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Metal post-transición

Extracto de la tabla periódica que muestra la ubicación de los metales postransicionales. El Zn , el Cd y el Hg a veces se consideran metales postransicionales en lugar de metales de transición . La línea discontinua es la línea divisoria tradicional entre metales y no metales . Los símbolos de los elementos comúnmente reconocidos como metaloides están en cursiva. No se ha confirmado el estado de los elementos 110 a 118.
^ El aluminio en ocasiones no se considera un metal post-transición debido a su ausencia de electrones d
† El polonio a veces se considera un metaloide
‡ El astato se considera ampliamente un no metal o, con menos frecuencia, un metaloide, pero se ha predicho que es un metal

Los elementos metálicos de la tabla periódica ubicados entre los metales de transición a su izquierda y los metaloides no metálicos químicamente débiles a su derecha han recibido muchos nombres en la literatura, como metales postransicionales , metales pobres , otros metales , metales del bloque p y metales químicamente débiles . El nombre más común, metales postransicionales , se utiliza generalmente en este artículo.

Físicamente, estos metales son blandos (o quebradizos), tienen poca resistencia mecánica y, por lo general, tienen puntos de fusión más bajos que los de los metales de transición. Al estar cerca del límite metal-no metal , sus estructuras cristalinas tienden a mostrar efectos de enlace covalente o direccional , y generalmente tienen mayor complejidad o menos vecinos más cercanos que otros elementos metálicos.

Químicamente se caracterizan, en distintos grados, por la tendencia a formar enlaces covalentes, anfoterismo ácido-base y la formación de especies aniónicas como aluminatos , estannatos y bismutatos (en el caso del aluminio , estaño y bismuto, respectivamente). También pueden formar fases Zintl (compuestos semimetálicos formados entre metales altamente electropositivos y metales moderadamente electronegativos o metaloides).

Elementos aplicables

Diagrama de dispersión de los valores de electronegatividad y puntos de fusión de los metales (hasta el fermio, elemento 100) y algunos elementos limítrofes (Ge, As, Se, Sb, Te, At). Los elementos categorizados por algunos autores como metales post-transición se distinguen por sus valores de electronegatividad relativamente altos y puntos de fusión relativamente bajos (Pt es anómalo en este sentido). La alta electronegatividad corresponde a un carácter no metálico creciente; [1] la baja temperatura de fusión corresponde a fuerzas de cohesión más débiles entre los átomos y una resistencia mecánica reducida. [2] La geografía del diagrama coincide en términos generales con la de la tabla periódica. Comenzando desde la parte inferior izquierda y siguiendo en el sentido de las agujas del reloj, los metales alcalinos son seguidos por los metales alcalinotérreos más pesados ; las tierras raras y los actínidos (Sc, Y y los lantánidos se tratan aquí como tierras raras); metales de transición con valores de electronegatividad y puntos de fusión intermedios; los metales refractarios ; los metales del grupo del platino ; y los metales de acuñación (las tres últimas categorías son subcategorías de la categoría más amplia de metales de transición que ocupan los grupos 3 a 12 de la tabla periódica). La mayor electronegatividad del Be y el Mg y el punto de fusión más alto del Be distancian a estos metales alcalinotérreos ligeros de sus congéneres más pesados. Esta separación se extiende a otras diferencias en el comportamiento físico y químico entre los metales alcalinotérreos ligeros y más pesados. [n 1]

Los metales post-transicionales se ubican en la tabla periódica entre los metales de transición a su izquierda y los metaloides no metálicos o no metales químicamente débiles a su derecha. Generalmente se incluyen en esta categoría: los metales del grupo 13-16 en los periodos 4-6, a saber , galio , indio y talio , estaño y plomo , bismuto y polonio ; y aluminio , un metal del grupo 13 en el periodo 3.

Se pueden ver en la parte inferior derecha en el gráfico adjunto de valores de electronegatividad y puntos de fusión.

Los límites de la categoría no son necesariamente claros ya que hay cierta superposición de propiedades con categorías adyacentes (como ocurre con los esquemas de clasificación en general). [5]

Algunos elementos que de otro modo se contabilizan como metales de transición a veces se cuentan como metales post-transición, a saber, el metal del grupo 10 platino ; los metales de acuñación del grupo 11 cobre , plata y oro ; y, más a menudo, los metales del grupo 12 zinc , cadmio y mercurio . [n 2]

De manera similar, algunos elementos que de otra manera se contabilizan como metaloides o no metales a veces se cuentan como metales post-transición, a saber , germanio , arsénico , selenio , antimonio , telurio y polonio (de los cuales el germanio, el arsénico, el antimonio y el telurio generalmente se consideran metaloides). Se ha predicho que el astato , que generalmente se clasifica como un no metal o un metaloide, tiene una estructura cristalina metálica. Si es así, sería un metal post-transición.

Los elementos 112–118 ( copernicio , nihonio , flerovio , moscovio , livermorio , tenesino y oganesón ) pueden ser metales post-transición; no se han sintetizado cantidades suficientes de ellos para permitir una investigación suficiente de sus propiedades físicas y químicas reales.

Razón fundamental

La naturaleza metálica disminuida de los metales post-transición es atribuible en gran medida al aumento de la carga nuclear a lo largo de la tabla periódica, de izquierda a derecha. [8] El aumento de la carga nuclear es parcialmente compensado por un número creciente de electrones, pero como estos están distribuidos espacialmente, cada electrón adicional no apantalla completamente cada aumento sucesivo de la carga nuclear, y por lo tanto, este último domina. [9] Con algunas irregularidades, los radios atómicos se contraen, las energías de ionización aumentan, [8] menos electrones se vuelven disponibles para el enlace metálico, [10] y "los iones [se vuelven] más pequeños y más polarizantes y más propensos a la covalencia". [11] Este fenómeno es más evidente en los metales post-transición del período 4-6, debido al apantallamiento ineficiente de sus cargas nucleares por sus configuraciones electrónicas d 10 y (en el caso de los metales del período 6) f 14 ; [12] el poder de apantallamiento de los electrones disminuye en la secuencia s > p > d > f. Las reducciones en el tamaño atómico debido a la interjección de los bloques d y f se denominan, respectivamente, " contracción del bloque d " o "escandide " [n 3] y " contracción del lantánido ". [13] Los efectos relativistas también "incrementan la energía de enlace", y por lo tanto la energía de ionización, de los electrones en "la capa 6s en el oro y el mercurio, y la capa 6p en elementos posteriores del período 6". [14]

Química descriptiva

Grupo 10

Cristales de platino

El platino es un metal moderadamente duro (MH 3,5) de baja resistencia mecánica, con una estructura cúbica centrada en las caras y compacta (BCN 12). Comparado con otros metales de esta categoría, tiene un punto de fusión inusualmente alto (2042 K frente a 1338 para el oro). El platino es más dúctil que el oro, la plata o el cobre, siendo así el más dúctil de los metales puros, pero es menos maleable que el oro. Al igual que el oro, el platino es un elemento calcófilo en términos de su presencia en la corteza terrestre, prefiriendo formar enlaces covalentes con el azufre. [17] Se comporta como un metal de transición en sus estados de oxidación preferidos de +2 y +4. Hay muy poca evidencia de la existencia de iones metálicos simples en medios acuosos; [18] la mayoría de los compuestos de platino son complejos de coordinación (covalentes). [19] El óxido (PtO 2 ) es anfótero, con propiedades ácidas predominantes; Se puede fusionar con hidróxidos alcalinos (MOH; M = Na, K) u óxido de calcio (CaO) para dar platinatos aniónicos, como Na 2 PtO 3 rojo y K 2 PtO 3 verde . El óxido hidratado se puede disolver en ácido clorhídrico para dar el hexaclorometalato (IV), H 2 PtCl 6 . [20]

