Transcript Grupo11-12

1
•
•
•
•
•
•
•
•
Todos son metales
Presentan un nivel d completo
Son metales nobles
Presentan brillo y son buenos conductores de
electricidad
Son sólidos
Altos puntos de fusión
La reactividad disminuye con el aumento del número
atómico.
Nativos en al naturaleza excepto el Unununio.
2
Cobre
Nombre
Número atómico
Masa atómica (g/mol)
Densidad (g/ml)
Estado de oxidación
Electronegatividad
Radio atómico (Å)
Configuración electrónica
E. de ionización (eV)
Punto de ebullición
Punto de fusión (ºC)
Descubridor
“Cuprum” “kypros”
29
63.536
8.96
+1, +2
1.9
145
[Ar]3d104s1
1745,5
3200K
1357.77K
Antigüedad
3
Obtención:
CuFeS2 (calcopirita)
Turquesa CuAl(PO4)4(OH)8 4H2O
4
Cu2S (Calcosina)
Cu2CO3(OH)2 (Malaquita)
Cu5FeS4 (Bornita)
El cobre y el oro son los dos metales amarillos, aunque una delgada
capa de óxido de cobre (I), a menudo hace que el cobre se vea rojizo.
El color se debe a que el banda d ocupada por el metal sólo está
220KJ/mol por debajo de la banda s-p en cuanto a energía. Esto hace
que los fotones del intervalo de energía correspondiente (regiones
azul y verde del espectro) exciten a los electrones de la banda
superior. Por tanto, el cobre refleja el amarillo y el rojo.
5
Pirometalurgia
 4 CuFeS2 (s) + 9 O2 (g) → 2 Cu2S (l) + 6 SO2 (g) + 2 Fe2O3 (s)
 2 Cu2S (l) + 3 O2 (g) → Cu2O (s) + 2 SO2 (g)
 Cu2S (l) + 2 Cu2O (s) → 6 Cu (l) + SO2 (g)
 Ventajas:
Su química y tecnología son conocidas, hay muchas fundidoras de
cobre existentes y es un proceso rápido.
 Desventajas:
La mena debe estar relativamente concentrada, el proceso de fundición
consume mucha energía y se producen muchas emisiones de dióxido de
azufre.
6
Hidrometalurgia
 2 CuFeS2(s) + H2SO4(ac) + 4O2 (g) → 2 CuSO4 (ac) + 3 S (s)
+ Fe2O3 (s) + H2O (l)
 2 H2O (l) → O2 (g) + H+ (ac) + 4 e-
 Cu2+ (ac) + 2e- → Cu (s)
 Ventajas:
Sus subproductos son un problema menos grave que los
gases de chimenea y la escoria de una fundidora, se pueden
construir plantas a pequeña escala y se consume menos
energía.
7
Principales Reacciones del Cu
• Reacciona con el aire:
 2Cu (s) + O2 (g) → 2 CuO (s)
• Con la atmósfera húmeda:
 2Cu(s) + H2O(g) + CO2 + O2 → Cu(OH)2 + CuCO3(s)
• Con ácidos:
 Cu (s) + 2 H2SO4 (ac) → CuSO4 (s) + 2 H2O (l) + SO2 (g)
• Con halógenos
• Forma compuestos de coordinación
8
 Tiene la conductividad térmica más alta de todos los
metales por lo que se utiliza en utensilios de cocina.
 Se utiliza en cableado eléctrico y tuberías.
 Es un bactericida.
 Ayuda a la formación de hemoglobina (oligoelemento)
 Presente en los cloroplastos de las plantas; participa en
la fotosíntesis.
9
Aleaciones
Bronce
80% cobre
10% estaño
10% zinc
Latón
77% cobre
23% zinc
Plata Sterling
92.5% plata
7.5% cobre
10
 Es relativamente costoso para ser un metal común. La
fabricación de monedas de 1 centavo en EUA costaría
hoy más que su valor, por lo que sólo la capa exterior es
de cobre.
 Fue uno de los primeros metales utilizados por el ser
humano.
 Se ha propuesto implementar cobre para disminuir
infecciones dentro de los hospitales.
