla periódica en donde ocurre la
transición de metales a no metales.
Características: Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo
lustroso, quebradizo, que conserva el brillo a temperaturas ordinarias. Presenta la
misma estructura cristalina que el diamante y resiste a los ácidos y álcalis.
Forma gran número de compuestos organometálicos y es un importante material
semiconductor utilizado en transistores y fotodetectores. A diferencia de la
mayoría de semiconductores, el germanio tiene una pequeña banda prohibida
27. (band gap) por lo que responde de forma eficaz a la radiación infrarroja y puede
usarse en amplificadores de baja intensidad.
Aplicaciones: Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado
costo y en muchos casos se investiga su sustitución por materiales más
económicos Fibra óptica. Electrónica: radares y amplificadores de guitarras
eléctricas usados por músicos nostálgicos del sonido de la primera época del rock
and roll; aleaciones SiGe en circuitos integrados de alta velocidad. También se
utilizan compuestos sándwich Si/Ge para aumentar la movilidad de los electrones
en el silicio (streched silicon).Óptica de infrarrojos: Espectroscopios, sistemas de
visión nocturna y otros equipos. Lentes, con alto índice de refracción, de ángulo
ancho y para microscopios. En joyería se usa la aleación Au con 12% de
germanio.
4. Estaño: El estaño se conoce desde antiguo:
en Mesopotamia se hacían armas de bronce, Plinio menciona una aleación de
estaño y plomo, los romanos recubrían con estaño el interior de recipientes de
cobre. Representa el 0,00023% en peso de la corteza. Raramente se encuentra
nativo, siendo su principal mineral la casiterita (SnO2). También tiene importancia
la estannita o pirita de estaño. La casiterita se muele y enriquece en SnO2 por
flotación, éste se tuesta y se calienta con coque en un horno, con lo que se
obtiene el metal. Para purificarlo (sobre todo de hierro) se eliminan las impurezas
subiendo un poco por encima de la temperatura de fusión del estaño, con lo que
éste sale en forma líquida.
Características: Es un metal, maleable, que no se oxida y es resistente a la
corrosión. Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros
metales protegiéndolos de la corrosión. Una de sus características más llamativas
es que bajo determinadas condiciones forma la peste del estaño.
28. estaño casi en polvo
Formas alotrópicas: El estaño puro tiene dos variantes alotrópicas: El estaño
gris, polvo no metálico, conductor, de estructura cúbica y estable a temperaturas
inferiores a 13,2 °C, que es muy frágil y tiene un peso específico más bajo que el
blanco.
Aplicaciones: Se usa como revestimiento protector del cobre, del hierro y de
diversos metales usados en la fabricación de latas de conserva. También se usa
para disminuir la fragilidad del vidrio. Los compuestos de estaño se usan para
fungicidas, tintes, dentífricos (SnF2) y pigmentos. Se usa para hacer bronce,
aleación de estaño y cobre. Se usa para la soldadura blanda, aleado con plomo.
Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los órganos
musicales. En etiquetas. Recubrimiento de acero. Se usa como material de aporte
en soldadura blanda con cautín, bien puro o aleado. La directiva RoHS prohíbe el
uso de plomo en la soldadura de determinados aparatos eléctricos y electrónicos.
El estaño también se utiliza en la industria de la cerámica para la fabricación de
los esmaltes cerámicos. Su función es la siguiente: en baja y en alta es un o
pacificante. En alta la proporción del porcentaje es más alto que en baja
temperatura.
29. plomo en estado natural
5. Plomo: es un elemento de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb y su número
atómico es 82 Dmitri Mendeléyev químico no lo reconocía como un elemento
metálico común por su gran elasticidad molecular. Cabe destacar que la
elasticidad de este elemento depende de las temperaturas del ambiente, las
cuales distienden sus átomos, o los extienden. El plomo es un metal de densidad
relativa 11,45 a 16 °C tiene una plateada con tono azulado, que se empaña para
adquirir un color gris mate. Es flexible, in-elástico y se funde con facilidad. Su
fusión se produce a 326,4 °C y hierve a 1745 °C. Las valencias químicas normales
son 2 y 4.
Características: Los compuestos de plomo más utilizados en la industria son los
óxidos de plomo, el tetraetilo de plomo y los silicatos de plomo. Una de las
características del plomo es que forma aleaciones con muchos metales como el
calcio estaño y bronce, y, en general, se emplea en esta forma en la mayor parte
de sus aplicaciones. Es un metal pesado y tóxico, y la intoxicación por plomo se
denomina saturnismo o plumbosis.
Aplicaciones: El plomo se usa como cubierta para cables, ya sea la de teléfono,
de televisión, de Internet o de electricidad, sigue siendo una forma de empleo
adecuada. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para
esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de
los conductores internos.
Se utilizan una gran variedad de compuestos de plomo, como los silicatos, los
carbonatos y sales de ácidos orgánicos, como estabilizadores contra el calor y la
luz para los plásticos de cloruro de polivinilo. Se usan silicatos de plomo para la
fabricación de frituras (esmaltes) de vidrio y de cerámica, las que resultan útiles
para introducir plomo en los acabados del vidrio y de la cerámica. La asida de
plomo, Pb(N3)2, es el detonador estándar para los explosivos plásticos como el C-
4. Los arseniatos de plomo se emplean en grandes cantidades como insecticidas
para la protección de los cultivos y para ahuyentar insectos molestos como lo son
cucarachas, mosquitos y otros animales que posean un exoesqueleto. El litargirio
(óxido de plomo) se emplea mucho para mejorar las propiedades magnéticas de
los imanes de cerámica de ferrita de bario.
30. Compuestos Formados con Elementos del Grupo IVA que Contaminan el
Medio Ambiente
fabrica del norte de mexico
Contaminantes del Aire
El CO y el CO2 Son los componentes minoritarios del aire más abundantes en la
baja atmósfera. Desde un punto de vista estricto el CO2 no es un contaminante,
ya que se encuentra en las atmósferas puras de modo natural y además no es
tóxico. Sin embargo el incremento de su concentración si puede considerarse
contaminación. Las principales características de estos compuestos, así como sus
fuentes y sumideros son:
CO: Gas incoloro, inodoro y menos denso que el aire, no soluble y reductor. Sus
principales fuentes de emisión son: la oxidación del CH4 y los océanos, así como
la combustión incompleta de carburantes fósiles y la quema de biomasa. En
cuanto a sumideros tenemos: la eliminación por el suelo, la migración a la
estratosfera y la combinación con el OH troposférico.
CO2: Gas incoloro, inodoro y más denso que el aire. Las principales fuentes de
emisión son: la respiración de los seres vivos y los océanos, así como la
combustión completa de carburantes fósiles, el transporte, la calefacción, la
deforestación y el cambio de uso de los suelos. En cuantos sumideros
encontramos: los océanos y las plantas, aunque actualmente estos no son
capaces de asumir el elevado aporte a la atmósfera de este gas
31. CH4: Gas incoloro, inodoro y menos denso que el aire, inflamable. Sus fuentes de
emisión son: la fermentación anaeróbica en los humedales, la fermentación
intestinal y las termitas así como la extracción de combustibles fósiles. Los
sumideros que encontramos son: la reducción con OH para dar CO, la estratosfera
y los suelos.
Flurocarbonados CFC: Son sustancias químicas que se utilizan en gran cantidad
en la industria, en sistemas de refrigeración y aire acondicionado y en la
elaboración de bienes de consumo. Cuando son liberados a la atmósfera,
ascienden hasta la estratosfera. Una vez allí, los CFC producen reacciones
químicas que dan lugar a la reducción de la capa de ozono que protege la
superficie de la Tierra de los rayos solares.
Pese a su apariencia hasta inofensiva, el carbón provoca serios daños al medio
ambiente, principalmente porque su utilización como fuente de energía se da por
medio de la combustión que libera grandes cantidades de gases.