Al igual que el oro, que puede formar compuestos que contienen el ion aururo -1, el platino puede formar compuestos que contienen iones platinuro, como las fases Zintl BaPt, Ba 3 Pt 2 y Ba 2 Pt, siendo el primer metal de transición (inequívoco) en hacerlo. [21]

El darmstadtio debería ser similar a su homólogo más ligero, el platino. Se espera que tenga una estructura cúbica centrada en el cuerpo y compacta. Debería ser un metal muy denso, con una densidad de 26-27 g/cm 3 que supera a todos los elementos estables. Se espera que la química del darmstadtio esté dominada por los estados de oxidación +2 y +4, similares al platino. El óxido de darmstadtio (IV) (DsO 2 ) debería ser anfótero y el óxido de darmstadtio (II) (DsO) básico, exactamente análogo al platino. También debería haber un estado de oxidación +6, similar al platino. El darmstadtio debería ser un metal muy noble: se espera que el potencial de reducción estándar para el par Ds 2+ /Ds sea +1,7 V, más que los +1,52 V para el par Au 3+ /Au.

Grupo 11

Los metales del grupo 11 se clasifican típicamente como metales de transición, dado que pueden formar iones con capas d incompletas. Físicamente, tienen puntos de fusión relativamente bajos y valores altos de electronegatividad asociados con los metales post-transición. "La subcapa d llena y el electrón s libre de Cu, Ag y Au contribuyen a su alta conductividad eléctrica y térmica . Los metales de transición a la izquierda del grupo 11 experimentan interacciones entre los electrones s y la subcapa d parcialmente llena que reducen la movilidad de los electrones". [22] Químicamente, los metales del grupo 11 en sus estados de valencia +1 muestran similitudes con otros metales post-transición; [23] ocasionalmente se clasifican como tales. [24]

El cobre es un metal blando (MH 2,5–3,0) [25] con baja resistencia mecánica. [26] Tiene una estructura cúbica centrada en las caras y compacta (BCN 12). [27] El cobre se comporta como un metal de transición en su estado de oxidación preferido de +2. Los compuestos estables en los que el cobre está en su estado de oxidación menos preferido de +1 (Cu2O , CuCl, CuBr, CuI y CuCN, por ejemplo) tienen un carácter covalente significativo. [28] El óxido ( CuO ) es anfótero, con propiedades básicas predominantes; se puede fusionar con óxidos alcalinos (M2O ; M = Na, K) para dar oxicupratos aniónicos (M2CuO2 ). [29] El cobre forma fases Zintl como Li7CuSi2 [30] y M3Cu3Sb4 ( M = Y , La , Ce , Pr , Nd , Sm , Gd, Tb, Dy, Ho o Er). [31]

La plata es un metal blando (MH 2,5–3) [32] con baja resistencia mecánica. [33] Tiene una estructura cúbica centrada en las caras y compacta (BCN 12). [34] La química de la plata está dominada por su estado de valencia +1 en el que muestra propiedades físicas y químicas generalmente similares a los compuestos de talio, un metal del grupo principal, en el mismo estado de oxidación. [35] Tiende a unirse covalentemente en la mayoría de sus compuestos. [36] El óxido (Ag 2 O) es anfótero, predominando las propiedades básicas. [37] La ​​plata forma una serie de oxoargentatos (M 3 AgO 2 , M = Na, K, Rb). [38] Es un constituyente de fases Zintl como Li 2 AgM (M = Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn o Pb) [39] e Yb 3 Ag 2 . [40]

El oro es un metal blando (MH 2,5–3) [41] que se deforma fácilmente. [42] Tiene una estructura cúbica centrada en las caras y compacta (BCN 12). [34] La química del oro está dominada por su estado de valencia +3; todos estos compuestos de oro presentan enlaces covalentes, [43] al igual que sus compuestos estables +1. [44] El óxido de oro (Au 2 O 3 ) es anfótero, con propiedades ácidas predominantes; forma hidroxoauratos aniónicos M[Au(OH) 4 ] , donde M = Na, K, ½Ba, Tl; y auratos como NaAuO 2 . [45] El oro es un componente de las fases Zintl como M 2 AuBi (M = Li o Na); [46] Li 2 AuM (M = In, Tl, Ge, Pb, Sn) [47] y Ca 5 Au 4 . [40]

Se espera que el roentgenio sea similar a su homólogo más ligero, el oro, en muchos sentidos. Se espera que tenga una estructura cúbica centrada en el cuerpo y compacta. Debería ser un metal muy denso, con una densidad de 22–24 g/cm 3 similar a la del osmio y el iridio , los elementos estables más densos. Se espera que la química del roentgenio esté dominada por el estado de valencia +3, de manera similar al oro, en el que debería comportarse de manera similar como un metal de transición. El óxido de roentgenio (Rg 2 O 3 ) debería ser anfótero; también deberían existir compuestos estables en los estados de valencia −1, +1 y +5, exactamente análogos al oro. De manera similar, se espera que el roentgenio sea un metal muy noble: se espera que el potencial de reducción estándar para el par Rg 3+ /Rg sea +1,9 V, más que los +1,52 V para el par Au 3+ /Au. Se espera que el catión [Rg(H 2 O) 2 ] + sea el más blando entre los cationes metálicos. Debido a la estabilización relativista de la subcapa 7s, se espera que el roentgenio tenga una subcapa s completa y una subcapa d parcialmente llena, en lugar del electrón s libre y la subcapa d completa del cobre, la plata y el oro.

Grupo 12

En relación con los metales del grupo 12 (zinc, cadmio y mercurio), Smith [48] observó que "los autores de libros de texto siempre han tenido dificultades para tratar estos elementos". Hay una reducción abrupta y significativa del carácter metálico físico del grupo 11 al grupo 12. [49] Su química es la de los elementos del grupo principal. [50] Una encuesta de libros de química de 2003 mostró que se los trataba como metales de transición o elementos del grupo principal en una base de aproximadamente 50/50. [6] [n 5] El Libro Rojo de la IUPAC señala que, aunque los elementos del grupo 3−12 se denominan comúnmente elementos de transición, los elementos del grupo 12 no siempre se incluyen. [52] Los elementos del grupo 12 no satisfacen la definición de metal de transición del Libro de Oro de la IUPAC . [53] [n 6]

El zinc es un metal blando (MH 2,5) con malas propiedades mecánicas. [55] Tiene una estructura cristalina (BCN 6+6) que está ligeramente distorsionada de la ideal. Muchos compuestos de zinc tienen un carácter marcadamente covalente. [56] El óxido e hidróxido de zinc en su estado de oxidación preferido de +2, es decir, ZnO y Zn(OH) 2 , son anfóteros; [57] forma cincatos aniónicos en soluciones fuertemente básicas. [58] El zinc forma fases Zintl como LiZn , NaZn 13 y BaZn 13 . [59] El zinc altamente purificado, a temperatura ambiente, es dúctil. [60] Reacciona con aire húmedo para formar una fina capa de carbonato que evita una mayor corrosión. [61]

El cadmio es un metal blando y dúctil (MH 2.0) que sufre una deformación sustancial , bajo carga, a temperatura ambiente. [62] Al igual que el zinc, tiene una estructura cristalina (BCN 6+6) que está ligeramente distorsionada de la ideal. Los haluros de cadmio, con excepción del fluoruro, exhiben una naturaleza sustancialmente covalente. [63] Los óxidos de cadmio en su estado de oxidación preferido de +2, a saber, CdO y Cd(OH) 2 , son débilmente anfóteros; forma cadmatos en soluciones fuertemente básicas. [64] El cadmio forma fases Zintl como LiCd, RbCd 13 y CsCd 13 . [59] Cuando se calienta en el aire a unos pocos cientos de grados, el cadmio representa un peligro de toxicidad debido a la liberación de vapor de cadmio; Cuando se calienta hasta su punto de ebullición en el aire (justo por encima de 1000 K; 725 C; 1340 F; acero CF ~2700 K; 2425 C; 4400 F), [65] el vapor de cadmio se oxida, "con una llama de color amarillo rojizo, dispersándose como un aerosol de partículas de CdO potencialmente letales". [62] Por lo demás, el cadmio es estable en el aire y en el agua, en condiciones ambientales, protegido por una capa de óxido de cadmio.