 Está presente en el agua potable.
11
Plata
Nombre
Número atómico
Masa atómica (g/mol)
Densidad (g/ml)
Estado de oxidación
Electronegatividad
Radio atómico (Å)
Configuración electrónica
E. de ionización (eV)
Punto de ebullición (ºC)
Punto de fusión (ºC)
Descubridor
Plata
47
107.87
10.5
+1
1.9
.144
[Kr] 4d¹⁰5s¹
758
2212
962
…
12
 La plata se encuentra nativa, combinada con azufre
(argentita, Ag2S),arsénico (proustita, Ag3AsS3),antimonio
(pirargirita, Ag3SbS3) o cloro (plata cornea, AgCl).El metal
se obtiene principalmente de minas de cobre, cobreniquel,oro, plomo y plomo-zinc de México, Canadá, el Perú
y los Estados Unidos.
 La producción mundial de plata durante el 2010 alcanzó un
total de 22.200 toneladas métricas de plata. Los principales
países productores de plata son Perú y México que
representan por sí solos 1/3 de la producción mundial de
plata.
13
 Un método de extracción del metal implica el tratamiento de
sulfuro de plata (I) pulverizado con una solución aereada de
cianuro de sodio, proceso que extrae la plata como ion
dicianoargentato (I), [Ag(CN)₂]¯:
2AgS(s) + 8CN¯(ac) + O₂ (g) + 2 H₂O(I) → 4[Ag(CN)₂]¯(ac) + 2S(s) + 40H¯(ac)
 La adición de zinc metálico causa una reacción de sustitución
sencilla en la se forma el ion tetracianozincato, [Zn(CN)₄]²¯, que
es muy estable:
2 [Ag(CN)₂]¯(ac) + Zn(s) → 2Ag(s) + [Zn(CN)₄]²¯(ac)
 El metal puro se obtiene por electrolisis, utilizando como
electrolito una solución de nitrato de plata acidificada, con la
palta impura como ánodo y una tira de plata pura como cátodo:
Ag(s) → Ag⁺(ac) + e¯ (ánodo)
Ag⁺(ac) + e¯ → Ag (s) (cátodo)
14
 En casi todos los compuestos simples de plata, el metal tiene un
numero de oxidación de +1; y el ion Ag⁺ es el único ion del
elemento estable en agua. Por tanto, es común usar “plata” en
lugar de “plata (I)”.
 El compuesto de plata mas importante es el nitrato de plata
blanco. Esta, la única sal de plata muy soluble en agua, da el ion
plata hidratado incoloro cuando se disuelve en agua. El nitrato
de plata se usa industrialmente en la preparación de otros
compuestos de plata, sobre todo los halogenuros de plata que se
emplean en fotografía. En el laboratorio se usa una solución
estándar de nitrato de plata para los ensayos de los iones cloruro,
bromuro y yoduro. En análisis cualitativo, el halogenuro se puede
identificar por su color:
 Ag⁺(ac) + Cl¯(ac) → AgCl(s) (blanco)
 Ag⁺(ac) + Br¯(ac) → AgBr(s) (crema)
 Ag⁺(ac) + I¯(ac) → AgI(s) (amarillo)
Kps= 2x10¯¹⁰
Kps= 5x10¯¹³
Kps= 8x10¯¹⁷
15
 El metal de aleación por excelencia es el cobre que
endurece la plata hasta contenidos del 5% (lo que se conoce
como plata de ley), aunque se han utilizados platas con
contenidos mayores de cobre. Las adiciones de cobre no
alteran el color de la plata incluso hasta contenidos del
50%, aunque en éste caso el color se conserva en una capa
superficial que al desgastarse mostrará una aleación de
color rojizo, tanto más acusado cuanta mayor sea la
cantidad de cobre. También se han usado aleaciones con
cadmio en joyería ya que éste elemento le confiere a la
aleación una ductilidad y maleabilidad adecuados para el
trabajo del metal.
 Entre los compuestos de importancia industrial destacan:
 El fulminato es un potente explosivo.