En el proceso de combustión se libera sustancias contaminantes que se vierten al
medio ambiente y que traen aparejados efectos nocivos como la lluvia ácida, el
efecto invernadero y la formación de smog, tres de las grandes problemáticas
ambientales de esta era.
Pese a que se han desarrollado tecnologías para reducir el impacto negativo de
este combustible, el uso extendido de esta fuente de energía en los hogares -
puesto que existen muchos equipos de combustión a pequeña escala- trae
aparejados serios inconvenientes.
Según un informe difundido por la Organización Mundial de la Salud (OMS), la
contaminación generada por el uso de combustibles sólidos como el carbón en los
hogares, provoca el 5 por ciento de las muertes y enfermedades en 21 países del
mundo, la mayor parte de ellos del África.
Además, las explotaciones mineras a cielo abierto también generan graves daños
al medio ambiente, principalmente por los líquidos que se desprenden durante el
proceso, amén del impacto visual que generan.
Germanio (Ge)
El germanio es divalente o tetravalente. Los compuestos divalentes (óxido, sulfuro
y los halogenuros) se oxidan o reducen con facilidad. Los compuestos
tetravalentes son más estables. Los compuestos órgano-germánicos son
numerosos y, en este aspecto, el germanio se parece al silicio. El interés en los
compuestos órgano-germánicos se centra en su acción biológica. El germanio y
sus derivados parecen tener una toxicidad menor en los mamíferos que los
compuestos de estaño o plomo.
32. Las propiedades del germanio son tales que este elemento tiene varias
aplicaciones importantes, especialmente en la industria de los semiconductores.
El germanio orgánico hace restaurar en funciones normales las células tales como
células T, los linfocitos B, ataque a las células normales de los glóbulos blancos,
las actividades de la célula de la gula, y varias células del sistema inmune que
causa la degradación de las funciones de las células. Estos estudios prueban que
el germanio orgánico obtiene función biológica única en el mundo sin ningún
efecto secundario en particular o sin los efectos tóxicos. El germanio orgánico
tiene la capacidad para adaptar el sistema inmune.
Estaño (Sn)
El estaño es un componente de muchos suelos. El estaño puede ser liberado en
forma de polvo en tormentas de viento, en carreteras y durante actividades
agrícolas. Los gases, polvos y vapores que contienen estaño pueden liberarse
desde fundiciones y refinerías, y al quemar basura y combustibles fósiles (carbón
o petróleo). Las partículas en el aire que contienen estaño pueden ser
transportadas por el viento o arrastradas al suelo por la lluvia o la nieve. El estaño
se adhiere a los suelos y a sedimentos en el agua y en general se le considera
relativamente inmóvil en el ambiente. El estaño no puede ser destruido en el
ambiente. Solamente puede cambiar de forma o puede adherirse o separarse de
partículas en el suelo, el sedimento y el agua.
Los compuestos orgánicos de estaño se adhieren al suelo, el sedimento y a
partículas en el agua. Los compuestos orgánicos de estaño pueden ser
degradados (por exposición a la luz solar y por bacterias) a compuestos
inorgánicos de estaño. En el agua, los compuestos orgánicos de estaño
preferentemente se adhieren a partículas. También pueden depositarse en
sedimentos y permanecer inalterados ahí por años. Los compuestos orgánicos de
estaño pueden ser incorporados en los tejidos de animales que viven en agua que
contiene estos compuestos.
Debido a que el estaño ocurre naturalmente en suelos, pequeñas cantidades se
encuentran en los alimentos. La concentración de estaño en hortalizas, frutas y
jugos de frutas, nueces, productos lácteos, carne, pescado, aves, huevos, bebidas
y en otros alimentos no empacados en latas de metal son menos de 2 partes por
millón (ppm) (1 ppm = 1 parte de estaño en 1 millón de partes de alimento). La
concentración de estaño en pastas y pan varían entre menos de 0.003 hasta 0.03
ppm. Usted puede exponerse al estaño cuando come alimentos o toma jugo u
otros líquidos envasados en latas revestidas con estaño. Los alimentos en latas
revestidas con estaño, pero con barniz protector de laca, contienen menos de 25
33. ppm de estaño debido a que la laca evita que los alimentos reaccionen con el
estaño.
Plomo (Pb)
El Plomo ocurre de forma natural en el ambiente, pero las mayores
concentraciones que son encontradas en el ambiente son el resultado de las
actividades humanas. Debido a la aplicación del plomo en gasolinas un ciclo no
natural del Plomo tiene lugar. En los motores de los coches el Plomo es quemado,
eso genera sales de Plomo (cloruros, bromuros, óxidos).
Estas sales de Plomo entran en el ambiente a través de los tubos de escape de
los coches. Las partículas grandes precipitarán en el suelo o la superficie de
aguas, las pequeñas partículas viajarán largas distancias a través del aire y
permanecerán en la atmósfera. Parte de este Plomo caerá de nuevo sobre la tierra
cuando llueva. Este ciclo del Plomo causado por la producción humana está
mucho más extendido que el ciclo natural del plomo.
Otras actividades humanas, como la combustión del petróleo, procesos
industriales, combustión de residuos sólidos, también contribuyen.
El Plomo puede terminar en el agua y suelos a través de la corrosión de las
tuberías de Plomo en los sistemas de transportes y a través de la corrosión de
pinturas que contienen Plomo. El Plomo se acumula en los cuerpos de los
organismos acuáticos y organismos del suelo. Estos experimentarán efectos en su
salud por envenenamiento por Plomo. Los efectos sobre la salud de los
crustáceos pueden tener lugar incluso cuando sólo hay pequeñas concentraciones
de Plomo presente.
Contaminantes del Agua
Carbono (C)
La minería del carbón y su combustión causan importantes problemas ambientales
y tienen también consecuencias negativas para la salud humana.
Las explotaciones mineras a cielo abierto tienen un gran impacto visual y los
líquidos que de ellas se desprenden suelen ser muy contaminantes. En la
actualidad , en los países desarrollados, las compañías mineras están obligadas a
dejar el paisaje restituido cuando han terminado su trabajo. Lo normal suele ser
que conforme van dejando una zona vacía al extraer el mineral, la rellenen y
reforesten para que no queden a la vista los grandes agujeros, las tierras
removidas y las acumulaciones de derrubio de ganga que, hasta ahora, eran la
34. herencia típica de toda industria minera. También es muy importante controlar y
depurar el agua de lixivación, es decir el agua que, después de empapar o
recorrer las acumulaciones de mineral y derrubio sale de la zona de la mina y
fluye hacia los ríos o los alrededores. Este agua va cargada de materiales muy
tóxicos, como metales pesados y productos químicos usados en la minería, y es
muy contaminante, por lo que debe ser controlada cuidadosamente.
En el proceso de uso del carbón también se producen importantes daños
ambientales porque al quemarlo se liberan grandes cantidades de gases
responsables de efectos tan nocivos como la lluvia ácida, el efecto invernadero, la
formación de smog , etc. El daño que la combustión del carbón causa es mucho
mayor cuando se usa combustible de mala calidad, porque las impurezas que
contiene se convierten en óxidos de azufre y en otros gases tóxicos.
Germanio (Ge)
Como metal pesado se considera que tiene algún efecto negativo en los
ecosistemas acuáticos.
Estaño (Sn)
El estaño como simple átomo o en molécula no es muy tóxico para ningún tipo de
organismo. La forma tóxica es la forma orgánica. Los compuestos orgánicos del
estaño pueden mantenerse en el medio ambiente durante largos periodos de
tiempo. Son muy persistentes y no fácilmente biodegradables. Los
microorganismos tienen muchas dificultades en romper compuestos orgánicos del
estaño que se han acumulado en aguas del suelo a lo largo de los años. Las
concentraciones de estaño orgánico todavía aumentan debido a esto.
Los estaños orgánicos pueden dispersarse a través de los sistemas acuáticos
cuando son absorbidos por partículas residuales. Se sabe que causan mucho
daño en los ecosistemas acuáticos, ya que son muy tóxicos para los hongos, las
algas y el fito-plancton. El fito-plancton es un eslabón muy importante en el
ecosistema acuático, ya que proporciona oxígeno al resto de los organismos
acuáticos. También es una parte importante de la cadena alimenticia acuática.