El mercurio es un líquido a temperatura ambiente. Tiene el enlace metálico más débil de todos, como lo indican su energía de enlace (61 kJ/mol) y punto de fusión (−39 °C) que, en conjunto, son los más bajos de todos los elementos metálicos. [66] [n 7] El mercurio sólido (MH 1,5) [67] tiene una estructura cristalina distorsionada, [68] con enlace metálico-covalente mixto, [69] y un BCN de 6. "Todos los metales [del Grupo 12], pero especialmente el mercurio, tienden a formar compuestos covalentes en lugar de iónicos". [70] El óxido de mercurio en su estado de oxidación preferido (HgO; +2) es débilmente anfótero, al igual que el sulfuro congénere HgS. [71] Forma tiomercuratos aniónicos (como Na 2 HgS 2 y BaHgS 3 ) en soluciones fuertemente básicas. [72] [n 8] Forma o es parte de fases de Zintl como NaHg y K 8 In 10 Hg. [73] El mercurio es un metal relativamente inerte, que muestra poca formación de óxido a temperatura ambiente. [74]

Se espera que el copernicio sea líquido a temperatura ambiente, aunque los experimentos hasta ahora no han logrado determinar su punto de ebullición con la precisión suficiente para probarlo. Al igual que su congénere más ligero, el mercurio, muchas de sus propiedades singulares se derivan de su configuración electrónica de capa cerrada d 10 s 2 , así como de fuertes efectos relativistas. Su energía cohesiva es incluso menor que la del mercurio y probablemente solo sea mayor que la del flerovio. Se espera que el copernicio sólido cristalice en una estructura cúbica centrada en el cuerpo y tenga una densidad de aproximadamente 14,7 g/cm 3 , que disminuye a 14,0 g/cm 3 al fundirse, que es similar a la del mercurio (13,534 g/cm 3 ). Se espera que la química del copernicio esté dominada por el estado de oxidación +2, en el que se comportaría como un metal post-transición similar al mercurio, aunque la estabilización relativista de los orbitales 7s significa que este estado de oxidación implica la renuncia a electrones 6d en lugar de 7s. Una desestabilización relativista concurrente de los orbitales 6d debería permitir estados de oxidación más altos, como +3 y +4, con ligandos electronegativos, como los halógenos. Se espera un potencial de reducción estándar muy alto de +2,1 V para el par Cn2 + /Cn. De hecho, el copernicio en masa puede incluso ser un aislante con una brecha de banda de 6,4±0,2 V, lo que lo haría similar a los gases nobles como el radón , aunque anteriormente se había predicho que el copernicio sería un semiconductor o un metal noble. Se espera que el óxido de copernicio (CnO) sea predominantemente básico.

Grupo 13

El aluminio a veces se considera [75] o no [76] como un metal post-transicional. Tiene un núcleo de gas noble [Ne] bien protegido en lugar del núcleo [Ar]3d 10 , [Kr]4d 10 o [Xe]4f 14 5d 10 menos protegido de los metales post-transicionales. El pequeño radio del ion aluminio combinado con su alta carga lo convierten en una especie fuertemente polarizante, propensa a la covalencia. [77]

El aluminio en forma pura es un metal blando (MH 3.0) con baja resistencia mecánica. [78] Tiene una estructura compacta (BCN 12) que muestra alguna evidencia de enlace parcialmente direccional. [79] [n 9] Tiene un punto de fusión bajo y una alta conductividad térmica. Su resistencia se reduce a la mitad a 200 °C, y para muchas de sus aleaciones es mínima a 300 °C. [81] Las últimas tres propiedades del aluminio limitan su uso a situaciones en las que no se requiere protección contra incendios, [82] o requieren la provisión de una mayor protección contra incendios. [83] [n 10] Se une covalentemente en la mayoría de sus compuestos; [87] tiene un óxido anfótero; y puede formar aluminatos aniónicos. [58] El aluminio forma fases Zintl como LiAl, Ca 3 Al 2 Sb 6 y SrAl 2 . [88] Una fina capa protectora de óxido confiere un grado razonable de resistencia a la corrosión. [89] Es susceptible al ataque en condiciones de pH bajo (<4) y alto (>8,5), [90] [n 11] un fenómeno que es generalmente más pronunciado en el caso del aluminio de pureza comercial y las aleaciones de aluminio. [96] Dadas muchas de estas propiedades y su proximidad a la línea divisoria entre metales y no metales , el aluminio se clasifica ocasionalmente como un metaloide. [n 12] A pesar de sus deficiencias, tiene una buena relación resistencia-peso y una excelente ductilidad; su resistencia mecánica se puede mejorar considerablemente con el uso de aditivos de aleación; su altísima conductividad térmica se puede aprovechar en disipadores de calor e intercambiadores de calor ; [97] y tiene una alta conductividad eléctrica. [n 13] A temperaturas más bajas, el aluminio aumenta su resistencia a la deformación (como lo hacen la mayoría de los materiales) mientras mantiene la ductilidad (como lo hacen generalmente los metales cúbicos centrados en las caras ). [99] Químicamente, el aluminio a granel es un metal fuertemente electropositivo , con un alto potencial de electrodo negativo . [100] [n.º 14]

El galio es un metal blando y quebradizo (MH 1,5) que se funde a sólo unos pocos grados por encima de la temperatura ambiente. [102] Tiene una estructura cristalina inusual que presenta un enlace covalente metálico mixto y una baja simetría [102] (BCN 7, es decir, 1+2+2+2). [103] Se une covalentemente en la mayoría de sus compuestos, [104] tiene un óxido anfótero; [105] y puede formar galatos aniónicos. [58] El galio forma fases Zintl como Li 2 Ga 7 , K 3 Ga 13 e YbGa 2 . [106] Se oxida lentamente en aire húmedo en condiciones ambientales; una película protectora de óxido evita una mayor corrosión. [107]

El indio es un metal blando, altamente dúctil (MH 1.0) con una baja resistencia a la tracción. [108] [109] Tiene una estructura cristalina parcialmente distorsionada (BCN 4+8) asociada con átomos ionizados de forma incompleta. [110] La tendencia del indio a "... formar compuestos covalentes es una de las propiedades más importantes que influyen en su comportamiento electroquímico". [111] Los óxidos de indio en su estado de oxidación preferido de +3, a saber, In 2 O 3 e In(OH) 3 son débilmente anfóteros; forma indatos aniónicos en soluciones fuertemente básicas. [112] El indio forma fases Zintl como LiIn, Na 2 In y Rb 2 In 3 . [113] El indio no se oxida en el aire en condiciones ambientales. [109]