 El nitrato y los haluros (bromuro, cloruro y yoduro)
reaccionan a la luz y se usan en emulsiones fotográficas.
16
• El uso principal de la plata es como
metal precioso, y sus sales,
especialmente el nitrato de plata se
emplean en la industria fotográfica.
• En joyería y platería para fabricar gran
variedad de artículos ornamentales y
de uso domestico cotidiano, y con
menor grado de pureza, en artículos de
bisutería.
• La plata se ha empleado para fabricar
monedas desde 700 a.C. inicialmente
con electrum, aleación de oro y plata, y
mas tarde de plata pura.
• En aleaciones para piezas dentales.
• Catalizador en reacciones de oxidación.
17
• Armas blancas, tales como espadas,
lanzas o puntas de flecha.
• En electrónica, por su elevada
conductividad es empleada cada vez
mas, por ejemplo, en los contactos de
circuitos integrados y teclados de
ordenador.
• En la mayoría de competencias
deportivas se entrega una medalla de
plata al subcampeón de la
competencia.
• El ion plata es un bactericida, y se
colocan soluciones diluidas de nitrato
de plata en los ojos de los bebes
recién nacidos para evitar infecciones.
18
Oro
Nombre
Número atómico
Masa atómica (g/mol)
Densidad (g/ml)
Estado de oxidación
Electronegatividad
Radio atómico (Å)
Configuración electrónica
E. de ionización (eV)
Punto de ebullición (ºC)
Punto de fusión (ºC)
Descubridor
Del latín Aurum
79
196.96
19.3
1+,2+,3+,5+
2.54
174
[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s¹
9.3
2855.85
1064.18
-
19
 Necrópolis de Varna (4600 ac.) cuna de la civilizacion europea
 Egipto (3600 ac.)
 Mesopotamia (2600 ac.)
Isótopos
¹⁹⁷Au; único natural y estable
36 radioisótopos con masas entre 169 y 205 umas
Abundancia 3.1 ppm
México: 12° productor de oro
60 toneladas en 2010
20
 Generalmente se encuentra en estado elemental
 Calaverita AuTe₂
Lixivación
4Au(s) + 8CN-(aq) + 2H2O(l) + O2(g) → 4[Au(CN)2]-(aq) + 4OH-(aq)
Ya en disolución se usa carbón activado para absorber el oro y eliminar las
impurezas, después se mezcla con NaCN y NaOH para desprender el
complejo de oro del carbón activado
Electrólisis
En el ánodo: 4OH- → O2 + 2H2O +4eEn el cátodo: e- + [Au(CN)2]- → Au + 2CNfinalmente: 4OH- + 4[Au(CN)2]- → 4Au + 8CN- + O2 + 2H2O
21
Compuestos del Oro:
Haluros:
Flúor
AuF₃
AuF₅
Óxidos
Au₂O₃
Cloro
AuCl
Au₂Cl₆
Au₄Cl₈
Bromo
AuBr
Au₂Br₆
Sulfuros
Au₂S
Au₂S₃
Selenuros
AuSe
Au₂Se₃
Yodo
AuI
AuI₃
Teleruros
AuTe₂
Nitruros
AuN
22
 [Au(CN)2] (H3O)[AuCl4].3H2O
 [Au(NH3)4]3+
Aniones plano cuadrados
 [AuX4]X: F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻, CN⁻, SCN⁻, NO₃⁻
COMPUESTOS CLUSTER
 [(Ph3P)10Au12Ag12PtCl7]-
23
Principales Reacciones del Au
 Aire
Es estable a condiciones normales aunque se disuelve en
soluciones acuosas de cianuro en presencia del aire
 Agua
no reacciona con el agua
 Halógenos
2Au(s) + 3Cl2(g) → 2AuCl3(s)
2Au(s) + 3Br2(g) → 2AuBr3(s)
2Au(s) + I2(g) → 2AuI(s)
Disoluciones de cloro, cloruro de trimetil amionio y de acetonitrilo
disuelven el oro
 Reacciona en agua regia
 No reacciona con bases acuosas
24
 Se emplea como recubrimiento protector en
muchos satélites debido a que es un buen reflector de la luz
infrarroja.
