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Metales de Transición 1ª serie de transición
Elementos
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Estados de oxidación mas estable
Ti
+4
V
+4
Cr
+3
Mn
+2
Fe
+3
Co
+3
Ni
+2
Cu
+2
Comportamiento
En solución (ácido base)
Ti
+3
Mucho más básico que la covalencia +3
+4
Anfótero
V
+4
Anfótero
+5
Fundamentalmente ácido
+3
Totalmente básico
Cr
+3
Su óxido si se calcina a temperaturas muy elevadas resulta inerte, sino se comporta como anfótero
En reacciones redox
Cr
Carácter oxidante
Se reduce de +6 a +3
Ej:
Mn
Carácter oxidante
Se reduce de +7 a +2
Ej:
Aplicaciones
Ti
Motores y estructuras en la industria aeronáutica.
Construcción de edificios
Crear prótesis, herramientas quirúrgica, implantes dentales
Dar color blanco a plásticos, dentífricos, etc
V
Producción de resortes herramientas de acero
Estabilizador importante en la producción de acero
En la fabricación de joyas, para añadir color a ciertos tipos de joyas
Fabricación de imán superconductores
Cr
Protector de piezas metálicas en lo que se conoce como cromado.
Colorante para distintos tipo de telas
Empleado en el forjado de aleaciones.
Utilizado como complemento proteico destinado a regular la concentración de insulina y el crecimiento muscular.
Mn
Elaboración de cerámicas
Como fungicida y fertilizantes en la agricultura.
Fabricación de productos de protección a los huesos y articulaciones
Fabricación de monedas.
Elaboración de lata de bebidas
Fe
Fabricación de acero destinado a las estructuras de construcción
Fabricación de automóviles
Formación de aleación con otros metales
Construcción de superficies y procesamientos en industrias mecánicas.
Fabricación de productos siderúrgicos.
Co
Fabricación de diversas aleaciones.
Fabricación de turbinas.
Elaboración de carburos cementados.
Fabricación de potentes imanes y cintas magnéticas.
Ni
Fabricación de monedas.
Baterías y pilas recargables (su nivel de alcalinidad es muy elevado)
Aleación de metales.
Utilizado como catalizador.
Hidrogenar aceites vegetales.
Cu
Utilizado para tuberías de cobre.
Fabricación de conexiones como codos, adaptadores, etc.
Fabricación de ciertas estructuras y estatuas.
Utilizado para sistemas de aire acondicionado, refrigeradoras
Química en la vida
Ti
Se utiliza para emplearse en aviones militares y submarinos nucleares, en los cuales el costo es menos importante que el rendimiento (debida a la perfecta combinación entre alta resistencia y baja densidad).
El óxido de titanio(IV), que es estable en aire contaminado y no mancha, ha sustituido totalmente al plomo blanco en las pinturas. El compuesto de titanio no solo tiene muy baja toxicidad, sino que tiene el índice de refracción mas alto de cualquier sustancia inorgánica blanca e incolora, mas alto incluso que el diamante.
V
Es vital para uno de los grupos de organismos marinos más simples (Los tunicados o monos marinos).
A nivel industrial se utiliza para obtener aceros al vanadio, o en aleaciones muy duras.
Cr
Aunque el cromo(VI) es carcinogénico, requerimos pequeñas cantidades de cromo(Ill) en la dieta. La insulina y el ion cromo(Ill) regulan los niveles de glucosa en la sangre. Una deficiencia de cromo(lIl) o una incapacidad para utilizar el ion cromo pueden causar diabetes.
A nivel industrial se lo emplea en la fabricación de aleaciones metálicas para usos especializados. El cromo proporciona un recubrimiento brillante y protector a las superficies de hierro y acero.
La gran insolubilidad del cromato de plomo(II) y su elevado índice de refracción (al que se debe su gran opacidad) han favorecido su uso para pintar marcas amarillas en las calles.
El ion dicromato anaranjado es un buen agente oxidante y se reduce al ion hexaacuocromo(IIl) verde, [Cr(OH2)6]+3, en la reacción redox.
Esta reacción se utiliza en los analizadores del aliento para detectar un consumo excesivo de alcohol. El etanol del aliento se burbujea a través de una solución acida de dicromato, y el cambio de color se detecta cuantitativamente. en la reaccion, el etanol se oxida a ácido etanoico (acético):
W
Se conocen enzimas de tungsteno, y éstas se encuentran en ciertas bacterias. Sin embargo, hay algunas bacterias, las archaea hipertérmicas, que dependen de manera específica de tungsto- enzimas para su funcionamiento.
A nivel industrial se lo emplea en la fabricación de aleaciones metálicas para usos especializados.
El tungsteno es utilizado para los filamentos de las bombillas eléctricas tradicionales, en virtud de tener el punto de fusión más alto de cualquier metal (3420°C). Por su punto de fusión tan alto, la presión de vapor del metal caliente es baja y el filamento dura mucho tiempo.
Mo
El molibdeno es el miembro del grupo con mayor importancia biológica. Es el elemento más pesado (número atómico más alto) que tiene una amplia gama de funciones en los organismos vivos.
La enzima de molibdeno más crucial (que también contiene hierro) es la nitrogenasa. Esta enzima está presente en bacterias que reducen el dinitrógeno «inerte" de la atmósfera a ion amonio, que las plantas usan en la síntesis de proteínas.