Hay muchos tipos diferentes de estaño orgánico que pueden variar mucho en su
toxicidad. Los estaños tributílicos son los compuestos del estaño más tóxicos para
los peces y los hongos, mientras que el estaño trifenólico es mucho más tóxico
para el fito-plancton.
35. Se sabe que los estaños orgánicos alteran el crecimiento, la reproducción, los
sistemas enzimáticos y los esquemas de alimentación de los organismos
acuáticos. La exposición tiene lugar principalmente en la capa superior del agua,
ya que es ahí donde los compuestos orgánicos del estaño se acumulan.
Plomo (Pb)
El Plomo ocurre de forma natural en el ambiente, pero las mayores
concentraciones que son encontradas en el ambiente son el resultado de las
actividades humanas.
Debido a la aplicación del plomo en gasolinas un ciclo no natural del Plomo tiene
lugar. En los motores de los coches el Plomo es quemado, eso genera sales de
Plomo (cloruros, bromuros, óxidos) se originarán.
Estas sales de Plomo entran en el ambiente a través de los tubos de escape de
los coches. Las partículas grandes precipitarán en el suelo o la superficie de
aguas, las pequeñas partículas viajarán largas distancias a través del aire y
permanecerán en la atmósfera. Parte de este Plomo caerá de nuevo sobre la tierra
cuando llueva. Este ciclo del Plomo causado por la producción humana está
mucho más extendido que el ciclo natural del plomo. Este ha causad
contaminación por Plomo haciéndolo en un tema mundial no sólo la gasolina con
Plomo causa concentración de Plomo en el ambiente Otras actividades humanas,
como la combustión del petróleo, procesos industriales, combustión de residuos
sólidos, también contribuyen.
El Plomo puede terminar en el agua y suelos a través de la corrosión de las
tuberías de Plomo en los sistemas de transportes y a través de la corrosión de
pinturas que contienen Plomo. No puede ser roto, pero puede convertirse en otros
compuestos.
El Plomo se acumula en los cuerpos de los organismos acuáticos y organismos
del suelo. Estos experimentarán efectos en su salud por envenenamiento por
Plomo. Los efectos sobre la salud de los crustáceos puede tener lugar incluso
cuando sólo hay pequeñas concentraciones de Plomo presente.
Las funciones en el fito-plancton pueden ser perturbados cuando interfiere con el
Plomo. El fito-plancton es una fuente importante de producción de oxígeno en
mares y muchos grandes animales marinos lo comen. Este es el porqué nosotros
ahora empezamos a preguntarnos si la contaminación por Plomo puede influir en
los balances globales.
36. Las funciones del suelo son perturbadas por la intervención del Plomo,
especialmente cerca de las autopistas y tierras de cultivos, donde concentraciones
extremas pueden estar presente. Los organismos del suelo también sufren
envenenamiento por Plomo.
El Plomo es un elemento químico particularmente peligroso, y se puede acumular
en organismos individuales, pero también entrar en las cadenas alimenticias.
Erristeneo (Eo)
El erristeneo no se da en la naturaleza, y no ha sido encontrado en la corteza
terrestre, por lo que no hay motivo para considerar sus efectos sobre el medio
ambiente.
Contaminantes del suelo
Un suelo contaminado es aquel que ha superado su capacidad de amortiguación
para una o varias sustancias y, como consecuencia, pasa de actuar como un
sistema protector a ser causa de problemas para el agua, la atmósfera, y los
organismos. Al mismo tiempo se modifican sus equilibrios biogeoquímicos y
aparecen cantidades anómalas de determinados componentes que originan
modificaciones importantes en las propiedades físicas, químicas y biológicas del
suelo.
• Por biodisponibilidad se entiende la asimilación del contaminante por los
organismos, y en consecuencia la posibilidad de causar algún efecto, negativo o
positivo.
• La movilidad regulará la distribución del contaminante y por tanto su posible
transporte a otros sistemas.
• La persistencia regulará el periodo de actividad de la sustancia y por tanto es
otra medida de su peligrosidad.
• Carga crítica. Representa la cantidad máxima de un determinado componente
que puede ser aportado a un suelo sin que se produzcan efectos nocivos.
37. En el suelo existen bacterias y hongos des componedores es decir, que
descomponen las hojas caídas en los elementos que las forman como dióxido
de carbono, sales de nitrógeno, sales de hierro, etc.; el dióxido de carbono es
liberado al aire de donde lo toman las plantas a través de sus hojas; las sales de
hierro, de calcio y nitrógeno se disuelven en el agua contenida en el suelo y son
absorbidas por las plantas a través de sus raíces. De este modo los elementos
en las hojas caídas son utilizados por las plantas a fin de elaborar sustancias
alimenticias para si mismas, para los animales herbívoros y, a través de éstos,
para los carnívoros.
Los hidrocarburos (HC)
Son sustancias que contienen hidrógeno y carbono. El estado físico de los
hidrocarburos, de los que se conocen decenas de millares, depende de su
estructura molecular y en particular del número de átomos de carbono que forman
su molécula.
Los hidrocarburos que contienen de uno a cuatro átomos de carbono son gases
a la temperatura ordinaria, siendo estos los más importantes desde el punto de
vista de la contaminación atmosférica, ya que favorecen la formación de las
reacciones foto químicas.
Las altas concentraciones de dicho gases en la atmosfera, son emitidos
hacia el suelo por las lluvias, por el aire y absobidos dentro del suelo o
aguas, afectando estos recursos naturales, de forma que quedan
contaminados por acumulación de los gases.
Plomo:
INHIBICIÓN DE CRECIMIENTO, DE LA FOTOSÍNTESIS, Y DE
LA ACCIÓN ENZIMÁTICA.
El plomo se encuentra en forma natural en la corteza terrestre de un
modo relativamente abundante. Fue uno de los primeros metales extraídos por el
hombre, a partir de la galena (PlomoS), la cerusita (PlomoCO3) y la anglesita
(PlomoSO4).Las partículas de plomo se emiten al aire a partir de las distintas
fuentes y se depositan en el polvo, el suelo, el agua y los alimentos.
38. El plomo se libera al aire desde los volcanes activos y por actividadeshumanas
como el humo del cigarrillo, de modo que las personas que fuman tabaco o que
respiran el humo del tabaco podrían estar expuestos a más plomo que aquellas
personas no expuestas al humo del cigarrillo.Los alimentos y las bebidas pueden
contener plomo, si el polvo que contiene plomo llega a las cosechas durante su
crecimiento, sobre todo cuando se utilizan fertilizantes que contienen fangos
cloacales.
Las plantas pueden recoger el plomo del suelo, como el que podría encontrarse
en un sitio de desechos peligrosos o cerca de áreas con un elevado tránsito
automotriz. La fabricación casera o reciclaje de baterías, la imprenta, alfarería con
la producción de cerámica vidriada, para cocinar y almacenar alimentos son
fuentes altamente contaminantes de plomo.
La combustión de gasolina, que contiene tetraetilo de plomo como
antidetonante, ha incorporado plomo a la atmósfera; aunque en la actualidad
proviene menos de la gasolina ya que se han tomado medidas enérgicas para
reducir la cantidad de plomo que puede usarse en la gasolina.
Otras fuentes de liberación del aire pueden incluir emisiones de la producción de
hierro y acero, operaciones de fundición.
Las fuentes principales del plomo liberadas al agua son las tuberías y accesorios
de plomo, y la soldadura en las casas, escuelas y edificios públicos, el polvo y
suelo que contienen plomo transportados
al agua por las lluvias y los vientos, y el agua residual de las industrias que utilizan
el plomo.