 El isótopo de oro 198Au, con un periodo de
semidesintegración de 2,7 días, se emplea en algunos
tratamientos de cáncer y otras enfermedades.
 Como la plata, el oro puede formar fuertes amalgamas con
el mercurio que a veces se emplea en empastes dentales.
 Se usa en la electrónica por su conductividad y su poca
reactividad
25
 Una onza de oro puede moldearse en una lámina que cubra
28 m²
 Se calcula que hay 13.7 millones de toneladas de oro en el
mar
 Su color dorado se debe a efectos relativistas sobre sus
orbitales, pero en polvos muy finos puede ser de color
negro, rubi o púrpura.
 El oro se usó en los primeros cables en vez del cobre, pero
fue sustituido por plata debido a los robos que se
producían. Asimismo, cambiaron la plata por cobre por los
robos
26
Roentgenio
Nombre
Número atómico
Masa atómica (g/mol)
Densidad (g/ml)
Estado de oxidación
Electronegatividad
Radio atómico (Å)
Configuración electrónica
E. de ionización (eV)
Punto de ebullición (ºC)
Punto de fusión (ºC)
Descubridor
Unununio
111
272
…
…
…
…
[Rn]5f146d107s1
…
…
…
S. Hoffmann 1994
27
 Su forma natural es desconocido, presuntamente sólido.
Aspecto desconocido, probablemente metálico plateado
blanco o gris.
 Anteriormente llamado unununio.
 Fue descubierto en 1994 por científicos alemanes en
Darmstadt. En noviembre del 2004 recibió el nombre de
“Roentgenio” en honor a Wilhelm Conrad Roentgen (18451923), premio Nobel de Física, descubridor de los rayos X.
 El Roentgenio se obtiene a través del bombardeo de hojas
de bismuto (Bi) con iones de níquel (Ni), decayendo en 1,5
milisegundos.
28
 Bombardearon átomos de bismuto 209 con iones de
níquel 64 con un aparato conocido como acelerador
lineal. Esto produjo tres átomos de “unununio” 272, un
isótopo de una vida media de alrededor de 1,5
milisegundos (0,0015 segundos), y liberación de un
neutrón.
 Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se
descompondrá en otros elementos con tanta rapidez
que no existe razón para estudiar sus efectos en la
salud humana.

209Pb
+ 64Ni → 272Rg + 1n
29
 Son metales
 Presentan brillo y conducen electricidad
 Son muy estables debido a su configuración




electrónica
Presentan su nivel d completo
Son sólidos a temperatura ambiente con excepción del
Hg
Más nobles, aumentando conforme aumenta el
numero atómico
Puntos de ebullición y fusión bajos.
30
Cinc
Nombre
Número atómico
Masa atómica (g/mol)
Densidad (g/ml)
Estado de oxidación
Electronegatividad
Radio atómico (Å)
Configuración electrónica
E. de ionización (eV)
Punto de ebullición (ºC)
Punto de fusión (ºC)
Descubridor
Cinc / Zinc
30
65.37
7.14
+2
1.6
1.38
[Ar] 3d104s2
9.42
906
419.5
Andreas Marggraf 1746
31
 Se conocen 15 isotopos de los cuales solo 5 son estables




( 64, 66, 67, 68 y 70)
Sus principales mena es la blenda (ZnS), su obtención
se basa en tostar el zinc al aire, provocando la
oxidación del mismo:
ZnS (s) + 3/2O2(g)Δ → ZnO(s) + SO2 (g)
Posteriormente es reducido con C para obtener el Zn
puro.