El talio es un metal blando y reactivo (MH 1,0), tanto que no tiene usos estructurales. [114] Tiene una estructura cristalina compacta (BCN 6+6) pero una distancia interatómica anormalmente grande que se ha atribuido a la ionización parcial de los átomos de talio. [115] Aunque los compuestos en el estado de oxidación +1 (principalmente iónico) son los más numerosos, el talio tiene una química apreciable en el estado de oxidación +3 (principalmente covalente), como se ve en sus calcogenuros y trihaluros. [116] Este y el aluminio son los únicos elementos del Grupo 13 que reaccionan con el aire a temperatura ambiente, formando lentamente el óxido anfótero Tl 2 O 3 . [117] [118] Forma talatos aniónicos como Tl 3 TlO 3 , Na 3 Tl(OH) 6 , NaTlO 2 y KTlO 2 , [118] y está presente como el anión Tl − talido en el compuesto CsTl. [119] El talio forma fases Zintl, como Na 2 Tl, Na 2 K 21 Tl 19 , CsTl y Sr 5 Tl 3 H. [120]

Se espera que el nihonio tenga una estructura cristalina compacta hexagonal, aunque basada en la extrapolación de las de los elementos más ligeros del grupo 13: se espera que su densidad sea de alrededor de 16 g/cm 3 . Se predice un potencial de electrodo estándar de +0,6 V para el par Nh + /Nh. La estabilización relativista de los electrones 7s es muy alta y, por lo tanto, el nihonio debería formar predominantemente el estado de oxidación +1; sin embargo, como para el copernicio, el estado de oxidación +3 debería ser alcanzable. Debido al cierre de la capa en el flerovio causado por el acoplamiento espín-órbita, el nihonio también tiene un electrón 7p menos de una capa cerrada y, por lo tanto, formaría un estado de oxidación −1; en los estados de oxidación +1 y −1, el nihonio debería mostrar más similitudes con el astato que con el talio. Se espera que el ion Nh + también tenga algunas similitudes con el ion Ag + , particularmente en su propensión a la complejación. Se espera que el óxido de nihonio (Nh 2 O) sea anfótero.

Grupo 14

El germanio es un elemento semimetálico duro (MH 6) y muy frágil. [121] Originalmente se pensaba que era un metal poco conductor [122] pero tiene la estructura de banda electrónica de un semiconductor . [123] El germanio suele considerarse un metaloide en lugar de un metal. [124] Al igual que el carbono (como el diamante) y el silicio, tiene una estructura cristalina tetraédrica covalente (BCN 4). [125] Los compuestos en su estado de oxidación preferido de +4 son covalentes. [126] El germanio forma un óxido anfótero, GeO 2 [127] y germanatos aniónicos, como Mg 2 GeO 4 . [ cita requerida ] Forma fases Zintl como LiGe, K 8 Ge 44 y La 4 Ge 3 . [128]

El estaño es un metal blando, excepcionalmente [129] débil (MH 1,5); [n 15] una varilla de 1 cm de espesor se doblará fácilmente bajo una leve presión de los dedos. [129] Tiene una estructura cristalina coordinada irregularmente (BCN 4+2) asociada con átomos ionizados de forma incompleta. [110] Todos los elementos del Grupo 14 forman compuestos en los que están en el estado de oxidación +4, predominantemente covalente; incluso en el estado de oxidación +2, el estaño generalmente forma enlaces covalentes. [131] Los óxidos de estaño en su estado de oxidación preferido de +2, a saber, SnO y Sn(OH) 2 , son anfóteros; [132] forma estannitas en soluciones fuertemente básicas. [58] Por debajo de los 13 °C (55,4 °F) el estaño cambia su estructura y se convierte en "estaño gris", que tiene la misma estructura que el diamante, el silicio y el germanio (BCN 4). Esta transformación hace que el estaño ordinario se desmorone y se desintegre ya que, además de ser frágil, el estaño gris ocupa más volumen debido a que tiene una estructura de empaquetamiento cristalino menos eficiente. El estaño forma fases Zintl como Na 4 Sn , BaSn , K 8 Sn 25 y Ca 31 Sn 20 . [133] Tiene buena resistencia a la corrosión en el aire debido a que forma una fina capa protectora de óxido. El estaño puro no tiene usos estructurales. [134] Se utiliza en soldaduras sin plomo y como agente endurecedor en aleaciones de otros metales, como cobre, plomo, titanio y zinc. [135]

El plomo es un metal blando (MH 1,5, pero se endurece cerca del punto de fusión) que, en muchos casos, [136] no puede soportar su propio peso. [137] Tiene una estructura compacta (BCN 12) pero una distancia interatómica anormalmente grande que se ha atribuido a la ionización parcial de los átomos de plomo. [115] [138] Forma un dióxido semicovalente PbO 2 ; un sulfuro PbS con enlace covalente; haluros con enlace covalente; [139] y una gama de compuestos organoplomos con enlace covalente como el mercaptano de plomo (II) Pb(SC 2 H 5 ) 2 , el tetraacetato de plomo Pb(CH 3 CO 2 ) 4 , y el otrora común aditivo antidetonante, el tetraetilo de plomo (CH 3 CH 2 ) 4 Pb . [140] El óxido de plomo en su estado de oxidación preferido (PbO; +2) es anfótero; [141] forma plumbatos aniónicos en soluciones fuertemente básicas. [58] El plomo forma fases Zintl como CsPb , Sr 31 Pb 20 , La 5 Pb 3 N e Yb 3 Pb 20 . [142] Tiene una resistencia a la corrosión de razonable a buena; en aire húmedo forma una capa gris mixta de óxido, carbonato y sulfato que impide una mayor oxidación. [143]

Se espera que el flerovio sea un metal líquido debido a que el acoplamiento espín-órbita "desgarra" la subcapa 7p, de modo que su configuración de valencia 7s 2 7p 1/2 2 forma una capa cuasi cerrada similar a las del mercurio y el copernicio. El flerovio sólido debería tener una estructura cúbica centrada en las caras y ser un metal bastante denso, con una densidad de alrededor de 14 g/cm 3 . Se espera que el flerovio tenga un potencial de electrodo estándar de +0,9 V para el par Fl 2+ /Fl. Se espera que el óxido de flerovio (FlO) sea anfótero, formando flerovatos aniónicos en soluciones básicas.

Grupo 15

El arsénico es un elemento semimetálico moderadamente duro (MH 3,5) y frágil. Se lo considera comúnmente un metaloide, o por algunos otros autores como un metal o un no metal. Presenta una conductividad eléctrica pobre que, como un metal, disminuye con la temperatura. Tiene una estructura cristalina relativamente abierta y parcialmente covalente (BCN 3+3). El arsénico forma enlaces covalentes con la mayoría de los demás elementos. El óxido en su estado de oxidación preferido (As 2 O 3 , +3) es anfótero, [n 16] como lo es el oxoácido correspondiente en solución acuosa (H 3 AsO 3 ) y el sulfuro congénere (As 2 S 3 ). El arsénico forma una serie de arseniatos aniónicos como Na 3 AsO 3 y PbHAsO 4 , y fases Zintl como Na 3 As, Ca 2 As y SrAs 3 .

El antimonio es un elemento semimetálico blando (MH 3,0) y quebradizo. Se lo considera comúnmente un metaloide, o por algunos otros autores como un metal o un no metal. Presenta una conductividad eléctrica pobre que, como un metal, disminuye con la temperatura. Tiene una estructura cristalina relativamente abierta y parcialmente covalente (BCN 3+3). El antimonio forma enlaces covalentes con la mayoría de los demás elementos. El óxido en su estado de oxidación preferido (Sb 2 O 3 , +3) es anfótero. El antimonio forma una serie de antimonitos y antimonatos aniónicos como NaSbO 2 y AlSbO 4 , y fases Zintl como K 5 Sb 4 , Sr 2 Sb 3 y BaSb 3 .