SALUD
La población está expuesta al plomo por la ingestión de alimentos y líquidos
contaminados, por inhalación de humos y polvos (la vía de absorción más
importante) y por la absorción por vía dérmica (piel indemne) en el caso particular
de los compuestos orgánicos. Los niños pueden ingerirlo además por su presencia
en otros materiales, como es el caso de pinturas con contenido de plomo
utilizadas en el recubrimiento de inmuebles.
Las poblaciones de alto riesgo son entonces aquéllas en donde son mayores las
probabilidades de que existan exposiciones a niveles de concentración peligrosos
39. o de que los efectos producidos por el plomo sean más graves que en el resto de
la población. Entre ellas podemos señalar a las siguientes:
• Trabajadores de industrias donde haya plomo.
• Personas residentes en zonas cercanas a fuentes mineras o industriales
emisoras
de plomo.
• Residentes vecinos a vías o carreteras con alto tránsito vehicular.5
• Personas oriundas de regiones donde haya contaminación elevada del ambiente
por plomo.
• Familiares de trabajadores de industrias que utilizan plomo.
• Mujeres embarazadas.
• Niños menores de 5 años.
• Personas con enfermedades de la sangre, principalmente anemias.
• Personas con enfermedades neurológicas.
• Personas con deficiencias nutricionales, principalmente de hierro, calcio, fósforo
y
proteínas.
• Alcohólicos.
• Fumadores.
Un elemento del grupo 5 es un elemento situado dentro de la tabla periódica en
el grupo 5 que comprende los elementos:
vanadio (23)
niobio (41)
tántalo (73)
dubnio (105)
Estos elementos tienen en sus niveles electrónicos más externos 5 electrones. El
dubnio no se encuentra en la naturaleza y se produce en el laboratorio, por lo que
40. al hablar de las propiedades de los elementos del grupo 5, se suele obviar este
elemento.
Elementos del grupo 5
vanadio
niobio
tántalo
La familia del vanadio pertenece a los metales de transición y está conformado
por los elementos: vanadio (V), niobio (Nb), tantalio (Ta) y dubnio (Db).
Este grupo posee en sus niveles electrónicos más externos cinco electrones de
valencia, es decir, 2 electrones s de la última capa y 3 electrones d en la
penúltima.
La estabilidad del estado de oxidación +5, el cual es el predominante en el grupo,
va en aumento a medida que también aumenta el número atómico en
combinaciones del tipo ácido.
41. Vanadio
Propiedades físicas
Son sólidos a temperatura ambiente
Son de color plateado y poseen brillo metálico
Conducen calor y electricidad
Presentan altos puntos de fusión y de ebullición
Elementos: vanadio, niobio y
tantalio,respectivamente
Propiedades químicas
Predomina el estado de oxidación +4.
Son bastante reactivos. La reactividad de estos elementos aumenta a
medida que se desciende en el grupo.
Son poco nobles, aunque al estar recubiertos por una capa superficial de
óxido provoca una inercia química que es superada a altas temperaturas.
Sólo producen complejos solubles con ácido fluorhídrico (HF).
La fusión de sus óxidos con hidróxidos alcalinos origina vanadatos,
niobatos y tantalatos.
42. Forman compuestos de coordinación, esto debido a su facilidad para formar
enlaces covalentes con la participación de electrones d y por su tendencia a
reaccionar químicamente en diferentes estado de oxidación estables y a
cambiar con relativa facilidad de unos estados de oxidación a otros.
Ubicación en la Tabla Periódica del
Grupo 5
Usos y aplicaciones de los elementos del grupo 5
Vanadio.
El principal uso de este metal de transición es en aleaciones como las de Vanadio-
Níquel y Vanadio-Cromo, esto debido a que proporciona dureza y resistencia a la
tensión. El acero originado por al aleación Vanadio-Cromo es ideal para la
construcción de muelles, engranajes de transmisión y otras piezas de motores.
Por su parte, el acero que surge de la aleación Vanadio-Titanio, es utilizado en los
cascos de cohetes, alojamientos de los motores de aviones reactores y para los
componentes de los reactores nucleares.
Llave de tubo de aleación vanadio-cromo
Este metal también es usado como catalizador en la elaboración de ácido sulfúrico
(H2SO4), llegando a sustituir al platino.
43. Es usado como agente reductor y como agente oxidante para la elaboración de
ácido maleico.
El vanadio se utiliza para originar un imán de superconductividad con un campo de
175,000 gauss.
Niobio.
El niobio es usado ampliamente en la aleación con el acero inoxidable, debido a
que suministra mayor resistencia a la corrosión, especialmente a altas
temperaturas.
El niobio en estado puro posee propiedades adecuados para ser usado como
material de construcción para plantas de energía nuclear.
Este metal a estar aleado con el estaño, titanio o circonio, se emplea en la
elaboración de súper-conductores y es un componente primordial en muchas
súper-aleaciones.
Otro uso bastante popular e importante, es en la joyería.
El niobio viene en una multitud de
colores, sin utilizar tintes, lo que lo hace ideal para diseñadores de joyas.
Tantalio.
El tantalio al igual que los otros elementos que conforman este grupo, es usado
principalmente en aleaciones ya que posee una gran resistencia a la corrosión,
una gran ductilidad y un alto punto de fusión.
Este metal se emplea como filamento para evaporar metales como el aluminio; y
en la elaboración de condensadores electrolíticos y piezas del horno de vacío.
44. El tantalio es usado como pieza de los equipamientos electrónicos de uso
cotidiano como: teléfonos móviles, cámaras, relojes finos, entre otros.
Al ser muy versátil es usado ampliamente en las fuerzas militares, como
armaduras de vehículos, explosivos y fabricación de misiles.
Al ser totalmente inerte en presencia de los líquidos corporales, el tantalio resulta
de lo más útil, en la medicina, para la elaboración de prótesis humanas.
Dubnio.
Al igual que muchos elementos radiactivos y sintéticos, al producirse en pequeñas
cantidades, no poseen uso comercial. Por lo tanto, es empleado en la
investigación científica.
Un elemento del grupo 6 es un elemento situado dentro de la tabla periódica en
el grupo 6 que comprende los elementos:
cromo (24)
molibdeno (42)
45. wolframio (74)
seaborgio (106)
"Grupo 6" es el actual nombre recomendado por la IUPAC. Antes se empleaba
"grupo VIA" en el sistema europeo y "grupo VIB" en el estadounidense.
Los metales
cromo, 99,999%+
molibdeno, 99,99%
wolframio, 99,98%
El grupo seis de la tabla periódica también es denominado como la familia del
cromo, ya que los elementos que lo conforman poseen comportamientos
representativos del elemento principal. En este caso es el cromo.
El grupo 6 está conformado por: Cromo (Cr), Molibdeno (Mo), Wolframio o
Tungsteno (W) y Seaborgio (Sg).
46. Cromo: Elemento representativo de este
grupo
Estos metales de transición presentan 6 electrones de valencia: 2 electrones s de
la última capa y 4 electrones d de la penúltima. El estado de oxidación máximo
que pueden alcanzar es el +6 y la estabilidad de este estado aumentan con el
número atómico y decrece (a números de oxidación más pequeños, a medida que
decrece el número atómico.
Al igual que con los grupos que estudiamos anteriormente, la similitud entre el
molibdeno y wolframio es mayor que con el elemento principal (cromo).
Propiedades Físicas
Son de color plateado y poseen brillo metálico
Son sólidos a temperatura ambiente
Conducen calor y electricidad
Presentan altos puntos de fusión y de ebullición
Molibdeno en estado puro
47. Propiedades químicas
Predomina el estado de oxidación +6
Son muy resistentes a la corrosión.
Son bastante reactivos. La reactividad aumenta a medida que se desciende
en el grupo.
Forman compuestos de coordinación, esto debido a su facilidad para formar
enlaces covalentes con la participación de electrones d y por su tendencia a
reaccionar químicamente en diferentes estado de oxidación estables y a
cambiar con relativa facilidad de unos estados de oxidación a otros.
Ubicación del grupo 6 en la Tabla
Periódica
Usos y aplicaciones de los elementos del grupo 6
Cromo.
