Metales de Transición
Compuestos de la primera serie
Oxoaniones:
Niquelato (NO₄³⁻)
Hiponiquelato (NiO₂⁻)
Haluros:
Se conocen los cuatro halogenuros como anhidros o hexahidratados:
Fluoruro de Níquel (NiF₃)
Cloruro de Níquel (NiCl₃)
Bromuro de Níquel (NiBr₃)
Yoduro de Níquel (NiI₃)
Complejos:
En general forman numerosos complejos, la mayoría octaédricos, coordinando haluros e internamente formando enlaces iónicos:
[Ni(H₂O)₆]²⁺
[NiH₆]²⁻
Oxoaniones:
Cuprito (Cu₂O₃²⁻)
Haluros:
Forma los siguientes haluros:
CuF₂ incoloro
CuCl₂ amarillo
CuBr₂ casi incoloro
Complejos:
Los estados de oxidación más comunes para el cobre en complejos son +1 y +2
[Cu(CH₃)₄]⁺
[Cu(H₂O)₆]²⁺
Oxoaniones:
Cobaltoato(II) (Co(OH)₄²⁻)
Cobaltoato(III) (Co(OH)₆³⁻)
Haluros:
Pirocobaltoato (Co₂Cl₆H₂(CO₃)₂³⁻)
Los halogenuros anhidros de cobalto pueden preparar por deshidratación de los halogenuros hidratados:
Fluoruro de Cobalto (CoF₃)
Cloruro de Cobalto (CoCl₂)
Bromuro de Cobalto (CoBr₂)
Yoduro de Cobalto (CoI₂)
Complejos:
Los estados de oxidación más comunes para el cobalto en complejos son +2 y +3
[Co(H₂O)₆]²⁺
[Co(en)₃]³⁺
Oxoaniones:
Ferrato (FeO₄²⁻)
Ferrito (FeO₂²⁻)
Haluros:
Existen 4, pueden formar anhidra o hidratada:
FeF₂·2BH₂O incoloro
FeCl₂·6H₂O verde pálido
FeBr₂·2H₂O verde pálido
FeI₂·2H₂O verde pálido
Complejos:
Forma numerosos complejos, la mayoría octaédricos
[Fe (fen)₃]²⁺
[Fe(H₂O)₆]²⁺
Oxoaniones:
Permanganato (MnO₄⁻)
Manganato (MnO₄²⁻)
Dioxomanganato (MnO₂²⁻)
Trioxomanganato (MnO₃⁻)
Haluros:
Puede formar haluros y su solubilidad depende del propio haluro
Fluoruro de manganeso (MnF₃)
Cloruro de Manganeso (MnCl₃)
Bromuro de Manganeso (MnBr₃)
Complejos:
Los estados de oxidación más comunes para el manganeso en complejos son +2, +3, +4, +6
[Mn(H₂O)₆]²⁺
[Mn(en)₃]³⁺
Oxoaniones:
Dicromato (Cr₂O₇²⁻)
Pirocromato (Cr₂O₇²⁻)
Haluros:
En solución no hidrolizan, tienen carácter metálico
Cloruro de Cromo (CrCl₃)
Bromuro de Cromo (CrBr₃)
Fluoruro de Cromo (CrF₃)
Complejos:
Los estados de oxidación más comunes para el cromo en complejos son +2, +3, +4, +6, aunque el estado +3 es el más usual
[Cr(H₂O)₆]³⁺
[Cr(OH)₆]³⁻
Oxoaniones:
Vanadato (VO₃⁻)
Metavanadato (VO₄⁻)
Pervanadato (VO₄³⁻)
Haluros:
Forma halogenuros covalentes, que se hidrolizan, el V⁴⁺ y V⁵⁺ se comporta como no metal
Tetrafluoruro de Vanadio (VF₄)
Tetrafluoruro de Vanadio (VF₅)
Complejos:
Los estados de oxidación más comunes del vanadio en complejos son +2, +3, +4 y +5
[V(H₂O)₆]²⁺
[V(en)₃]³⁺
Oxoaniones:
Titanato (TiO₃²⁻)
Peroxotitanato (TiO₄⁴⁻)
Haluros:
Covalentes y con posibilidad de hidrólisis
TiCl₄
TiBr₄
TiI₄
Complejos:
Con +3 y +4 y coordinación octaédrica
[Ti(H₂O)₆]³⁺
[Ti(C₅H₅)₂]²⁺
Usos y aplicaciones
Fabricación de acero y aleaciones para aumentar la resistencia a la corrosión.