El bismuto es un metal blando (MH 2,5) que es demasiado frágil para cualquier uso estructural. [146] Tiene una estructura cristalina abierta (BCN 3+3) con enlaces intermedios entre metálicos y covalentes. [147] Para un metal, tiene una conductividad eléctrica y térmica excepcionalmente baja. [148] La mayoría de los compuestos ordinarios de bismuto son de naturaleza covalente. [149] El óxido, Bi 2 O 3 es predominantemente básico pero actuará como un ácido débil en KOH cálido y muy concentrado. [150] También se puede fusionar con hidróxido de potasio en el aire, lo que da como resultado una masa marrón de bismutato de potasio. [151] La química de la solución de bismuto se caracteriza por la formación de oxianiones; [152] forma bismutatos aniónicos en soluciones fuertemente básicas. [ cita requerida ] El bismuto forma fases Zintl como NaBi, [153] Rb 7 In 4 Bi 6 [154] y Ba 11 Cd 8 Bi 14 . [155] Bailar et al. [156] se refieren al bismuto como "el metal menos "metálico" en sus propiedades físicas" dada su naturaleza frágil (y posiblemente) "la conductividad eléctrica más baja de todos los metales". [n 17]

Se espera que el moscovio sea un metal bastante reactivo. Se espera un potencial de reducción estándar de −1,5 V para el par Mc + /Mc. Esta mayor reactividad es consistente con la capa casi cerrada del flerovio y el comienzo de una nueva serie de elementos con el llenado de la subcapa 7p 3/2 débilmente unida , y es bastante diferente de la nobleza relativa del bismuto. Al igual que el talio, el moscovio debería tener un estado de oxidación +1 común y un estado de oxidación +3 menos común, aunque sus estabilidades relativas pueden cambiar dependiendo de los ligandos complejantes o del grado de hidrólisis. El óxido de moscovio (I) (Mc 2 O) debería ser bastante básico, como el del talio, mientras que el óxido de moscovio (III) (Mc 2 O 3 ) debería ser anfótero, como el del bismuto.

Grupo 16

El selenio es un elemento semimetálico blando (MH 2,0) y quebradizo. Se considera comúnmente un no metal, pero a veces se lo considera un metaloide o incluso un metal pesado . El selenio tiene una estructura cristalina poliatómica hexagonal (CN 2 ). Es un semiconductor con una brecha de banda de 1,7 eV y un fotoconductor, lo que significa que su conductividad eléctrica aumenta un millón de veces cuando se ilumina. El selenio forma enlaces covalentes con la mayoría de los demás elementos, y puede formar seleniuros iónicos con metales altamente electropositivos. El óxido común de selenio ( SeO 3 ) es fuertemente ácido. El selenio forma una serie de selenitos y selenatos aniónicos como Na 2 SeO 3 , Na 2 Se 2 O 5 y Na 2 SeO 4 , [158] así como fases Zintl como Cs 4 Se 16 . [159]

El telurio es un elemento semimetálico blando (MH 2,25) y quebradizo. Se lo considera comúnmente un metaloide, o por algunos autores como un metal o un no metal. El telurio tiene una estructura cristalina hexagonal poliatómica (CN 2 ). Es un semiconductor con una brecha de banda de 0,32 a 0,38 eV. El telurio forma enlaces covalentes con la mayoría de los demás elementos, lo que demuestra que tiene una extensa química organometálica y que muchos telururos pueden considerarse aleaciones metálicas. El óxido común del telurio ( TeO 2 ) es anfótero. El telurio forma una serie de teluritos y teluratos aniónicos como Na 2 TeO 3 , Na 6 TeO 6 y Rb 6 Te 2 O 9 (el último contiene TeO tetraédrico ).2−
4y TeO bipiramidal trigonal4−
5aniones), [158] así como fases Zintl como NaTe 3 . [159]

El polonio es un metal blando y radiactivo con una dureza similar a la del plomo. [160] Tiene una estructura cristalina cúbica simple caracterizada (como se determina mediante cálculos de densidad electrónica) por un enlace parcialmente direccional, [161] y un BCN de 6. Dicha estructura normalmente da como resultado una ductilidad y una resistencia a la fractura muy bajas [162] sin embargo, se ha predicho que el polonio es un metal dúctil. [163] Forma un hidruro covalente; [164] sus haluros son compuestos covalentes y volátiles, similares a los del telurio. [165] El óxido de polonio en su estado de oxidación preferido (PoO 2 ; +4) es predominantemente básico, pero anfótero si se disuelve en álcali acuoso concentrado o se fusiona con hidróxido de potasio en el aire. [166] El ion polonato (IV) amarillo PoO2−
3Se conoce en soluciones acuosas de baja concentración de Cl ‒ y alto pH. [167] [n 18] Los polonuros como Na 2 Po, BePo, ZnPo, CdPo y HgPo presentan aniones Po 2− ; [169] a excepción del HgPo, estos son algunos de los compuestos de polonio más estables. [170] [n 19]

Se espera que el livermorio sea menos reactivo que el moscovio. Se espera que el potencial de reducción estándar del par Lv 2+ /Lv sea de alrededor de +0,1 V. Debería ser más estable en el estado de oxidación +2; se espera que los electrones 7p 3/2 estén tan débilmente unidos que los dos primeros potenciales de ionización del livermorio deberían estar entre los de los metales alcalinotérreos reactivos magnesio y calcio . El estado de oxidación +4 solo debería ser alcanzable con los ligandos más electronegativos. El óxido de livermorio (II) (LvO) debería ser básico y el óxido de livermorio (IV) (LvO 2 ) debería ser anfótero, análogo al polonio.

Grupo 17

El astato es un elemento radiactivo que nunca se ha visto; una cantidad visible se vaporizaría inmediatamente debido a su intensa radiactividad. [172] Puede ser posible prevenir esto con un enfriamiento suficiente. [173] El astato se considera comúnmente como un no metal, [174] con menos frecuencia como un metaloide [175] y ocasionalmente como un metal. A diferencia de su congénere más ligero, el yodo, la evidencia de astato diatómico es escasa y no concluyente. [176] En 2013, sobre la base de modelos relativistas, se predijo que el astato era un metal monoatómico, con una estructura cristalina cúbica centrada en las caras. [173] Como tal, se podría esperar que el astato tuviera una apariencia metálica; mostrara conductividad metálica; y tuviera una excelente ductilidad, incluso a temperaturas criogénicas. [177] También se podría esperar que mostrara un carácter no metálico significativo, como normalmente es el caso de los metales en, o en la proximidad de, el bloque p. Oxianiones de astato AtO − , AtO−
3y AtO−
4Se sabe que [178] la formación de oxianiones es una tendencia de los no metales. [179] Se presume que el hidróxido de astato At(OH) es anfótero. [180] [n 20] El astato forma compuestos covalentes con no metales, [183] ​​incluyendo el astatido de hidrógeno HAt y el tetraastatido de carbono CAt 4 . [184] [n 21] Se ha informado que los aniones At − forman astatidos con plata, talio, paladio y plomo. [186] Pruszyński et al. señalan que los iones de astatido deberían formar complejos fuertes con cationes metálicos blandos como Hg 2+ , Pd 2+ , Ag + y Tl 3+ ; enumeran el astatido formado con mercurio como Hg(OH)At. [187]

Se espera que la tennessina , a pesar de estar en la columna de halógenos de la tabla periódica, se acerque aún más a la metalicidad que la astata debido a su pequeña afinidad electrónica. El estado −1 no debería ser importante para la tennessina y sus estados de oxidación principales deberían ser +1 y +3, siendo +3 más estable: se espera que Ts 3+ se comporte de manera similar a Au 3+ en medios de haluro. Como tal, se espera que el óxido de tennessina (Ts 2 O 3 ) sea anfótero, similar al óxido de oro y al óxido de astato (III).

