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Metal post-transición

Extracto de la tabla periódica que muestra la ubicación de los metales posteriores a la transición. El Zn , el Cd y el Hg a veces se cuentan como metales de post-transición 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.
^ En ocasiones, el aluminio no se cuenta como un metal de postransición dada su ausencia de electrones d
. † El polonio a veces se cuenta como un metaloide.
‡ El astato se considera ampliamente como un no metal o, con menos frecuencia, como 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 post-transición , metales pobres , otros metales , metales del bloque p y metales químicamente débiles . El nombre más común, metales post-transición , se utiliza generalmente en este artículo.

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

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

Elementos aplicables

Gráfico de dispersión de valores de electronegatividad y puntos de fusión de metales (hasta fermio, elemento 100) y algunos elementos límite (Ge, As, Se, Sb, Te, At). Los elementos categorizados por algunos autores como metales de post-transición se distinguen por sus valores de electronegatividad relativamente altos y puntos de fusión relativamente bajos (el Pt es anómalo en este sentido). La alta electronegatividad corresponde a un carácter no metálico creciente; [1] una temperatura de fusión baja corresponde a fuerzas de cohesión más débiles entre los átomos y una resistencia mecánica reducida. [2] La geografía de la trama coincide en términos generales con la de la tabla periódica. Comenzando desde abajo a la izquierda y siguiendo en el sentido de las agujas del reloj, a los metales alcalinos les siguen 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 últimas tres 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 mayor punto de fusión del Be distancian 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 de post-transición se encuentran en la tabla periódica entre los metales de transición a su izquierda y los metaloides o no metales químicamente débiles a su derecha. Generalmente se incluyen en esta categoría:

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

Los límites de la categoría no son necesariamente nítidos, ya que existe cierta superposición de propiedades con categorías adyacentes (como ocurre generalmente con los esquemas de clasificación). [5]

Algunos elementos que de otro modo se contarían como metales de transición a veces se cuentan como metales posteriores a la transición, a saber, el platino , metal del grupo 10 ; el grupo 11 acuña metales 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 cuentan como metaloides o no metales a veces se cuentan como metales posteriores a la transición, a saber, germanio , arsénico , selenio , antimonio , teluro y polonio (de los cuales el germanio, el arsénico, el antimonio y el teluro generalmente se consideran metaloides). . Se ha predicho que el astato , que generalmente se clasifica como no metal o metaloide, tiene una estructura cristalina metálica. De ser así, sería un metal post-transición.

Los elementos 112-118 ( copernicio , nihonio , flerovium , moscovium , livermorium , tennessine y oganesson ) pueden ser metales posteriores a la transición; Se han sintetizado cantidades insuficientes de ellos para permitir una investigación suficiente de sus propiedades físicas y químicas reales.

Razón fundamental

La naturaleza metálica disminuida de los metales posteriores a la transición se puede atribuir 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 se compensa parcialmente con un número cada vez mayor de electrones, pero como estos están distribuidos espacialmente, cada electrón adicional no protege 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] hay menos electrones disponibles para los enlaces metálicos, [10] y "los iones [se vuelven] más pequeños, más polarizados y más propensos a la covalencia". [11] Este fenómeno es más evidente en los metales del período 4-6 posterior a la transición, debido a la ineficaz protección 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 detección 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, 'escandide' o ' contracción del bloque d ', [n 3] y ' contracción de lantánidos '. [13] Los efectos relativistas también "aumentan la energía de enlace", y por 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

El platino es un metal moderadamente duro (MH 3,5) de baja resistencia mecánica, con una estructura cúbica centrada en las caras muy compacta (BCN 12). En comparación 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, por lo que es 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 cuanto a 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, predominando las propiedades ácidas; 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 aurida −1, el platino puede formar compuestos que contienen iones platinida, 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 muy compacta. Debe ser un metal muy denso, con una densidad de 26-27 g/cm 3 , superando 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 de +1,7 V, más que el +1,52 V para el par Au 3+ /Au.