El cromo es usado primordialmente en aleaciones con otros metales como hierro,
níquel o cobalto, ya que permite elevar la dureza, tenacidad y resistencia a la
corrosión. Un ejemplo de este tipo de aleaciones es la del acero inoxidable, donde
el cromo constituye el 10% o más de la composición final.
Otra aleación importante del cromo es la de Cromo-Cobalto-Wolframio, que por su
alta dureza es usado para la fabricación de herramientas de corte.
Por su parte, la cromita es usada como material refractario ya que posee un alto
punto de fusión, una pequeña dilatación térmica y por la estabilidad que presenta
su estructura cristalina.
Las sales de cromo son bastante coloreadas por lo cual se utilizan para pintar el
vidrio, el cuero y también como catalizadores.
El óxido de cromo (CrO2) se utiliza para la elaboración de cintas magnéticas.
48. El cromo ha sido usado desde hace mucho tiempo en la industria automovilística
ya que suministra un acabado brillante, duro y resistente. No obstante ya ha sido
suplantado por los plásticos.
Coche con rines cromados
Molibdeno.
Este metal de transición es utilizado principalmente en aleaciones, entre la que
destacan los aceros más duros y resistentes. Para la elaboración de acero
inoxidable es usado una proporción de aproximadamente 6% de molibdeno. Esta
aleación es muy buena ya que soporta altas temperaturas y presiones siendo muy
resistente, por lo que se emplea en la construcción, en la elaboración de piezas de
aviones y coches.
El molibdeno también es empleado para obtener una súper-aleación a través del
níquel, catalizadores que se utilizan en la eliminación de azufre en la industria
petrolera.
El disulfuro de molibdeno es usado en el proceso industrial de los lubricantes,
ya que es resistente a altas temperaturas, reduce el deterioro y la fricción de las
piezas de los motores (como ocurre en los frenos de los coches). También es
utilizado en la preparación de pigmentos para plásticos, pinturas y compuestos de
caucho y para elaborar conductores eléctricos.
Este metal es usado ampliamente en la industria aeroespacial, automotriz, para
fabricar herramientas quirúrgicas, fabricación de ampolletas o filamentos, pantallas
de LCD, tratamiento de aguas y en la aplicación de rayos láser.
Cocina en acero inoxidable
49. Wolframio.
El wolframio al igual que los metales anteriores, es usado principalmente
en aleaciones para la elaboración de filamentos, lámparas eléctricas, tubos para
televisión y dispositivos electrónicos todo tipo.
En la actualidad, se empezó a utilizar en los vibradores de los móviles, en las
pesas para los aparejos de pesca, bolas de los bolígrafos y las puntas de los
dardos profesionales.
El wolframio es usado para fabricar
lámparas eléctricas
De igual manera, el wolframio o tungsteno es usado en puntos de contacto
eléctrico, distribuidores de vehículos, dispositivos de rayos X, bobinas y en una
variedad de elementos de calefacción para hornos eléctricos.
Seaborgio.
Al igual que muchos elementos radiactivos y sintéticos, al producirse en pequeñas
cantidades, no poseen uso comercial. Por lo tanto, es empleado en la
investigación científica.
Grupo del Óxigeno
50. El grupo VIA del sistema Periódico o grupo del oxígeno está formado por los
elementos: oxígeno, azufre, selenio, telurio, polonio.
Por encontrarse en el extremo derecho de la Tabla Periódica es
fundamentalmente no-metálico; aunque, el carácter metálico aumenta al
descender en el grupo .
Como en todos los grupos, el primer elemento, el oxígeno, presenta un
comportamiento anómalo, ya que al no tener orbitales d en la capa de valencia,
sólo puede formar dos enlaces covalentes simples o uno doble, mientras que los
restantes elementos pueden formar 2, 4 y 6 enlaces covalentes.
Propiedades atómicas
La configuración electrónica de los átomos de los elementos del grupo VIA en la
capa de valencia es: ns2 np2+1+1. El oxígeno, cabeza de grupo, presenta, igual que
en el caso del flúor, unas características particulares que le diferencian del resto
(Principio de singularidad). Posibles formas de actuación:
El oxígeno es un gas diatómico. El azufre y el selenio forman moléculas
octa-atómicas S8 y Se8
El telurio y el polonio tienen estructuras tridimensionales.
El oxígeno, azufre, selenio y telurio tienden a aceptar dos electrones
formando compuestos iónicos. Estos elementos también pueden formar
compuestos moleculares con otros no metales, en especial el oxígeno.
El polonio es un elemento radioactivo, difícil de estudiar en el laboratorio.
Pérdida de electrones
El alto valor de los potenciales de ionización, pero sobre todo el alto poder
polarizante de sus cationes (debido a su pequeño tamaño) hacen que sólo el
polonio dé lugar a sales . Sin embargo, sí que se conocen sales de cationes
poliatómicos.
Ganancia de electrones
Pueden actuar como aniones dinegativos, -2 , nunca mononegativos, ya que la
mayor energía de red de los compuestos resultantes compensa el valor
desfavorable de la electroafinidad. Dado que el tamaño del anión -2 crece
conforme se desciende en el grupo, también lo hace su polarizabilidad, de modo
que los sulfuros, seleniuros y telururos poseen un marcado carácter covalente que
aumenta en dicho sentido. Se conocen también polianiones Eln2-.
Compartición de los electrones
Caben dos posibilidades:
51. Formación de dos enlaces σ sencillos.
Formación de un enlace doble σ + π.
El segundo caso sólo se da cuando los dos átomos implicados son de pequeño
tamaño (o en todo caso uno de ellos de tamaño moderado), ya que la eficacia de
los solapamientos laterales de orbitales (enlaces π) decrece muy rápidamente
conforme aumenta la distancia internuclear, mientras que la eficacia del
solapamiento frontal σ, lo hace más lentamente.
Capa de valencia
La presencia de pares electrónicos sin compartir en la capa de valencia permite la
formación de, al menos, un tercer enlace covalente dativo. Además, la presencia
de pares de electrones no compartidos puede influir en la fortaleza del enlace.
Debilitando el enlace con otros átomos que presenten también pares
electrónicos de no enlace.
Fortaleciendo el enlace con átomos que dispongan de orbitales vacantes de
energía adecuada.
Salvo el cabeza de grupo, pueden ampliar su octeto, actuando como
hipervalentes. En estos casos es frecuente la formación de enlaces múltiples, ya
que la disposición espacial de los orbitales d permite un buen solapamiento pπ-dπ
a distancias en las que el solapamiento pπ-pπ sería despreciable. Además
pueden utilizar los orbitales nd vacantes, estabilizados por la unión a átomos muy
electronegativos, para actuar como ácidos de Lewis.
Estado natural
Oxígeno
El oxígeno es el elemento más abundante en el planeta tierra. Existe en estado
libre, como O2, en la atmósfera (21% en volumen), pero también combinado en el
agua y formando parte diversos óxidos y oxosales, como silicatos, carbonatos,
sulfatos, etc.
En condiciones ordinarias el oxígeno se presenta en dos formas alotrópicas, el
dioxígeno y el ozono, de los cuales sólo el primero es termodinámicamente
estable.
A diferencia del oxígeno, que se presenta en su variedad más estable como
molécula diatómica O2 derivada de un enlace doble, los demás presentan
estructuras derivadas de enlaces sencillos. Esto es debido a la disminución de la
eficacia del solapamiento lateral a medida que aumenta el tamaño de el.
Obtención
52. Industrialmente, se obtiene de la destilación fraccionada del aire líquido. A escala
de laboratorio, existen diversos métodos de obtención:
1) Electrólisis de disoluciones acuosas alcalinas.
2) Descomposición catalítica de H2O2.
3) Descomposición térmica de cloratos.
Azufre
El azufre se encuentra: nativo (en zonas volcánicas y en domos de sal) ó
combinado, en sulfatos, sulfuros (sobre todo pirita, FeS2) y sulfuro de hidrógeno
(acompañando al petróleo).