Grupo 18

Se espera que el oganesón sea un "gas noble" muy pobre e incluso puede ser metalizado por su gran radio atómico y la débil unión de los electrones 7p 3/2 fácilmente removidos : ciertamente se espera que sea un elemento bastante reactivo que sea sólido a temperatura ambiente y tenga algunas similitudes con el estaño , ya que un efecto de la división de espín-órbita de la subcapa 7p es una "inversión parcial de roles" de los grupos 14 y 18. Debido a la inmensa polarizabilidad del oganesón, se espera que no solo el fluoruro de oganesón (II) sino también el fluoruro de oganesón (IV) sean predominantemente iónicos, involucrando la formación de cationes Og 2+ y Og 4+ . Se espera que el óxido de oganesón (II) (OgO) y el óxido de oganesón (IV) (OgO 2 ) sean anfóteros, similares a los óxidos de estaño.

Alias ​​y agrupaciones relacionadas

Metales del subgrupo B

Superficialmente, los metales del subgrupo B son los metales de los grupos IB a VIIB de la tabla periódica, que corresponden a los grupos 11 a 17 utilizando la nomenclatura actual de la IUPAC. En la práctica, los metales del grupo 11 (cobre, plata y oro) se consideran habitualmente metales de transición (o, a veces, metales de acuñación o metales nobles), mientras que los metales del grupo 12 (zinc, cadmio y mercurio) pueden o no ser tratados como metales del subgrupo B, dependiendo de si se considera que los metales de transición terminan en el grupo 11 o en el grupo 12. La nomenclatura "B" (como en los grupos IB, IIB, etc.) fue reemplazada en 1988, pero todavía se encuentra ocasionalmente en la literatura más reciente. [188] [n 22]

Los metales del subgrupo B muestran propiedades no metálicas; esto es particularmente evidente al pasar del grupo 12 al grupo 16. [190] Aunque los metales del grupo 11 tienen estructuras metálicas compactas normales [191] muestran una superposición en las propiedades químicas. En sus compuestos +1 (el estado estable para la plata; menos para el cobre) [192] son ​​metales típicos del subgrupo B. En sus estados +2 y +3 su química es típica de los compuestos de metales de transición. [193]

Pseudometales y metales híbridos

Los metales del subgrupo B se pueden subdividir en pseudometales y metales híbridos . Se dice que los pseudometales (grupos 12 y 13, incluido el boro) se comportan más como metales verdaderos (grupos 1 a 11) que como no metales. Los metales híbridos As, Sb, Bi, Te, Po, At —que otros autores llamarían metaloides— comparten aproximadamente por igual las propiedades de ambos. Los pseudometales pueden considerarse relacionados con los metales híbridos a través de la columna de carbono del grupo 14. [194]

Metales básicos

Mingos [195] escribe que si bien los metales del bloque p son típicos, no son fuertemente reductores y que, como tales, son metales básicos que requieren ácidos oxidantes para disolverlos.

Metales en el límite

Parish [196] escribe que, "como se esperaba", los metales de los grupos 13 y 14 que se encuentran en la frontera tienen estructuras no estándar. El galio, el indio, el talio, el germanio y el estaño se mencionan específicamente en este contexto. También se observa que los metales del grupo 12 tienen estructuras ligeramente distorsionadas; esto se ha interpretado como evidencia de un enlace direccional débil (es decir, covalente). [n 23]

Metales químicamente débiles

Rayner-Canham y Overton [198] utilizan el término metales químicamente débiles para referirse a los metales cercanos a la frontera metal-no metal. Estos metales se comportan químicamente de manera más parecida a los metaloides, en particular con respecto a la formación de especies aniónicas. Los nueve metales químicamente débiles identificados por ellos son berilio, magnesio, aluminio, galio, estaño, plomo, antimonio, bismuto y polonio. [n 24]

Metales de frontera

Vernon [200] utiliza el término "metal fronterizo" para referirse a la clase de metales químicamente débiles adyacentes a la línea divisoria entre metales. Señala que varios de ellos "se distinguen además por una serie de... relaciones de movimiento de caballo , formadas entre un elemento y el elemento que se encuentra un período más abajo y dos grupos a su derecha". [201] Por ejemplo, la química del cobre(I) se parece a la química del indio(I): "ambos iones se encuentran principalmente en compuestos en estado sólido como CuCl e InCl; los fluoruros son desconocidos para ambos iones mientras que los yoduros son los más estables". [201] El nombre metal fronterizo es una adaptación de Russell y Lee, [202] quienes escribieron que, "... el bismuto y el polonio, elemento del grupo 16, generalmente se consideran metales, aunque ocupan 'territorio fronterizo' en la tabla periódica, adyacentes a los no metales".

Metales fusibles

Cardarelli, [203] escribiendo en 2008, clasifica el zinc, el cadmio, el mercurio, el galio, el indio, el talio, el estaño, el plomo, el antimonio y el bismuto como metales fusibles. Casi 100 años antes, Louis (1911) [204] observó que los metales fusibles eran aleaciones que contenían estaño, cadmio, plomo y bismuto en diversas proporciones, "el estaño variaba entre el 10 y el 20%".

Metales pesados ​​(de bajo punto de fusión)

Van Wert [205] agrupó los metales de la tabla periódica en a. los metales ligeros; b. los metales pesados ​​frágiles de alto punto de fusión, c. los metales pesados ​​dúctiles de alto punto de fusión; d. los metales pesados ​​de bajo punto de fusión (Zn, Cd, Hg; Ga, In, Tl; Ge, Sn; As, Sb, Bi; y Po), y e. los metales fuertes, electropositivos. Britton, Abbatiello y Robins [206] hablan de 'los metales pesados ​​blandos, de bajo punto de fusión, en las columnas lIB, IlIA, IVA y VA de la tabla periódica, a saber, Zn, Cd, Hg; Al, Ga, In, Tl; [Si], Ge, Sn, Pb; y Bi. La Tabla de los Elementos de Sargent-Welch agrupa los metales en: metales ligeros, la serie de los lantánidos; la serie de los actínidos; metales pesados ​​(frágiles); metales pesados ​​(dúctiles); y metales pesados ​​(bajo punto de fusión): Zn, Cd, Hg, [Cn]; Al, Ga, In, Tl; Ge, Sn, Pb, [Fl]; Sb, Bi; y Po. [207] [n 25]

Metales menos típicos

Habashi [209] agrupa los elementos en ocho categorías principales: [1] metales típicos (metales alcalinos, metales alcalinotérreos y aluminio); [2] lantánidos (Ce-Lu); [3] actínidos (Th-Lr); [4] metales de transición (Sc, Y, La, Ac, grupos 4-10); [5] metales menos típicos (grupos 11-12, Ga, In, Tl, Sn y Pb); [6] metaloides (B, Si, Ge, As, Se, Sb, Te, Bi y Po); [7] no metales covalentes (H, C, N, O, P, S y los halógenos); y [8] no metales monatómicos (es decir, los gases nobles).

Metametales

Los metametales son el cinc, el cadmio, el mercurio, el indio, el talio, el estaño y el plomo. Son elementos dúctiles pero, en comparación con sus vecinos metálicos de la tabla periódica situados a la izquierda, tienen puntos de fusión más bajos, conductividades eléctricas y térmicas relativamente bajas y muestran distorsiones en las formas compactas. [210] A veces, el berilio [211] y el galio [212] se incluyen como metametales a pesar de tener baja ductilidad.