grupo 11

Los metales del grupo 11 suelen clasificarse como metales de transición, ya que pueden formar iones con capas D incompletas. Físicamente, tienen puntos de fusión relativamente bajos y altos valores de electronegatividad asociados con los metales posteriores a la 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 reduce 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 muy 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 se encuentra en su estado de oxidación menos preferido de +1 (Cu 2 O, 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 (M 2 O; M = Na, K) para dar oxicupratos aniónicos (M 2 CuO 2 ). [29] El cobre forma fases Zintl como Li 7 CuSi 2 [30] y M 3 Cu 3 Sb 4 (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 muy 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 de 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 muy 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, predominando las propiedades ácidas; forma hidroxoauratos aniónicos M[Au(OH) 4 ] , donde M = Na, K, ½Ba, Tl; y auratos como NaAuO 2 . [45] El oro es un constituyente de fases de 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 Roentgenium sea similar a su homólogo más ligero, el oro, en muchos aspectos. Se espera que tenga una estructura cúbica centrada en el cuerpo y muy compacta. Debería ser un metal muy denso, con una densidad de 22 a 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 a un metal de transición. El óxido de roentgenio (Rg 2 O 3 ) debe 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 de +1,9 V, más que el +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 de cobre, plata y oro.

grupo 12

Sobre los metales del grupo 12 (zinc, cadmio y mercurio), Smith [48] observó que "los escritores de libros de texto siempre han encontrado dificultades al tratar con estos elementos". Hay una reducción abrupta y significativa en el carácter físico metálico del grupo 11 al grupo 12. [49] Su química es la de los elementos del grupo principal. [50] Una encuesta de 2003 sobre libros de química mostró que se los trataba como metales de transición o como elementos del grupo principal en una proporción aproximadamente 50/50. [6] [n 5] El Libro Rojo de la IUPAC señala que aunque los elementos del grupo 3-12 se conocen comúnmente como 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 del ideal. Muchos compuestos de zinc tienen un carácter marcadamente covalente. [56] El óxido y el hidróxido de zinc en su estado de oxidación preferido de +2, a saber, ZnO y Zn(OH) 2 , son anfóteros; [57] forma zincatos 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 el 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 del ideal. Los haluros de cadmio, a excepción del fluoruro, presentan 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 de 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; cf. acero ~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 su 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 enlaces metálicos-covalentes mixtos, [69] y un BCN de 6. "Todos los metales [del Grupo 12] Los compuestos químicos, 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 congénere sulfuro 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 y muestra poca formación de óxido a temperatura ambiente. [74]

Se espera que el copernicio sea líquido a temperatura ambiente, aunque hasta ahora los experimentos no han logrado determinar su punto de ebullición con suficiente precisión para demostrarlo. 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 de cohesión es incluso menor que la del mercurio y probablemente sólo 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 ). 3 ). Se espera que la química del copernicio esté dominada por el estado de oxidación +2, en el que se comportaría como un metal de post-transición similar al mercurio, aunque la estabilización relativista de los orbitales 7s significa que este estado de oxidación implica ceder 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 Cn 2+ /Cn. De hecho, el copernicio a granel puede incluso ser un aislante con una banda prohibida 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 [75] o no [76] se cuenta como metal posterior a la transición. Tiene un núcleo de gas noble [Ne] bien protegido en lugar del núcleo menos protegido [Ar]3d 10 , [Kr]4d 10 o [Xe]4f 14 5d 10 de los metales posteriores a la transición. 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 cierta evidencia de enlace parcialmente direccional. [79] [n 9] Tiene un bajo punto de fusión y una alta conductividad térmica. Su resistencia se reduce a la mitad a 200 °C y, en 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 de 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 generalmente es más pronunciado en el caso de aluminio de pureza comercial y 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 puede mejorarse considerablemente con el uso de aditivos de aleación; su altísima conductividad térmica puede aprovecharse en disipadores 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 los metales cúbicos centrados en las caras en general). [99] Químicamente, el aluminio a granel es un metal fuertemente electropositivo , con un alto potencial de electrodo negativo. [100] [n.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 enlaces covalentes metálicos mixtos y 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 de 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, muy dúctil (MH 1,0) con baja resistencia a la tracción. [108] [109] Tiene una estructura cristalina parcialmente distorsionada (BCN 4+8) asociada con átomos no completamente ionizados. [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, concretamente 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), hasta el punto de que no tiene usos estructurales. [114] Tiene una estructura cristalina muy 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 (en gran medida covalente), como se ve en sus calcogenuros y trihaluros. [116] Éste 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 taluro Tl − en el compuesto CsTl. [119] El talio forma fases de 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 hexagonal compacta, aunque basándose en una 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 tanto, el nihonio debería formar predominantemente el estado de oxidación +1; sin embargo, en cuanto al copernicio, el estado de oxidación +3 debería ser alcanzable. Debido al cierre de la capa en el flerovium causado por el acoplamiento espín-órbita, al nihonio también le falta un electrón 7p menos que una capa cerrada y, por lo tanto, formaría un estado de oxidación -1; Tanto en el estado de oxidación +1 como en el -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 formar complejos. 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 pensó que era un metal mal conductor [122] pero tiene la estructura de banda electrónica de un semiconductor . [123] Generalmente se considera que el germanio es un metaloide más que 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 necesaria ] Forma fases de 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 suave presión con los dedos. [129] Tiene una estructura cristalina coordinada irregularmente (BCN 4+2) asociada con átomos no completamente ionizados. [110] Todos los elementos del Grupo 14 forman compuestos en los que se encuentran 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 estanios en soluciones fuertemente básicas. [58] Por debajo de 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 provoca que el estaño ordinario se desmenuce y se desintegre ya que, además de ser quebradizo, el estaño gris ocupa más volumen al tener una estructura de empaquetamiento cristalino menos eficiente. El estaño forma fases de 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 hasta casi fundirse) 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 unido covalentemente; haluros unidos covalentemente; [139] y una variedad de compuestos orgánicos de plomo unidos covalentemente, 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. , 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 plumbates aniónicos en soluciones fuertemente básicas. [58] El plomo forma fases de 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 el aire húmedo forma una capa gris mixta de óxido, carbonato y sulfato que impide una mayor oxidación. [143]

