Los elementos de transicin.(Introduccin)

Bloque d: elementos situados entre los bloque s y p. Tienen ocupados en su estado fundamental, los niveles 3d, 4d 5d: (n-1)d ns

Bloque f: elementos situados despus del lantano y del actinio. Tienen ocupados, en su estado fundamental, los niveles 4f 5f

PROPIEDADES GENERALES DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIN

Son metales tpicos:Propiedades Fsicas.

Slidos, con puntos de fusin altos(Excepto el Hg).En general son dctiles y maleables.Poseen brillo plateado o son de color gris (Excepto Cu y Au).Son buenos conductores de calor y de la electricidad.Son buenos conductores de calor y de la electricidad.Forma aleaciones fcilmente.

Propiedades Qumicas.Pueden presentar varios estados de oxidacin.Pueden presentar varias estructuras cristalinas(POLIMORFISMO).Son menos electropositivos que los metales S.Suelen formar compuestos de coordinacin y organometlicos.

Reaccionan con cidos minerales dando H2 Reaccin con HCl(ac): algunos forman acuocomplejos y otros clorocomplejos Con cidos oxidantes suelen pasivarse por formacin del xido en la superficie Muy reactivos en exceso de Oxgeno, especialmente si estn finamente divididos (pirofricos). Algunos se pasivan.

Otras propiedades de los elementos de transicin

(pirofricos). Algunos se pasivan. En general, reaccionan con los halgenos. Gran capacidad para combinarse con otros no metales, dando lugar a compuestos con propiedades metlicas (carburos, nitruros, boruros y siliciuros). Frecuentemente forma compuestos no estequiomtricos. Materiales muy tiles. Algunos tienen carcter noble: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt (Elementos del G. del Pt), Au.

Origen de los metales

Algunos fueron los primeros elementos descubiertos: Au, Ag, Cu, Fe

Alquimistas (1000aC-1700dC): Pt, Zn Extraccin qumica (1700-1900): Co, Ni, Mn, Mo, Zr, U, Ti, Nb, lantnidos... Identificacin instrumental (1860-1 925): Ho, Pr, Nd, Ac, Pa Elementos sintticos (1937-1961): Tc, Np, Pu, Pm, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm. Elementos sintticos (1937-1961): Tc, Np, Pu, Pm, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm.

La extraccin de los metales de sus menas coincide con el desarrollo de la Civilizacin Humana: Edad de Bronce, Edad de Hierro, etc.

Son elementos que dominan el mundo contemporneo: Fe, Cu, Al, Zn, Ti, Co

Uso decorativo de metales como Au y Ag debido a su aspecto atractivo, su inercia qumica y su maleabilidad

EL enlace en los metales: Las estructuras metlicas

Suelen adoptar un empaquetamiento compacto de sus tomos

Esto explica la elevada densidad de muchos metales

Banda de

conduccin

Banda de

valencia

E

conductor semiconductor aislante

Cada esfera es rodeada de seis vecinas

Radio covalente e inicoEl radio covalente de los elementos del bloque d es menor que los metales del bloque s de su periodo. Los valores disminuyen poco a lo largo de una serie, hasta llegar a la mitad. A partir de ese momento suben ligeramente.

Los electrones d son poco

Contraccin lantnida: disminucin del radio atmico en la serie de loslantnidos (La-Hf), se debe al llenado de orbitales 4f, muy poco apantallantes

Los valores de los radios para la segunda y tercera serie son mayores pero son similares para un mismo grupo

Los electrones d son pocoapantallantes: aumenta la carga nuclear efectiva

Radio covalente e inicoEl radio covalente de los elementos del bloque d es menor que los metales del bloque s de su periodo. Los valores disminuyen poco a lo largo de una serie, hasta llegar a la mitad. A partir de ese momento suben ligeramente.

Los electrones d son poco

Contraccin lantnida: disminucin del radio atmico en la serie de loslantnidos (La-Hf), se debe al llenado de orbitales 4f, muy poco apantallantes

Los valores de los radios para la segunda y tercera serie son mayores pero son similares para un mismo grupo

Los electrones d son pocoapantallantes: aumenta la carga nuclear efectiva

Configuraciones electrnicas Las configuraciones habituales son (n-1)dxns2, (n-1)dx+1ns1, y (n-1)dx+2nso (Pd)Esto genera diferentes estados de oxidacin posibles.

Estados de oxidacinEstado de oxidacin II: mejor para la primera serie y hacia la derecha.Pueden llegar a alcanzar el EO del grupo, no se suele superar el e.o. VIII.La estabilidad del mximo e.o. aumenta al bajar en el grupo.Los elementos ms pesados de cada serie tienen menor tendencia a usar todos sus electrones

Estado de oxidacin 1: posible para (n-1)dx+1ns1, por ejemplo G 11. Existen combinaciones en e.o. O y negativos. Existen combinaciones en e.o. O y negativos.