ZnO+ C → Zn +CO
32
Principales reacciones del Zn
 Óxidos:
ZnS(s) +3/2 O2 (g) → ZnO(s) +SO2(g)
 Hidroxido:
Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2
Zn(OH)2(s) + 2H- (ac) → Zn2+ (ac) +2H2O (l)
 Ácidos:
Zn(s) + 2H+ → Zn2+(aq) + H2(g)
33
 Haluros
Zn (s) + 2 HCl (ac) → ZnCl2 (s) + H2 (g)
 Sulfatos
Zn + H2SO4 → ZnSO4 +H2
ZnS + 2O2 → ZnSO4
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 +H2O
 Sulfuros
Zn + S → ZnS
 Reacción con elementos no metálicos
2ZnO + SiO2 → Zn2(SiO4)
 Formación de complejos
[Zn(H2O)4]² + + NH3 œ
→ [Zn(H2O)3(NH3)]² + + H2O
34
 Galvanizaciones
 Aleaciones
 Pinturas
 Pilas alcalinas
 Cementos dentales
35
Cadmio
Nombre
Número atómico
Masa atómica (g/mol)
Densidad (g/ml)
Estado de oxidación
Electronegatividad
Radio atómico (Å)
Configuración electrónica
E. de ionización (eV)
Punto de ebullición (ºC)
Punto de fusión (ºC)
Descubridor
Del latín cadmia “calamina”
48
112.4
8.65
2+,1+(inestable)
1.69
161
[Kr]4d¹⁰5s²
8.99
767.85
321.07
Friedrich Stromeyer (1817)
36
 Metal blanco azulado, dúctil y maleable.
 Toxicidad simililar al mercurio.
 Abundancia en la corteza terrestre: 150 ppm
Isótopos
 6 naturales (108,110,111,112,114 y 116)
 ¹¹⁴Cd mas estable
 27 radioisótopos
37
Obtención
 Se encuentra como residuo en la obtención del zinc
 la greenockita (CdS) es el único mineral que contiene
cadmio aunque no es una fuente comercial
 Haluros
 Hidruros
 Óxidos
 Sulfuros
 Teleruro
 Selenuros
 Nitruros
CdF₂ CdCl ₂
CdH₂
CdO
CdO₂
CdS
CdTe
CdSe
Cd₃N₂
CdBr₂ CdI₂
38
 En Combustión
2Cd(s) + O2(g) → 2CdO(s)
 Halogenuros
Cd(s) + F2(g) → CdF2(s)
Cd(s) + Br2(g) → CdBr2(s)
Cd(s) + I2(g) → CdI2(s)
 Ácidos
Cd(s) + H2SO4(aq) → Cd2+(aq) + SO42-(aq) + H2(g)
CdO + 2HNO3 → Cd(NO3)2 + H2O
CdCO3 + 2 HNO3 → Cd(NO3)2 + CO2 + H2O
Cd + 4 HNO3 → 2 NO2 + 2 H2O + Cd(NO3)2
 Bases: No reacciona con bases acuosas
 Agua : No reacciona con agua
39





El CdS se usa como pigmento amarillo
Es un componente de las baterías Ni-Cd
Se usa como protector en reactores nucleares
Fabricación de lásers de helio-cadmio
Sulfuros,teleruros y selenuros se usan como
semiconductores
 Barras de soldadura
 Protecciones contra la corrosión
 Disminuye el punto de fusión de otros metales en una
aleación
40
Mercurio
Nombre
Número atómico
Masa atómica (g/mol)
Densidad (g/ml)
Estado de oxidación
Electronegatividad
Radio atómico (Å)
Configuración electrónica
E. de ionización (eV)
Punto de ebullición (ºC)
Punto de fusión (ºC)
Descubridor
hydrargyros
80
200,59
16.6
2
1.9
1,57
[Xe]4f145d106s2
10.51
357
-38.4
…
41
 Siete isótopos naturales:
196-Hg , 198-Hg, 199-Hg, 200-Hg, 201-Hg, 202-Hg, 204-Hg.
 Veintisiete inestables, cuyos períodos de semidesintegración
oscilan entre los 0.2 segundos 177-Hg y los 444 años 194-Hg
 Es un metal pesado plateado que a temperatura ambiente es un
líquido inodoro.
 No es buen conductor del calor comparado con otros metales,
aunque es buen conductor de la electricidad.
 Se alea fácilmente con muchos otros metales como el oro o la
plata produciendo amalgamas, pero no con el hierro.
 Cuando aumenta su temperatura-por encima del los 40 °C -
produce vapores tóxicos y corrosivos.