Se espera que Flerovium sea un metal líquido debido al acoplamiento espín-órbita que "desgarra" la subcapa 7p, de modo que su configuración de valencia 7s 2 7p 1/2 2 forma una capa casi cerrada similar a las de mercurio y copernicio. El flerovium sólido debe 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 Flerovium 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 y forme flerovatos aniónicos en soluciones básicas.

grupo 15

El arsénico es un elemento semimetálico moderadamente duro (MH 3,5) y quebradizo. Comúnmente se lo considera un metaloide, o algunos otros autores lo consideran un metal o un no metal. Presenta una mala conductividad eléctrica 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] al igual que el oxoácido correspondiente en solución acuosa (H 3 AsO 3 ) y el congénere sulfuro (As 2 S 3 ). El arsénico forma una serie de arseniatos aniónicos como Na 3 AsO 3 y PbHAsO 4 , y fases de Zintl como Na 3 As , Ca 2 As y SrAs 3 .

El antimonio es un elemento semimetálico blando (MH 3,0) y quebradizo. Comúnmente se lo considera un metaloide, o algunos otros autores lo consideran un metal o un no metal. Presenta una mala conductividad eléctrica 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 de 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 de empaque abierto (BCN 3+3) con enlaces intermedios entre metálicos y covalentes. [147] Para ser 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 tibio 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 necesaria ] El bismuto forma fases de 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. Este aumento de reactividad es consistente con la capa casi cerrada del flerovium y el comienzo de una nueva serie de elementos con el llenado de la subcapa 7p 3/2 poco unida , y es bastante diferente de la nobleza relativa del bismuto. Al igual que el talio, el moscovio debe 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) debe ser bastante básico, como el del talio, mientras que el óxido de moscovio (III) (Mc 2 O 3 ) debe ser anfótero, como el del bismuto.

grupo 16

El selenio es un elemento semimetálico blando (MH 2,0) y quebradizo. Comúnmente se lo considera 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 banda prohibida 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 cabe señalar que 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 de Zintl como Cs 4 Se 16 . [159]

El telurio es un elemento semimetálico blando (MH 2,25) y quebradizo. Comúnmente se lo considera un metaloide, o algunos autores como un metal o un no metal. El telurio tiene una estructura cristalina hexagonal poliatómica (CN 2). Es un semiconductor con una banda prohibida de 0,32 a 0,38 eV. El telurio forma enlaces covalentes con la mayoría de los demás elementos, y cabe señalar que tiene una química organometálica extensa y que muchos telururos pueden considerarse aleaciones metálicas. El óxido común de 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).2-4
​y TeO bipiramidal trigonal4-5
​aniones), [158] así como fases de Zintl como NaTe 3 . [159]