El sulfuro de molibdeno(V) es el único compuesto de molibdeno con importancia comercial. Se trata de la mena común del metal, y casi la mitad del abasto mundial está en los Estados Unidos. El sulfuro de molibdeno(V) purificado, de color negro, MoS2 tiene una estructura de capas similar a la del grafito. Esta propiedad ha dado pie a su uso como lubricante, tanto solo como en una suspensión mezclado con aceites hidrocarburos oleosos.
Mn
Es un elemento crucial en varias enzimas vegetales y animales. En los mamíferos, se usa en la enzima hepática arginasa, que convierte desechos nitrogenados en el compuesto excretable urea.
Al igual que la mayor parte de los metales de transición, el papel biológico del manganeso parece ser el de un agente redox, cambiando entre los estados de oxidación +2 y +4.
Hay evidencias de que el manganeso es también constituyente importante del cerebro y sistema nervioso central.
Fe
Hemoglobina
El hierro actúa con electrovalencia +2, cada molécula de hemoglobina tiene 4 iones de hierro. Su función es transportar el oxigeno por el cuerpo humano.
Ferritina
Esta consiste en una coraza de aminoácidos enlazados (péptidos) que rodean a un núcleo de oxohidroxofosfato de hierro(III). El objetivo de esta es la acumulación de hierro.
Ferredoxina
Tienen núcleos de Fe4S4, son excelentes agentes de transferencia de electrones.
Citocromos
Son hemoproteínas que actúan en las cadenas de transferencia de electrones en las mitocondrias.
Peroxidasas y Catalasas
Estas enzimas están ampliamente distribuidas y protegen a los seres vivos de los peligros de un aumento descontrolado en la concentración de agua oxigenada.
Co
Es otro elemento indispensable. La vitamina B12 tiene cobalto(III) en el centro de la molécula.
Esta vitamina no está presente ni en animales ni en vegetales, solo la producen ciertos microorganismos
Ni
Cumple funciones esenciales en los organismos superiores. Es retenido por algunas proteínas presentes en el suero y parece competir con el Cu(ll) por algunos sitios de coordinación y también por el riñón donde quedaría asociado a algún sistema proteico de este órgano.
Ciertos árboles tropicales concentran níquel hasta tal punto que llega a constituir cerca del 15% de su masa seca.
Cu
Es muy utilizado para las instalaciones de agua de sistemas de calefacción y de aire acondicionado
Sin los componentes eléctricos y electrónicos de cobre, no sería posibles la gestión inteligente de los motores los sensores extensivos o los sistemas de información y entretenimiento en los automóviles
Es utilizado en la agricultura para compensar la deficiencia de este elemento vital en los suelos o en los cultivos
Es el tercer metal de transición más importante biológicamente después del hierro y el zinc. Se requieren unos 5mg en la dieta humana diaria. Una proteína del cobre es la hemocianina. Un exceso de cobre es en extremo venenoso, sobre todo para los peces. Los seres humanos por lo regular excretan cualquier exceso, pero el resultado de la acumulación de cobre en el hígado, los riñones y el cerebro puede ser un defecto bioquímico (genético).
Compuestos
Ti
Haluros
El mas conocido es el TiCl4
Oxoaniones
Na2TiO3
Compuestos de coordinacion
[Ti (H2O)6 ]3+
[Ti (H2O)6 ]Cl3
V
Haluros
Los mas conocidos son VCl4 y VOCl2
Oxoaniones
Na3VO4; Na4VO4
Cr
Haluros
CrF3; CrCl3; CrBr3
Oxoaniones
Na2CrO4; H2CrO4; K2CrO4; K2Cr2O7; (NH4)2Cr2O7
Compuestos de coordinación
[ Cr(H2O)6]3+; [ Cr(OH)6]3-; [ Cr(H2O)6] Cl3; [Cr(H2O)v(OH)n]x
Mn
Haluros
MnCl2; MnF2; MnF3; Mn3N2
Oxoaniones
K2MnO4; Na2MnO4
Compuestos de coordinación
[Mn(H2O)6]2+ ; [Mn(NH3)6]2+
Inestables
[Mn(SCN)6 ]4-; [Mn(CN)6]4-
Fe
Haluros
Hidratados
FeF2.8H2O; FeCl2.6H2O; FeBr2.6H2O; FeI2.4H2O
FeF3; FeCl3; FeBr3
Oxoaniones
MOHR(NH4)2 SO4. Fe (SO4). 6H2O
Compuestos de coordinación
[Fe(CN)6]-4; [Fe(H2O)6]+2; [Fe(fen)3]+2
Co
Haluros
CoF2, CoCl2
Compuestos de coordinación
[Co(H2O)6]3+; [Co(NH3O)6]3+
Ni
Haluros
NiX2; NiX2.6H2O; Ni.F2.3H2O
Oxoaniones
NiCO3.6H2O; Ni3(PO4)3.7H2O
Compuestos de coordinación
[Ni(H20)6]+2; [Ni(NH3)4(H20)2]+2; [NiX4]-2; [NiX3L]; [NiX2L2]; [Ni(L-L)2]+2
Cu
Haluros
CuF2; CuCL2; CuBr2
Oxoaniones
CuSO4.5H2O
Compuestos de coordinación
[Cu(H2O)6]+2; [Cu(NK3)(H2O)5]+2