Metales ordinarios

Abrikosov [213] distingue entre metales ordinarios y metales de transición cuyas capas internas no están llenas. Los metales ordinarios tienen puntos de fusión y energías de cohesión más bajos que los de los metales de transición. [214] Gray [215] identifica como metales ordinarios: aluminio, galio, indio, talio, nihonio, estaño, plomo, flerovio, bismuto, moscovio y livermorio. Añade que, 'en realidad, la mayoría de los metales que la gente considera ordinarios son, de hecho, metales de transición...'.

Otros metales

Como se ha señalado, los metales que se encuentran entre los metales de transición y los metaloides en la tabla periódica a veces se denominan otros metales (véase también, por ejemplo, Taylor et al.). [216] 'Otro' en este sentido tiene los significados relacionados de, 'existente además, o distinto de, lo ya mencionado' [217] (es decir, los metales alcalinos y alcalinotérreos, los lantánidos y actínidos, y los metales de transición); 'auxiliar'; 'auxiliar, secundario'. [218] Según Gray [219] debería haber un nombre mejor para estos elementos que 'otros metales'.

metales del bloque p

Los metales del bloque p son los metales de los grupos 13 a 16 de la tabla periódica. Por lo general, esto incluye aluminio, galio, indio y talio; estaño y plomo; y bismuto. El germanio, el antimonio y el polonio también se incluyen a veces, aunque los dos primeros se reconocen comúnmente como metaloides. Los metales del bloque p tienden a tener estructuras que muestran números de coordinación bajos y enlaces direccionales. Se encuentra una covalencia pronunciada en sus compuestos; la mayoría de sus óxidos son anfóteros. [220]

El aluminio es un elemento indiscutible del bloque p por su pertenencia al grupo y su configuración electrónica [Ne] 3s 2  3p 1 , pero el aluminio no se ubica literalmente después de los metales de transición a diferencia de los metales del bloque p del período 4 en adelante. El epíteto "postransición" en referencia al aluminio es un nombre inapropiado, y el aluminio normalmente no tiene electrones d a diferencia de todos los demás metales del bloque p.

Metales peculiares

Slater [221] divide los metales "de manera bastante definida, aunque no perfectamente precisa" en metales ordinarios y metales peculiares , los últimos de los cuales se acercan a los no metales. Los metales peculiares aparecen hacia los extremos de las filas de la tabla periódica e incluyen "aproximadamente": galio, indio y talio; carbono, silicio "(ambos tienen algunas propiedades metálicas, aunque los hemos tratado previamente como no metales)," germanio y estaño; arsénico, antimonio y bismuto; y selenio "(que es parcialmente metálico)" y telurio. Los metales ordinarios tienen estructuras cristalinas centro-simétricas [n 26] mientras que los metales peculiares tienen estructuras que implican enlaces direccionales. Más recientemente, Joshua observó que los metales peculiares tienen enlaces covalentes metálicos mixtos. [223]

Metales pobres

Farrell y Van Sicien [224] utilizan el término metal pobre , para simplificar, "para denotar uno con un carácter covalente o direccional significativo". Hill y Holman [225] observan que, "El término metales pobres no se usa ampliamente, pero es una descripción útil para varios metales, incluidos el estaño, el plomo y el bismuto. Estos metales caen en un bloque triangular de la tabla periódica a la derecha de los metales de transición. Por lo general, están bajos en la serie de actividad (electroquímica) y tienen algunas similitudes con los no metales". Reid et al. escriben que "metales pobres" es "[U]n término más antiguo para los elementos metálicos en los grupos 13-15 de la tabla periódica que son más blandos y tienen puntos de fusión más bajos que los metales tradicionalmente utilizados para herramientas". [226]

Metales post-transición

Un uso temprano de este nombre lo registra Deming, en 1940, en su conocido [227] libro Química fundamental. [228] Trató a los metales de transición como si terminaran en el grupo 10 ( níquel , paladio y platino ). Se refirió a los elementos resultantes en los períodos 4 a 6 de la tabla periódica (cobre a germanio; plata a antimonio; oro a polonio) -en vista de sus configuraciones electrónicas subyacentes d 10- como metales post-transición.

Semimetales

En el uso moderno, el término "semimetal" a veces se refiere, de manera vaga o explícita, a metales con carácter metálico incompleto en estructura cristalina, conductividad eléctrica o estructura electrónica. Los ejemplos incluyen galio , [229] iterbio , [230] bismuto , [231] mercurio [232] y neptunio . [233] Los metaloides, que son elementos intermedios que no son ni metales ni no metales, también se denominan a veces semimetales. Los elementos comúnmente reconocidos como metaloides son boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio y telurio. En la química antigua, antes de la publicación en 1789 del "revolucionario" [234] Tratado elemental de química de Lavoisier , [235] un semimetal era un elemento metálico con "ductilidad y maleabilidad muy imperfectas" [236] como el zinc, el mercurio o el bismuto.

Metales blandos

Scott y Kanda [237] se refieren a los metales de los grupos 11 a 15, más el platino del grupo 10, como metales blandos, excluyendo los metales muy activos, de los grupos 1 a 3. Señalan que muchas aleaciones no ferrosas importantes están hechas de metales de esta clase, incluida la plata esterlina , el latón (cobre y zinc) y los bronces (cobre con estaño, manganeso y níquel).

Metales de transición

Históricamente, la serie de los metales de transición "incluye aquellos elementos de la Tabla Periódica que 'hacen de puente' entre los metales alcalinos y alcalinotérreos muy electropositivos y los no metales electronegativos de los grupos: nitrógeno-fósforo, oxígeno-azufre y los halógenos". [238] Cheronis, Parsons y Ronneberg [239] escribieron que "los metales de transición de bajo punto de fusión forman un bloque en la Tabla Periódica: los de los Grupos II 'b' [zinc, cadmio, mercurio], III 'b' [aluminio, galio, indio, talio] y germanio, estaño y plomo en el Grupo IV. Todos estos metales tienen puntos de fusión por debajo de los 425 °C". [n 27]