Variedades alotrópicas y sus propiedades físicas:
En estado sólido.
Variedades rómbica y monoclínica (anillos S8), azufre plástico (cadenas Sn).
En estado líquido.
Anillos S8 y cadenas de longitud variable.
En fase gas.
Cicloazufre, cadenas Sn (n = 3-10), S2
Selenio
El selenio presenta tres formas alotrópicas:
Se rojo: constituido por moléculas Se8.
Se negro: anillos Sen con n muy grande y variable (forma amorfa).
Se gris: de estructura similar a la del azufre plástico. Este alótropo presenta
aspecto metálico (es un semimetal) y es fotoconductor.
Teluro
Presenta una única variedad alotrópica, el Te gris, similar al Se gris. Tiene un
carácter más metálico que el anterior.
Polonio
Presenta dos alótropos: cúbico simple y romboédrico, en los que que cada átomo
está directamente rodeado por seis vecinos a distancias iguales (d0=355pm).
Ambos alótropos tienen carácter metálico.
Carácter metálico en el grupo
53. Los elementos de este grupo muestran una transición paulatina desde las
propiedades típicamente covalentes en la parte alta del grupo hasta las
típicamente metálicas del elemento más pesado; y constituyen un excelente
ejemplo de como los modelos de enlace covalente y metálico son, únicamente,
casos extremos imaginarios de una situación real más compleja de interpretar.
Este aumento se pone de manifiesto no solo en la variación progresiva de sus
propiedades físicas y químicas sino también en cambios en sus estructuras.
Reactividad
Oxígeno
Reactividad con los principales elementos de la tabla periódica.
Relación entre reactividad y estructura del elemento.
Ozono
Mayor reactividad del ozono, tanto desde el punto de vista termodinámico como
cinético. La gran diferencia de reactividad entre los dos alótropos del oxígeno pone
de manifiesto que las propiedades químicas dependen del estado elemental.
Resto del grupo
La reactividad del resto de los calcógenos va siendo cada vez menor a medida
que descendemos en el grupo.
Reactividad con elementos y compuestos.
Reactividad en disolución acuosa: se comportan como oxidantes bastante
buenos debido a la general insolubilidad de los calcogenuros, que retiran de
inmediato iones. El2- del medio, favoreciendo la reacción. También se
pueden comportar como reductores, pasando a estados de oxidación formal
positivos.
Aplicaciones
Los elementos del grupo vi a, conocidos como la familia del grupo del oxígeno,
comprenden al oxigeno (o), azufre (s), selenio (se), telurio (te) y polonio (po).
aunque todos ellos tienen seis electrones de valencia, sus propiedades varian de
no metalicas a metalicas en cierto grado, conforme aunmenta el numero atomico.
Oxígeno: Como oxígeno molecular (O2 ) se utiliza en la industria del acero,
en el tratamiento de aguas negras, en el blanqueado de pulpa y papel, en
sopletes oxiacetilénicos, en medicina y en numerosas reacciones como
agente oxidante.
El oxigeno gaseoso, O2 es fundamental para la vida; es necesario para quemar los
combustibles fosiles y obtener asi energia, y se requiere durante el metabolismo
urbano para quemar carbohidratos. en ambos procesos, los productos
54. secundarios son dióxido de carbono y agua. el oxigeno constituye el 21 % en
volumen del aire y el 49.5 % en peso de la corteza terrestre. La otro forma
alotropica del oxigeno es el ozono, cuya formula es o3 es mas reactivo que el
oxigeno ordinario y se puede formar a partir de oxigeno en un arco electrico, como
el descargador a distancia de un motor electrico, tambien se puede producir ozono
por la acción de la luz ultravioleta sobre el oxigeno; esto explica el aroma " fresco
del aire durante las tormentas electricas".
Azufre: El azufre es el segundo elemento no metal del grupo. a temperatura
ambiente es un solido amarillo palido que se encuentra libre en la
naturaleza. lo conocían los antiguos y se le menciona en el libro del genesis
como piedra de azufre. las moléculas de azufre contienen ocho atomos de
azufre conectados a un anillo; su formula es s8 . el azufre tiene una
importancia especial en la manufactura de neumáticos de hule y acido
sulfurico, H2SO4 . Otros compuestos de azufre son importantes para
blanquear frutos y granos
Se usa en muchos procesos industriales como la producción de ácido sulfúrico
(sustancia química más importante a nivel industrial), en la fabricación de pólvora
y el vulcanizado del caucho. Algunos compuestos como los sulfitos tienen
propiedades blanqueadoras, otros tienen uso medicinal (sulfas, sulfato de
magnesio). También se utiliza en la elaboración de fertilizantes y como fungicida.
Selenio: El selenio es un no metal que presenta interesantes propiedades y
usos. la conductividad de este elemento aumenta con la intensidad de la
luz. a causa de esta fotoconductividad, el selenio se a utilizado en los
medidores de luz para camaras fotograficas y en fotocopiadoras, pero la
preocupación que origina su toxicidad ha hecho que disminuya su uso. el
selenio tambien puede convertir la corriente electrica alterna en corriente
directa; se ha utilizado en rectificadores, como los convertidores que se
usan en los radios y grabadores portátiles, y en herramientas electricas
recargables. el color rojo que el selenio imparte al vidrio lo hace util en la
fabricación de lentes para señales luminosas.
Se utiliza básicamente en electricidad y electrónica, como en células solares y
rectificadores. Se añade a los aceros inoxidables y es catalizador de reacciones
de deshidrogenación. Algunos compuestos se emplean en la fabricación del vidrio
y esmaltes. Los sulfuros se usan en medicina veterinaria y champús. El dióxido de
selenio es un catalizador muy utilizado en reacciones de oxidación, hidrogenación
y deshidrogenación de compuesos orgánicos.
Telurio: El telurio, tiene aspecto metalico, pero es un metaloide en el que
predominan las propiedades no metalicas. se emplea en semiconductores y
para endurecer las placas de los acumuladores de plomo y el hierro colado.
se presenta en la naturaleza en diversos compuestos, pero no es
abundante. el polonio es un elemento radiactivo poco comun que emite
55. radiación alfa y gama; su manejo es muy peligroso. los usos de este
elemento se relacionan con su radiactividad, y fue descubierto por marie
curie, quien le dio este nombre en honor a su natal polonia.
Se emplea para aumentar la resistencia a la tensión en aleaciones de cobre y
plomo y en la fabricación de dispositivos termoeléctricos. También se utiliza como
agente vulcanizador y en la industria del vidrio. El telurio coloidal es insecticida y
fungicida.
Polonio: los isótopos constituyen una fuente de radiación alfa. Se usan en la
investigación nuclear. Otro uso es en dispositivos ionizadores del aire para
eliminar la acumulación de cargas electrostáticas.
Lo integran el Cromo, el Molibdeno y el Wolframio o Tungsteno.
Se los considera como elementos de transición. Entre sus dos últimas capas
suman seis electrones, pero no distribuidos en igual forma.
El Cromo y el Molibdeno tienen en su última capa un electrón en subcapa s y en
su anteúltima capa tienen 5 electrones en subcapas d.
El Wolframio tiene en su última capa dos electrones en subcapa s y en su
anteúltima capa tienen 4 electrones en subcapas d.
El Cromo tiene valencias 2, 3 y 6, en tanto que el Molibdeno y el Wolframio tienen
valencias 2, 3, 4, 5 y 6.
El grupo 7 de la tabla periódica lo comprenden los elementos manganeso (Mn),
tecnecio (Tc) y renio (Re), así como el elemento de número atómico 107, y su
valencia son 3,4,6,7 con el nombre sistemático de unnilseptio (Uns); aunque éste
no se suele considerar al referirse al grupo 7. "Grupo 7" es el nombre
recomendado por la IUPAC; el antiguo nombre europeo es "grupo VIIA", mientras
que el nombre antiguo estadounidense es "grupo VIIB". El nombre de la IUPAC no
debe confundirse con los antiguos, dados con números romanos.