Producción de pilas alcalinas, como las pilas alcalinas.
Fabricación de acero con aluminio o cobre.
Aleaciones de alta resistencia que se utilizan en la fabricación de acero y en la industria aeroespacial.
Baterías recargables, especialmente para la industria automotriz.
Galvanización de metales para protegerlos contra la corrosión.
Aplicaciones aeroespaciales y en la industria de la construcción debido a su alta resistencia y bajo peso.
Implantes médicos, como prótesis óseas y dentales.
Aplicaciones industriales y médicas.
Imanes de aleación de cobalto-samario.
Baterías recargables de iones de litio.
Fabricación de automóviles y buques.
Suplementos dietéticos y medicamentos.
Aleaciones de acero.
Aeroespacial.
Baterías recargables.
Fabricación de acero, que es esencial en la construcción de edificios, puentes, maquinaria y herramientas.
Fabricación de cables eléctricos y componentes electrónicos debido a su alta conductividad eléctrica.
Plomería y fabricación de tuberías debido a su resistencia a la corrosión.
Producción de monedas y utensilios de cocina.
Química en la vida
Vanadio
El vanadio es esencial para tunicados marinos, quienes utilizan níquel para transportar oxígeno, así como en organismos como el hongo Amanita muscaria en asociaciones. A nivel industrial, se usa en aleaciones de acero para crear herramientas duraderas.
Titanio
El titanio es un metal utilizado en aviones militares y submarinos nucleares debido a su alta resistencia y bajo densidad. Reemplaza al tóxico plomo en pintura blanca, y en virtud de su pigmento de bajo toxicidad, se usa para blanquear pinturas más oscuras y colores anteriores gracias a su alta capacidad de dispersar la luz.
Niquel
El níquel ha demostrado cumplir funciones esenciales en microorganismos y plantas. Sin embargo, en humanos, su papel no está claro, aunque se cree que ayuda a activar enzimas como la ureasa. También se utiliza como material en catalizadores industriales. Alrededor del 10% de las monedas contienen níquel. Ocurre en minerales tropicales ricos en óxidos y silicios, especialmente en la zona tropical a casi el 15% de su masa seca.
El manganeso se encuentra en enzimas que convierten dióxido de carbono en oxígeno. Es un elemento clave en organismos, como las plantas, para la fotosíntesis. También se encuentra en la fabricación de acero y es un componente clave de fertilizantes y suplementos alimenticios.
Hierro
El hierro desempeña varios roles en la biología, destacando en la hemoglobina para el transporte de oxígeno. Se utiliza en aleaciones para la fabricación de acero, en reactivos para reacciones químicas, como por ejemplo, en el análisis de aguas. Los hemocromatos, que son dadores de electrones, participan en varias reacciones en el cuerpo. El hierro también es necesario para el almacenamiento y transporte de oxígeno. Las enzimas en la membrana mitocondrial contienen hierro, que es necesario para el buen funcionamiento de la ferritina y la hemosiderina en el cuerpo.
Cobre
El cobre es un metal esencial para la biología y la tecnología. Es necesario en la dieta humana (1mg por día), y su deficiencia puede llevar a la anemia. En biología, se encuentra en moléculas como las hemocianinas, que transportan oxígeno en organismos como el pulpo. También ayuda a tratar enfermedades como el mal de Wilson.