42
 En sus compuestos, el mercurio se encuentra en los estados de
oxidación +2, +1; por ejemplo, HgCl2, Hg2Cl2 o Hg3(AsF6)2.
 Se encuentra comúnmente como su sulfuro
HgS, con frecuencia como rojo de cinabrio
y con menos abundancia como
metacinabrio negro.
 Un mineral menos común es el
cloruro de mercurio(I)
 La tensión superficial de mercurio líquido es de
484dinas/cm³, seis veces mayor que la del agua en contacto
con el aire. Por consiguiente, el mercurio no puede mojar
ninguna superficie con la cual esté en contacto.
43
 Enchufes, interruptores, lámparas fluorescentes y como
catalizador.
 Antiguamente se usaba también para la fabricación de
espejos y en instrumentos de medición principalmente
termómetros ( en los países de la Unión Europea está
prohibido con este último fin desde el 3 de abril de 2009)
44
 Compuesto en los empastes de muelas, pero
que ha sido sustituido hace poco tiempo (en
los países más desarrollados), por el bismuto
de propiedades semejantes, ligeramente
menos tóxico.
 En medicina:
mercoquinol (oxiquinolinsulfonato de
mercurio)
hidrargirol (parafeniltoniato o
parafenolsulfonato de mercurio)
 MERTHIOLATE “El thiomersal”
(C9H9HgNaO2S)
45
Copernicio
Nombre
Número atómico
Masa atómica (g/mol)
Densidad (g/ml)
Estado de oxidación
Electronegatividad
Radio atómico (Å)
Configuración electrónica
E. de ionización (eV)
Punto de ebullición (ºC)
Punto de fusión (ºC)
Descubridor
Ununbio
112
277
…
…
…
…
[Rn]5f146d107s2
…
…
…
S. Hofmann, V. Ninov y F.P.
Hessbuger en 1996
46
 Su apariencia física no se conoce aún, pero podría
hacerse, sabiendo que por ahora el isótopo conocido,
de 285 de masa atómica, tiene una vida media de unos
0,24 milisegundos.
 A principios de 2009, la IUPAC confirmó oficialmente
el descubrimiento por el laboratorio GSI
Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (Centro
de investigación de Iones Pesados) en Darmstadt.
47
 En julio de 2009 el grupo del profesor Sigurd Hofmann
propuso el nombre Copernicio y el símbolo Cp en
honor del científico y astrónomo Nicolás Copérnico
(1473-1543).
 No obstante, se cambió el posible símbolo Cp, por Cn,
ya que el símbolo estaba antiguamente asociado al
cassiopium (cuyo nombre oficial es lutecio [Lu]); y,
además, en química orgánica ya existe el símbolo Cp,
que indica el ciclopentadieno. Por tanto, el 19 de
febrero de 2010 la IUPAC expuso oficialmente la
denominación y el símbolo del elemento 112.

208Pb
+ 70Zn → 277Cn + 1n
48
 Este elemento, que en realidad fue descubierto en 1996,
confirmando su existencia, aunque sólo han conseguido
producir, literalmente, cuatro átomos de él.
 Hofmann y su equipo fueron capaces de producir por
primera vez el Copernicio en el GSI, el 9 de febrero de 1996.
Usando los 100 metros del gran acelerador GSI (un
acelerador de partículas), que disparaba iones de zinc sobre
una lámina de plomo. La fusión de los núcleos atómicos de
ambos elementos producía un átomo del nuevo elemento
112. Sin embargo, el átomo únicamente se mantenía estable
durante una fracción de segundo.
49
Referencias






http://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/zn.html
http://www.eco-usa.net/toxics/quimicos-s/zinc.shtml
http://webelements.com/
Rayner-Canham, G. , Química Inorgánica Descriptiva, México, Pearson Educación, 2000.
Wulfsberg, G. , Principles of Descriptive Inorganic Chemistry, Mill Valley, Ca., University
Science Books, 1991.
Cotton, F.A., Wilkinson,G., Murillo, C.A., Bochmann, M. , Advanced Inorganic Chemistry, New
York, John Wiley & Sons, Inc, 1999.
50