El manganeso es un metal con forma de un bloque de césped muy común en la
naturaleza, mientras los otros elementos son muy raros. El tecnecio no tiene
56. isótopos estables y durante mucho tiempo se creyó que no se encontraba en la
naturaleza. El renio se encuentra tan sólo en trazas.
Los metales
Manganeso
Renio
El grupo 7 de la tabla periódica pertenece a los metales de transición y es
nombrado también como la familia del manganeso, ya que los elementos que lo
conforman poseen comportamientos representativos del elemento principal. En
este caso es el manganeso.
El grupo 7 está conformado por: Manganeso (Mn), Tecnecio (Tc), Renio (Re)
y Bohrio (Bh).
Elemento químico Manganeso
Estos metales presentan 7 electrones de valencia: 2 electrones s de la última capa
y 5 electrones d de la penúltima. El estado de oxidación máximo que pueden
alcanzar es el +7 y la estabilidad de este estado aumenta con el número atómico y
57. decrece (a números de oxidación más pequeños, a medida que decrece el número
atómico.
Aunque en menor medida, al igual que con los grupos que estudiamos
anteriormente, la similitud entre el tecnecio y renio es mayor que con el elemento
principal (manganeso).
Propiedades físicas
Son de color plateado y poseen brillo metálico
Son sólidos a temperatura ambiente
Conducen calor y electricidad
Presentan altos puntos de fusión y de ebullición
Elemento químico Tecnecio en estado
elemental
Propiedades químicas
Predomina el estado de oxidación +7
El tecnecio y le renio no poseen isotopos estables.
Son atacados lentamente por el oxígeno a temperatura ambiente, pero
rápidamente a temperaturas elevadas.
Son bastante reactivos. La reactividad aumenta a medida que se desciende
en el grupo.
Forman compuestos de coordinación, esto debido a su facilidad para formar
enlaces covalentes con la participación de electrones d y por su tendencia a
58. reaccionar químicamente en diferentes estado de oxidación estables y a
cambiar con relativa facilidad de unos estados de oxidación a otros.
Ubicación del grupo 7 en la
Tabla Periódica
Usos y aplicaciones de los elementos del grupo 7
Manganeso
El manganeso es utilizado ampliamente en aleación con el hierro originando una
aleación llamada ferromanganeso, que posee una gran dureza y se usa para
elaborar aceros especiales. Por ejemplo, las cajas fuertes las realizan con este
acero que tiene aproximadamente un 12% de manganeso.
El manganeso en estado puro, y en cantidades pequeñas se usa como
antioxidante.
El manganeso también se emplea en otro tipo de aleaciones para obtener bronce.
El bronce al manganeso (Manganeso, Cobre, Estaño y Zinc) es usado para
fabricar las hélices de los barcos y torpedos, ya que este material es resistente a
la corrosión por el agua de mar.
Por su parte, la manganina que es una aleación (Cobre, Manganeso y Níquel) es
ampliamente empleada para elaborar resistencias eléctricas y cables para
medidas eléctricas precisas debido a que poseen una excelente conductividad
eléctrica la cual no varía perceptiblemente con la temperatura. El aluminio cuando
esta aleado con este material, presentan mejores propiedades.
Dentro de los compuestos del manganeso que son muy utilizados en la
cotidianidad tenemos los siguientes:
El sulfato de manganeso (MnSO4): Este compuesto es un sólido cristalino
rosado, que se adquiere por la acción del ácido sulfúrico (H2SO4) sobre el dióxido
de manganeso (MnO2) y se emplea para colorear el algodón.
59. Los cristales de color morado oscuro de permanganatos de sodio y de
potasio (NaMnO4 y KMnO4) originados por la oxidación de sales ácidas de
manganeso, son usados abundantemente como oxidantes y desinfectantes.
Cristales de permanganato de potasio
El compuesto más conocido de manganeso es el dióxido de manganeso
(MnO2) el cual se presenta como pirolusita y se obtiene artificialmente calentando
nitrato de manganeso. Este compuesto se emplea en la elaboración de pilas
secas, en pinturas, barnices, para teñir vidrio y cerámicas, para preparar cloro y
yodo.
Pilas secas alcalinas
Tecnecio
Este elemento se emplea principalmente como inhibidor de la corrosión para el
acero. De igual manera, es muy eficaz como súper- conductor.
En la medicina nuclear y la química es usado el tecnecio en las técnicas
escintigráficas como trazador por su corto período y su habilidad para fijarse en los
tejidos.
60. Cámara de rayos gamma para
escintigrafía cardíaca
Renio
El renio es un elemento bastante resistente a la corrosión, por lo cual es usado
ampliamente como material de contacto eléctrico.
Circuito electrónico
Otro uso importante es en la aleación Renio-Wolframio, para la elaboración de
termopares, varillas de soldadura, imanes criogénicos, filamentos eléctricos y de
flashes fotográficos.
Se emplea, también como aditivo metálico y catalizador.
Bohrio
El bohrio no posee uso comercial y tampoco es utilizado por los científicos para
sus investigaciones.
Elementos del grupo 7
El grupo 7 de la tabla periódica lo comprenden los elementos manganeso (Mn),
tecnecio (Tc) y renio (Re), así como el elemento de número atómico 107, con el
nombre sistemático de unnilseptio (Uns); aunque éste no se suele considerar al
61. referirse al grupo 6. "Grupo 6" es el nombre recomendado por la IUPAC; el antiguo
nombre europeo es "grupo VIIA", mientras que el nombre antiguo estadounidense
es "grupo VIIB". El nombre de la IUPAC no debe confundirse con los antiguos,
dados con números romanos.
El manganeso es un metal muy común en la naturaleza, mientras los otros
elementos son muy raros. El tecnecio no tiene isótopos estables y durante mucho
tiempo se creyó que no se encontraba en laEl Manganeso
El manganeso es un elemento químico de número atómico 25 situado en el grupo
7 de la tabla periódica de los elementos y se simboliza como Mn.
Propiedades Químicas del Manganeso
Número Atómico
25
Estado de Oxidación
+2, +3, +4, +5, +6, +7
Electronegatividad
1,5
Radio Covalente (Å)
1,39
Radio Iónico (Å)
0,80
Radio Atómico (Å)
1,26
Configuración Electrónica
[Ar] 3d54s2
Primer Potencial de Ionización (eV)
7,46
Masa Atómica (g/ml)
54,938
Propiedades Físicas del Manganeso
Estado de la Materia
Sólido
Punto de Fusión
1517 K
Punto de Ebullición
2235 K
Entalpía de Vaporización
226 kJ/mol
Entalpía de Fusión
12,05 kJ/mol
Presión de Vapor
121 Pa a 1517 K
Velocidad del Sonido
5150 m/s a 293,15 K
62. Aplicación en la Vida Diaria del Manganeso
Se aplica en acero para interruptores de rieles de ferrocarril, baterias, caja fuerte,
herramientas, eje de ruedas.
El Tecnecio
El tecnecio es un elemento químico de número atómico 43 situado en el grupo 7
de la tabla periódica de los elementos. Se simboliza como Tc.
Se trata de un metal de transición, gris plateado, radioactivo, que sólo se ha
encontrado en muy pequeñas cantidades en la naturaleza (en un principio se
pensó que no existía en la naturaleza) y que se obtiene de forma sintética. Su
principal aplicación es en medicina para técnicas de diagnóstico.
Propiedades Químicas del Tecnecio
Número Atómico
43
Estado de Oxidación
+7
Electronegatividad
1,9
Radio Covalente (Å)
1,56
Radio Iónico (Å)
--
Radio Atómico (Å)
1,36
Configuración Electrónica
[Kr] 4d55s2
Primer Potencial de Ionización (eV)
7,29
Masa Atómica (g/ml)
97
Propiedades Físicas del Tecnecio
Estado de la Materia
Sólido
Punto de Fusión
2430 K
Punto de Ebullición
4538 K
Entalpía de Vaporización
660 kJ/mol
Entalpía de Fusión
24 kJ/mol
Presión de Vapor
0,0229 Pa a 2473 K
Velocidad del Sonido
63. --
Aplicación en la Vida Diaria del Tecnecio
Protege aceros frente a la corrosión.