El polonio es un metal blando radiactivo con una dureza similar al plomo. [160] Tiene una estructura cristalina cúbica simple caracterizada (según lo determinado por cálculos de densidad electrónica) por enlace parcialmente direccional, [161] y un BCN de 6. Tal estructura normalmente da como resultado una ductilidad y resistencia a la fractura muy bajas [162] sin embargo, el polonio Se ha predicho que será un metal dúctil. [163] Forma un hidruro covalente; [164] sus haluros son compuestos covalentes y volátiles, parecidos 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 aire. [166] El ion polonato (IV) amarillo PoO2-3
​se conoce en soluciones acuosas de baja concentración de Cl ‒ y alto pH. [167] [n 18] Las polonidas 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 livermorium sea menos reactivo que el moscovium. 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 hígado deben estar entre los de los metales alcalinotérreos reactivos magnesio y calcio . El estado de oxidación +4 sólo debería ser alcanzable con los ligandos más electronegativos. El óxido de hígado (II) (LvO) debe ser básico y el óxido de hígado (IV) (LvO 2 ) debe 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] Es posible evitar esto con suficiente enfriamiento. [173] El astato se considera comúnmente como un no metal, [174] menos comúnmente como un metaloide [175] y ocasionalmente como un metal. A diferencia de su congénere más ligero, el yodo, la evidencia del astato diatómico es escasa y no concluyente. [176] En 2013, sobre la base de modelos relativistas, se predijo que el astato sería un metal monoatómico, con una estructura cristalina cúbica centrada en las caras. [173] Como tal, se podría esperar que el astato tenga una apariencia metálica; mostrar conductividad metálica; y tienen una excelente ductilidad, incluso a temperaturas criogénicas. [177] También se podría esperar que muestre un carácter no metálico significativo, como suele ser el caso de los metales en el bloque p o en sus proximidades. Oxianiones de astatino AtO − , AtO−
3y AtO−
4son conocidos, [178] la formación de oxianiones es una tendencia de los no metales. [179] Se supone que el hidróxido de astato At(OH) es anfótero. [180] [n 20] El astato forma compuestos covalentes con no metales, [183] ​​incluido el astatido de hidrógeno HAt y el tetraastatido de carbono CAt 4 . [184] [n 21] Se ha informado que los aniones At − forman astatides con plata, talio, paladio y plomo. [186] Pruszyński y otros. tenga en cuenta que los iones astatida deben formar complejos fuertes con cationes de metales blandos como Hg 2+ , Pd 2+ , Ag + y Tl 3+ ; enumeran la astatida formada con mercurio como Hg(OH)At. [187]

Se espera que el tennessine , a pesar de estar en la columna de halógenos de la tabla periódica, avance aún más hacia la metalicidad que el astato debido a su pequeña afinidad electrónica. El estado −1 no debería ser importante para la tennessina y sus principales estados de oxidación 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 Oganesson sea un "gas noble" muy pobre y que incluso pueda estar metalizado por su gran radio atómico y la débil unión de los electrones 7p 3/2 que se eliminan fácilmente: ciertamente se espera que sea un elemento bastante reactivo y sólido en temperatura ambiente y tiene algunas similitudes con el estaño , ya que uno de los efectos de la división espín-órbita de la subcapa 7p es una "inversión parcial de roles" de los grupos 14 y 18. Debido a la inmensa polarizabilidad del oganesson, se espera que no solo el oganesson El fluoruro (II) pero también el fluoruro de oganesson (IV) deben ser predominantemente iónicos, lo que implica la formación de cationes Og 2+ y Og 4+ . Se espera que tanto el óxido de oganesson (II) (OgO) como el óxido de oganesson (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, correspondientes a los grupos 11 a 17 según la nomenclatura actual de la IUPAC. En la práctica, los metales del grupo 11 (cobre, plata y oro) se consideran normalmente metales de transición (o, a veces, metales acuñados o metales nobles), mientras que los metales del grupo 12 (zinc, cadmio y mercurio) pueden tratarse o no como metales. 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 países más recientes. literatura. [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 de 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 verdaderos metales (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 carbonos del grupo 14. [194]

Metales básicos

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

Metales límite

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

Metales químicamente débiles

Rayner-Canham y Overton [198] utilizan el término metales químicamente débiles para referirse a los metales cercanos al límite metal-no metal. Estos metales se comportan químicamente más como los metaloides, particularmente 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 de frontera" 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 de un período hacia 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 de estado sólido como CuCl e InCl; los fluoruros se desconocen para ambos iones, mientras que los yoduros son los más estables. " [201] El nombre metal fronterizo está adaptado 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, adyacente a los no metales."