Cobalto
El cobalto es esencial en la vitamina B12, y su deficiencia causa anemia perniciosa. Bacterias anaeróbicas usan el cobalto para fijar nitrógeno. A nivel industrial, se utiliza en aleaciones de acero para convertir el mercurio en formas altamente tóxicas.
El cromo en su forma III es esencial en la dieta y está involucrado en la regulación de glucosa en la sangre. Sin embargo, el cromo VI es un carcinógeno. Se utiliza en aleaciones y para recubrimientos protectores o suplementos dietéticos. Los alcoholímetros usan dicromato de potasio para oxidar el alcohol presente en el aliento, lo que da lugar a la formación de manganato, que se vuelve amarillo. Los alcoholímetros analizan la cantidad de manganato en el aliento para detectar consumo excesivo de alcohol.
Química en solución
Comportamiento redox
Cromo
Puede actuar como agente oxidante o reductor por su variedad de estados de oxidación:
En su estado de oxidación +3, el Cr es estable y no suele participar en reacciones redox, pero puede oxidarse a estados superiores.
El ion Cr⁶⁺ es un oxidante muy potente, y se puede reducir a Cr³⁺.
En presencia de ciertos agentes reductores, Cr⁶⁺ puede reducirse a Cr³⁺, lo que genera compuestos menos tóxicos.
Manganeso
Debido a la amplia variedad de estados de oxidación que presenta, puede actuar tanto como agente oxidante ó reductor:
Mn con estado de oxidación +2 puede oxidarse a Mn con estado de oxidación +3.
El ion permanganato (Mn en estado de oxidación +7) es un oxidante muy fuerte, pero también puede reducirse a Mn con estado +2.
El estado de Mn +4 es común en el dióxido de manganeso (MnO₂) y puede comportarse como un agente tanto oxidante como reductor, dependiendo de las condiciones.
Comportamiento ácido-base
Cr (III)
Frente a ácidos:
El cromo(III) puede reaccionar con ácidos para formar sales de cromo(III) y liberar dióxido de azufre (SO₂), si el ácido es sulfúrico.
Frente a bases:
El cromo(III) generalmente forma hidróxidos, como el hidróxido de cromo(III) (Cr(OH)₃), cuando reacciona con bases fuertes.
V (III, IV, V)
Frente a ácidos:
+3 liberando dióxido de vanadio (VO2⁺)
+4 liberando vanadio (IV)
+5 liberando vanadio (V)
Frente a bases: Puede formar compuestos básicos con hidróxidos, como el hidróxido de vanadio (III) [V(OH)₃], (IV) [VO(OH)₂], (V) [VO₂(OH)₂]
Ti (III, IV)
El titanio ofrece una gran resistencia a la corrosión en varios tipos de ambientes, tanto ácidos como básicos.
Cuando está en el estado de oxidación +3, el titanio genera óxidos que son estables y lo protegen frente a la corrosión en medios ácidos. En presencia de ácidos como el sulfúrico o clorhídrico, el metal desarrolla una capa de óxido en su superficie, que lo resguarda de daños más severos.
En el estado de oxidación +4, el titanio también es altamente resistente tanto a ácidos como a bases. En esta forma, crea óxidos aún más estables, que le proporcionan una protección adicional contra la corrosión. Esta característica es especialmente útil en ambientes agresivos y químicos.
Estados de Oxidación
Escandio Sc +3
Titanio Ti +3, +4
Vanadio V +2, +3, +4, +5
Cromo Cr +2, +3, +4, +6
Manganeso Mn +2, +3, +4, +6, +7
Hierro Fe +2, +3
Cobalto Co +2, +3
Níquel Ni +2, +3
Cobre Cu +1, +2
Zinc Zn +2
Elementos
Zinc (Zn)
Cobre (Cu)
Niquel (Ni)
Cobalto (Co)
Hierro (Fe)
Manganeso (Mg)
Cromo (Cr)
Vanadio (V)
Titanio (Ti)
Escandio (Sc)