En medicina se emplean compuestos con el isótopo 99mTc como radiofármacos
(o radiotrazadores).
El Renio
El renio es un elemento químico de número atómico 75 situado en el grupo 7 de la
tabla periódica de los elementos que tiene como símbolo Re.
Es un metal de transición blanco plateado, pesado, que se encuentra raramente
en la naturaleza. El renio se obtiene como subproducto del tratamiento de
mineralesde molibdeno. Ha sido el último elemento que se ha podido encontrar en
la naturaleza. Se emplea principalmente formando parte en catalizadores.
Propiedades Químicas del Renio
Número Atómico
75
Estado de Oxidación
+2, +4, +6, +7
Electronegatividad
1,9
Radio Covalente (Å)
1,59
Radio Iónico (Å)
--
Radio Atómico (Å)
1,37
Configuración Electrónica
[Xe] 4f145d56s2
Primer Potencial de Ionización (eV)
7,94
Masa Atómica (g/ml)
186,2
Propiedades Físicas del Renio
Estado de la Materia
Sólido
Punto de Fusión
3459 K (3186°C)
Punto de Ebullición
5869 K (5596°C)
Entalpía de Vaporización
715 kJ/mol
Entalpía de Fusión
33,2 kJ/mol
Presión de Vapor
64. 3,24 Pa a 3453 K
Velocidad del Sonido
4700 m/s a 293,15 K
Aplicación en la Vida Diaria del Renio
Se aplica para la fabricación de termocuplas, capa de protección para joyas,
electrodos, resistencia de horno eléctrico.
El grupo 7 de la tabla periódica lo comprenden los elementos manganeso (Mn),
tecnecio (Tc) y renio (Re), así como el elemento de número atómico 107, con el
nombre sistemático de unnilseptio (Uns); aunque éste no se suele considerar al
referirse al grupo 6. "Grupo 6" es el nombre recomendado por la IUPAC; el antiguo
nombre europeo es "grupo VIIA", mientras que el nombre antiguo estadounidense
es "grupo VIIB". El nombre de la IUPAC no debe confundirse con los antiguos,
dados con números romanos.
El manganeso es un metal muy común en la naturaleza, mientras los otros
elementos son muy raros. El tecnecio no tiene isótopos estables y durante mucho
tiempo se creyó que no se encontraba en la naturaleza. El renio se encuentra tan
sólo en trazas
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El renio
El tecnecio elemento químico, su numero atómico es 75 situado en el grupo 7
y su símbolo es Re.
Masa atómica (g/mol)
186,2
Densidad (g/ml)
21,0
Punto de ebullición (ºC)
5900
Punto de fusión (ºC)
3180
Sus propiedades Masa atómica (g/mol)
186,2
Densidad (g/ml)
21,0
Punto de ebullición (ºC)
5900
Punto de fusión (ºC)
3180
65. Sus propiedades principales
El renio es un metal blanco plateado, brillante, y tiene uno de los puntos de fusión
más altos de todos los metales, sólo superado por el wolframio. Además es uno de
los más densos, sólo superado por el platino, el iridio y el osmio. Se presentan en
un amplio rango de estados de oxidación: -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6 y +7, siendo
los más comunes +7, +6, +4, +2 y -1.
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El tecnecio
El tecnecio es otros de los elementos de la tabla periódica con el numero 43
ubicado en el grupo VII B. Su símbolo se escribe Tc. Este metal de transición, gris
plateado, radio activo, que sólo se ha encontrado en muy pequeñas cantidades en
la naturaleza (en un principio se pensó que no existía en la naturaleza) y que se
obtiene de forma sintética. Su principal aplicación es en medicina para técnicas de
diagnóstico.
Masa atómica (g/mol)
54,938
Densidad (g/ml)
7,43
Punto de ebullición (ºC)
2150
Punto de fusión (ºC)
1245
Su historia
El nombre de tecnecio procede del griego tecnetos, que significa "artificial". Fue
descubierto por Carlo Perrier y Emilio Gino Segrè en Italia en 1937, en una
muestra de molibdeno, enviada por Ernest Lawrence, que fue bombardeada con
núcleos de deuterio (deuterones) en un ciclotrón en Berkeley. El tecnecio fue el
primer elemento en ser producido artificialmente.
Dmitri Mendeleyev predijo que faltaba en la tabla periódica un elemento que sería
66. similar al manganeso y lo denominó ekamanganeso. En 1925, cuando se
descubrió el renio, se creyó que también se había encontrado el elemento de
número atómico 43 y se le dio el nombre de masurio. Sin embargo, se comprobó
que no era cierto. El desarrollo de la energía nuclear a mediados del siglo XX
permitió generar las primeras muestras de este elemento mediante reacciones
nucleares.
Sus características principales
No tiene isótopos estables y por lo tanto es muy raro encontrarlo en la naturaleza.
Sus estados de oxidación más comunes son +2, +4, +5, +6 y +7.
Sus aplicaciones
El tecnecio se puede aplicar de diferentes, por ejemplo protegiendo aceros frente
a la corrosión, pero debido a los problemas de su producción (en reactores
nucleares), estas aplicaciones están muy limitadas.
En medicina se emplean compuestos con el isótopo 99mTc como radio fármacos
(o radio trazadores). Este isótopo se obtiene mediante generadores de
99Mo/99mTc, siendo su periodo de semi desintegración de 6 horas; un tiempo
adecuado para que se acumule en el órgano que se quiere estudiar y, por otra
parte, no permanezca mucho tiempo en el organismo. Asimismo, es un emisor
gamma, con una energía de unos 140 keV, por lo que puede ser detectado
mediante un contador de centelleo y se puede interpretar la imagen obtenida.
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El manganeso
El manganeso es uno de los elementos químico de la tabla periódica que lleva el
numero atómico 25 situado en el séptimo periodo, su símbolo se escribe Mn.
67. Sus características principales.
Es un Metal de transición, de color blanco grisáceo, duro y muy frágil es parecido
al hierro, es refractario y fácilmente oxidable.
Masa atómica (g/mol)
54,938
Densidad (g/ml)
7,43
Punto de ebullición (ºC)
2150
Punto de fusión (ºC)
1245
Su historia
Se ha encontrado dióxido de manganeso, MnO2, en pinturas rupestres (dando un
color negro). También se han utilizado a lo largo de la historia, por ejemplo por los
egipcios y los romanos, compuestos de manganeso para decolorar el vidrio o bien
darle color. Asimismo se ha encontrado manganeso en la menas de hierro
utilizadas por los espartanos, y se piensa que tal vez sea debido a esto la especial
dureza de sus aceros.
En el siglo XVII, el químico alemán Glauber, pro transición blanco grisáceo,
parecido al hierro.dujo por primera vez permanganato, un reactivo de laboratorio
bastante utilizado. A mediados del siglo XVIII, el dióxido de manganeso se empleó
para la producción de cloro. El químico sueco Scheele fue el primero que
descubrió que el manganeso era un elemento, pero fue J. G. Gahn quien lo aisló
por reducción del dióxido con carbono.
A principios del siglo XIX se comenzó a probar el manganeso en aleaciones de
acero. En 1816 se comprobó que endurecía al acero, sin hacerlo más frágil.
Aplicaciones
Es importante para la fabricación de aceros. El manganeso reacciona con el
azufre presente formando sulfuro de manganeso, MnS, evitando que el azufre
reaccione con el hierro (aumentando la fragilidad y siendo más difícil de forjar);
también el exceso puede reaccionar con el carbono dando carburos de
manganeso, mejorando las propiedades mecánicas del acero. Además, el
manganeso tiene propiedades desoxidantes y evita la formación de burbujas.