Metales fusibles

Cardarelli, [203] escribiendo en 2008, clasifica el zinc, cadmio, mercurio, galio, indio, talio, estaño, plomo, antimonio y bismuto como metales fusibles. Casi 100 años antes, Louis (1911) [204] señaló que los metales fusibles eran aleaciones que contenían estaño, cadmio, plomo y bismuto en diversas proporciones, "el estaño oscilaba 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 ​​y quebradizos 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 y electropositivos. Britton, Abbatiello y Robins [206] hablan de «los metales pesados, blandos y de bajo punto de fusión, de las columnas IIB, IIIA, IVA y VA de la tabla periódica, a saber, Zn, Cd, Hg; Al, Ga, En, Tl; [Si], Ge, Sn, Pb; y Bi. La Carta de Elementos de Sargent-Welch agrupa los metales en: metales ligeros, la serie de los lantánidos; la serie de actínidos; metales pesados ​​(frágiles); metales pesados ​​(dúctiles); y metales pesados ​​(bajo punto de fusión): Zn, Cd, Hg, [Cn]; Al, Ga, En, 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 monoatómicos (es decir, los gases nobles).

Metametales

Los metametales son zinc, cadmio, mercurio, indio, talio, estaño y plomo. Son elementos dúctiles pero, en comparación con sus vecinos metálicos de la izquierda de la tabla periódica, tienen puntos de fusión más bajos, conductividades eléctricas y térmicas relativamente bajas y muestran distorsiones debido a 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 rellenas. Los metales ordinarios tienen puntos de fusión y energías de cohesión más bajos que los de los metales de transición. [214] El gris [215] identifica como metales ordinarios: aluminio, galio, indio, talio, nihonio, estaño, plomo, flerovio, bismuto, moscovio y hígado. Añade que "en realidad, la mayoría de los metales que la gente considera ordinarios son en realidad metales de transición...".

Otros metales

Como se señaló, los metales que se encuentran entre los metales de transición y los metaloides en la tabla periódica a veces se denominan otros metales (ver también, por ejemplo, Taylor et al.). [216] 'Otros' en este sentido tiene los significados relacionados de 'existente además de, 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. A veces también se incluyen el germanio, el antimonio y el polonio, 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. En sus compuestos se encuentra una covalencia pronunciada; 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 viene literalmente después de los metales de transición a diferencia de los metales del bloque p del período 4 en adelante. El epíteto "post-transición" 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 forma bastante definida, aunque no perfectamente precisa" en metales ordinarios y metales peculiares , los últimos de los cuales rayan en los no metales. Los metales peculiares se encuentran 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 anteriormente los hemos tratado como no metales)', germanio y estaño; arsénico, antimonio y bismuto; y selenio '(que es en parte metálico)' y telurio. Los metales ordinarios tienen estructuras cristalinas centrosimétricas [n 26] , mientras que los metales peculiares tienen estructuras que implican enlaces direccionales. Más recientemente, Joshua observó que estos metales peculiares tienen enlaces metálicos-covalentes mixtos. [223]

metales pobres

Farrell y Van Sicien [224] utilizan el término metal pobre , por simplicidad, "para denotar uno con un carácter covalente o direccional significativo". Hill y Holman [225] observan que «el término metales pobres no se utiliza mucho, pero es una descripción útil para varios metales, incluidos el estaño, el plomo y el bismuto. Estos metales se encuentran en un bloque triangular de la tabla periódica a la derecha de los metales de transición. Suelen tener una baja actividad (electroquímica) y tienen algunas semejanzas con los no metales.' Reid y cols. escribe que 'metales pobres' es '[Un] término más antiguo para los elementos metálicos de los grupos 13 a 15 de la tabla periódica que son más blandos y tienen puntos de fusión más bajos que los metales utilizados tradicionalmente para herramientas'. [226]