Notas

  1. ^ Propiedades físicas: "Las tierras alcalinas más ligeras poseen conductividades eléctricas y térmicas bastante altas y suficiente resistencia para uso estructural. Los elementos más pesados ​​son malos conductores y son demasiado débiles y reactivos para uso estructural". [3] Química: Las tierras alcalinas más ligeras muestran tendencias de enlace covalente (Be predominantemente; Mg considerablemente) mientras que los compuestos de las tierras alcalinas más pesadas son predominantemente de naturaleza iónica; las tierras alcalinas más pesadas tienen hidruros más estables y carburos menos estables . [4]
  2. ^ Los elementos que comienzan a contarse como metales post-transición dependen, en términos de la tabla periódica, de dónde terminan los metales de transición. En la década de 1950, la mayoría de los libros de texto de química inorgánica definían los elementos de transición como terminando en el grupo 10 ( níquel , paladio y platino ), excluyendo así el grupo 11 ( cobre , plata y oro ) y el grupo 12 ( zinc , cadmio y mercurio ). Una encuesta de libros de química en 2003 mostró que los metales de transición terminaban en el grupo 11 o en el grupo 12 con una frecuencia aproximadamente igual. [6] Una primera definición de la IUPAC establece que "[L]os elementos de los grupos 3-12 son los elementos del bloque d. Estos elementos también se conocen comúnmente como elementos de transición, aunque los elementos del grupo 12 no siempre están incluidos". Dependiendo de la inclusión del grupo 12 como metales de transición, los metales post-transición pueden incluir o no los elementos del grupo 12 : zinc , cadmio y mercurio . Una segunda definición de la IUPAC para los metales de transición establece "Un elemento cuyo átomo tiene una subcapa d incompleta, o que puede dar lugar a cationes con una subcapa d incompleta". Con base en esta definición, se podría argumentar que el grupo 12 debería dividirse con mercurio y probablemente también copernicio como metales de transición, y zinc y cadmio como metales post-transición. De relevancia es la síntesis de fluoruro de mercurio (IV) , que aparentemente establece al mercurio como un metal de transición. Esta conclusión ha sido cuestionada por Jensen [7] con el argumento de que el HgF 4 solo existe en condiciones de no equilibrio altamente atípicas (a 4 K) y debería considerarse mejor como una excepción. Se ha predicho que el copernicio tiene (a) una configuración electrónica similar a la del mercurio; y (b) un predominio de su química en el estado +4, y sobre esa base se lo consideraría un metal de transición. Sin embargo, en los últimos años, se ha puesto en duda la síntesis de HgF 4 .
  3. ^ La contracción escandida se refiere a los metales de transición de la primera fila; la contracción del bloque d es un término más general.
  4. ^ Los valores de dureza de Moh se toman de Samsanov, [15] a menos que se indique lo contrario; los valores del número de coordinación en masa se toman de Darken y Gurry, [16] a menos que se indique lo contrario.
  5. ^ Los metales del grupo 12 han sido tratados como metales de transición por razones de precedentes históricos, para comparar y contrastar propiedades, para preservar la simetría o con fines didácticos básicos. [51]
  6. ^ El Libro de Oro de la IUPAC define un metal de transición como 'Un elemento cuyo átomo tiene una subcapa d incompleta, o que puede dar lugar a cationes con una subcapa d incompleta. [54]
  7. ^ El francio puede tener una energía de enlace comparativamente baja, pero su punto de fusión de alrededor de 8 °C es significativamente más alto que el del mercurio, a -39 °C.
  8. ^ El mercurio también forma oxomercuratos parcialmente aniónicos, como Li 2 HgO 2 y CdHgO 4 , al calentar mezclas de HgO con los óxidos de cationes relevantes, incluso bajo presión de oxígeno (Müller-Buschbaum 1995; Deiseroth 2004, págs. 173, 177, 185-186).
  9. ^ La unión parcialmente direccional en el aluminio mejora su resistencia al corte, pero significa que el aluminio de pureza ultra alta no puede mantener el endurecimiento por trabajo a temperatura ambiente. [80]
  10. ^ Sin el uso de aislamiento térmico y atención al diseño estructural detallado, [84] el bajo punto de fusión del aluminio y su alta conductividad térmica mitigan su uso, por ejemplo, en la construcción de barcos militares: si un barco se quema, el bajo punto de fusión da como resultado un colapso estructural; la alta conductividad térmica ayuda a propagar el fuego. [85] Su uso en la construcción de barcos de carga es limitado, ya que se obtiene poca o ninguna ventaja económica sobre el acero, una vez que se tienen en cuenta el costo y el peso de la instalación del aislamiento térmico. [86]
  11. ^ El aluminio puede ser atacado, por ejemplo, por detergentes alcalinos [91] (incluidos los utilizados en lavavajillas); [92] por hormigón húmedo, [93] y por alimentos muy ácidos como tomates, ruibarbo o repollo. [94] No es atacado por ácido nítrico. [95]
  12. ^ Consulte la lista de listas de metaloides para obtener referencias
  13. ^ El alambre de aluminio se utiliza en líneas de transmisión eléctrica para la distribución de energía pero, debido a su baja resistencia a la rotura, se refuerza con un núcleo central de alambre de acero galvanizado . [98]
  14. ^ En ausencia de medidas de protección, la electropositividad relativamente alta del aluminio lo hace susceptible a la corrosión galvánica cuando está en contacto físico o eléctrico con otros metales como el cobre o el acero, especialmente cuando se expone a medios salinos, como el agua de mar o la espuma marina arrastrada por el viento. [101]
  15. ^ Charles, Crane y Furness escriben que, 'La mayoría de los metales, excepto quizás el plomo y el estaño, se pueden alear para obtener valores de resistencia [de fluencia] que se encuentran en los dos tercios superiores del rango de resistencia baja...' [130]
  16. ^ El As 2 O 3 suele considerarse anfótero, pero algunas fuentes afirman que es (débilmente) [144] ácido. Describen sus propiedades "básicas" (su reacción con ácido clorhídrico concentrado para formar tricloruro de arsénico) como alcohólicas, en analogía con la formación de cloruros de alquilo covalentes por alcoholes covalentes (p. ej., R-OH + HCl → RCl + H 2 O) [145]
  17. ^ Es discutible qué metal tiene la conductividad eléctrica más baja, pero el bismuto ciertamente está en el grupo más bajo; Hoffman [157] se refiere al bismuto como "un metal pobre, al borde de ser un semiconductor".
  18. ^ Bagnall [168] escribe que la fusión del dióxido de polonio con una mezcla de clorato/hidróxido de potasio produce un sólido azulado que "...presumiblemente contiene algo de polonato de potasio".
  19. ^ Bagnall [171] señaló que los poloniuros de tierras raras tienen la mayor estabilidad térmica de todos los compuestos de polonio.
  20. ^ Eagleson se refiere al compuesto OH del astato como ácido hipoastátoso HAtO; [181] Pimpentel y Spratley dan la fórmula para el ácido hipoastátoso como HOAt. [182]
  21. ^ Se predice que en el astato de hidrógeno la carga negativa está en el átomo de hidrógeno, [185] lo que implica que este compuesto debería denominarse hidruro de astato (AtH).
  22. ^ Greenwood y Earnshaw [189] se refieren a los metales del subgrupo B como elementos post-transición: 'El arsénico y el antimonio se clasifican como metaloides o semimetales y el bismuto es un metal típico del subgrupo B (elemento post-transición) como el estaño y el plomo'.
  23. ^ Parish identifica al aluminio, junto con el germanio, el antimonio y el bismuto, como un metal en la línea divisoria entre metales y no metales; sugiere que todos estos elementos "probablemente se clasifiquen mejor como metaloides". [197]
  24. ^ Pauling, [199] por el contrario, se refiere a los metales fuertes de los Grupos 1 y 2 (que forman compuestos iónicos con 'los no metales fuertes en la esquina superior derecha de la tabla periódica').
  25. ^ Hawkes, [208] intentando abordar la cuestión de qué es un metal pesado, comentó que, 'Ser un metal pesado tiene poco que ver con la densidad, sino más bien con las propiedades químicas'. Observó que, 'Puede significar cosas diferentes para diferentes personas, pero como he usado, escuchado e interpretado el término durante el último medio siglo, se refiere a metales con sulfuros e hidróxidos insolubles, cuyas sales producen soluciones coloreadas en agua, y cuyos complejos suelen ser coloreados'. Continúa señalando que, 'Los metales que he visto referidos como metales pesados ​​comprenden un bloque de todos los metales de los Grupos 3 a 16 que están en los períodos 4 y mayores. También se pueden indicar como metales de transición y metales post-transición.
  26. ^ Slater dice sobre el manganeso: «Es una excepción muy peculiar y anómala al orden general de los elementos. Es el único metal definido, lejos de los no metales de la tabla, que tiene una estructura complicada». [222]
  27. ^ De hecho, tanto el aluminio (660,32) como el germanio (938,25) tienen puntos de fusión superiores a 425 °C.

Fuentes

Citas

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Referencias indexadas

Lectura adicional