Metales post-transición

Un uso temprano de este nombre lo registra Deming, en 1940, en su conocido [227] libro Fundamental Chemistry. [228] Trató los metales de transición como acabados en el grupo 10 ( níquel , paladio y platino ). Se refirió a los elementos siguientes 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, a veces también se denominan semimetales. Los elementos comúnmente reconocidos como metaloides son el boro, el silicio, el germanio, el arsénico, el antimonio y el 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 1-3. Observan que muchas aleaciones no ferrosas importantes se fabrican a partir 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 metales de transición "incluye aquellos elementos de la tabla periódica que 'cerran la brecha' 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 del grupo IV. Todos estos metales tienen puntos de fusión inferiores a 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 demasiado débiles y reactivos para uso estructural". [3] Químico: 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. ^ Qué elementos comienzan a contarse como metales posteriores a la transición depende, en términos de la tabla periódica, de dónde se considera que 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 elementos que terminaban en el grupo 10 ( níquel , paladio y platino ), excluyendo por lo tanto el grupo 11 ( cobre , plata y oro ) y el grupo 12 ( cinc , cadmio y mercurio ). Un estudio de libros de química realizado en 2003 mostró que los metales de transición terminaban en el grupo 11 o en el grupo 12 con aproximadamente la misma frecuencia. [6] Una primera definición de la IUPAC establece "[L]os elementos de los grupos 3 a 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 posteriores a la transición pueden incluir o no los elementos del grupo 12 : zinc , cadmio y mercurio . Una segunda definición de la IUPAC para 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 sólo existe en condiciones de no equilibrio muy atípicas (a 4 K) y es mejor considerarlo como una excepción. Se ha predicho que el copernicio tendrá (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 consideraría un metal de transición. Sin embargo, en los últimos años se han 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 masiva 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 de enseñanza básica. [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. ^ Mercurio también forma oxomercuratos parcialmente aniónicos, como Li 2 HgO 2 y CdHgO 4 , al calentar mezclas de HgO con los óxidos catiónicos relevantes, incluso bajo presión de oxígeno (Müller-Buschbaum 1995; Deiseroth 2004, págs. 173, 177, 185– 186).
  9. ^ La unión parcialmente direccional del aluminio mejora su resistencia al corte, pero significa que el aluminio de pureza ultraalta no puede mantener el endurecimiento por trabajo a temperatura ambiente. [80]
  10. ^ Sin el uso de aislamiento térmico y una atención detallada al diseño estructural, [84] el bajo punto de fusión y la alta conductividad térmica del aluminio mitigan su uso, por ejemplo, en la construcción de barcos militares; si un barco se quema, el bajo punto de fusión da como resultado el colapso estructural. ; la alta conductividad térmica ayuda a propagar el fuego. [85] Su uso en la construcción de buques 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 del aislamiento térmico instalado. [86]
  11. ^ El aluminio puede ser atacado, por ejemplo, por detergentes alcalinos [91] (incluidos los utilizados en lavavajillas); [92] por el hormigón húmedo, [93] y por alimentos muy ácidos como tomates, ruibarbo o repollo. [94] No es atacado por el 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, está reforzado 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 el viento. rocío de mar. [101]
  15. ^ Charles, Crane y Furness escriben que, 'La mayoría de los metales, excepto quizás el plomo y el estaño, pueden alearse para obtener límites [de rendimiento] que se encuentran en los dos tercios superiores del rango de baja resistencia...' [130]
  16. ^ Como 2 O 3 generalmente se considera anfótero, pero algunas fuentes dicen 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 se encuentra en la cohorte más baja; Hoffman [157] se refiere al bismuto como "un metal pobre, a punto de convertirse en un semiconductor".
  18. ^ Bagnall [168] escribe que la fusión de 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 las polonidas de tierras raras tienen la mayor estabilidad térmica de cualquier compuesto de polonio.
  20. ^ Eagleson se refiere al compuesto OH del astato como ácido hipoastásico HAtO; [181] Pimpentel y Spratley dan la fórmula del ácido hipoastato como HOAt. [182]
  21. ^ En el hidrógeno astatido, se predice que la carga negativa estará 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 posteriores a la transición: 'El arsénico y el antimonio se clasifican como metaloides o semimetales y el bismuto es un metal típico del subgrupo B (elemento posterior a la transición) como estaño y plomo.
  23. ^ Parish identifica el aluminio, junto con el germanio, el antimonio y el bismuto, como un metal en la línea fronteriza entre metales y no metales; sugiere que todos estos elementos "probablemente estén mejor clasificados 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] al intentar 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 diferentes cosas para diferentes personas, pero tal 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 estar coloreados. Continúa señalando que: 'Los metales que he visto denominados metales pesados ​​comprenden un bloque de todos los metales de los grupos 3 a 16 que se encuentran en los períodos 4 y mayores. También se puede denominar metales de transición y metales post-transición.
  26. ↑ Sobre el manganeso, dice Slater: '[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

Otras lecturas