Configuraciones electrnicas: estados de oxidacinEstado de oxidacin del grupo: estado de oxidacin que se corresponde con el nmero total de electrones d y s. Coincide con el ndel grupo.

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Estabilidad de estados de oxidacin

Los estados de oxidacin ms altos se estabilizan con fluoruros y xidos. Los estados de oxidacin altos posibles se favorecen en medio bsico: Fe(ll) Fe(OH)2 Fe(OH)3 Los haluros y xidos en los e.o. bajos (II y III) presentan un mayor carcter

Inico. Esto indica carcter bsico de los xidos.Inico. Esto indica carcter bsico de los xidos. Conforme aumenta el e.o., aumenta el carcter polarizante y la covalencia del

enlace. Esto indica un aumento del carcter cido de los xidos. Favorece la hidrlisis de xidos y haluros.

Los cationes de haluros inicos son cidos de Lewis dbiles. Formanacuocomplejos en disolucin: [M(H2O)6]+3 (cidos) [M(H2O)6]+2 (neutros)

Estados de oxidacin: Diagramas de Frost

Repaso a la Qumica de los Compuestos de Coordinacin

Compuestos preparados como mezcla de de compuesos simples se le llam compuestos de coordinacin.

La mezcla de CoCl3 y NH3. produce dos compuestos distintos [Co(NH3)6]Cl3 and [CoCl (NH3)5]Cl2Se diferencian en su reactividad frente a AgNO3.

Alfred Werner (1866-1919)

Estructuras de los compuestos de coordinacin

ndices de coordinacin habituales para algunos iones metlicos

Ligandos Ligandos son bases de Lewis.

Donan un par de electrones a los metales. Ligandos monodentados.

Usan un par de electones para formar un punto de unin con los metales.punto de unin con los metales.

Ligandos bidentados. Usan dos pares de electones para formar

dos puntos de unin con los metales. Tridentados, tetradentados..polidentados

OCl H: :::: :: - -

NH :H

H

NCH3 :H

H

La etilenodiamina es un ligando bidentado

Ligandos quelato

Tres representaciones de [Pt(en)2]2+

Isomera Ismeros:

Tienen la misma composicin pero difieren en su estructure y en sus propiedades.

Ismeros estructurales : Se diferencian en su estructura bsica. Se diferencian en su estructura bsica.

Estereoismeros:Tienen el mismo nmero y tipo de ligandoscon el mismo modo de enlace, pero se diferencian en la ocupacin espacial alrededordel in central.

Isomera de ionizacin

[CrSO4(NH3)5]Cl [CrCl(NH3)5]SO4pentaaminsulfatochromium(III) chloride pentaaminchlorochromium(III) sulfate

Isomera de coordinacinIsomera de coordinacin

[Co(NH3)6][CrCN6]hexaaminecobalt(III) hexacyanochromate(III)

[Cr(NH3)6][CoCN6]hexaaminechromium(III) hexacyanocobaltate(III)

Isomera de enlace

Nitrite ion

Isomera geomtrica cis trans

Isomera geomtrica: fac merIsomera geomtrica: fac mer

Isomera Optica

Objetos supeponibles(a) y no supeponibles(b)

Isomera Optica

Actividad optica

Muestra pticamente activa

dextrorotacin d-levorotacin l-

El enlace en los compuestos de Coordinacin Teora del campo cristalino

Se considera el enlace en los compuestos de coordinacin como atracciones electrostticas entre el in central cargado positivamente y los electrones de los ligandos.electrones de los ligandos.

Los electrones del tomo metlico repelen los electrones de los ligandos.

Nos centramos particularmente en los electrones-d del ion metlico

Aproximacin de seis ligandos a un in metlico para formar un complejo octadrico

Desdoblamiento de los orbitales d al formarse un complejooctadrico

Desdoblamiento de los orbitales d al formarse un complejo octadrico

Serie Espectroqumica

CN- > NO2- > en > py NH3 > EDTA4- > SCN- > H2O >

Gran 0Campo de los ligandos intenso

ONO- > ox2- > OH- > F- > SCN- > Cl- > Br- > I-

Pequeo 0Campo de los ligandos dbil

ENERGGY

Desdoblamiento de orbitales d para complejos tetradricos

Comparacin de desdoblamientos en entornos octadricos y plano cuadrados

El color en los elementos de transicin

En general, el color de un complejo depende del metal en particular, su estado de oxidacin, y los ligandos enlazados al metal

Las mezclas de colores

El color, como lo observamos y por que

Si una sustancia Si una sustancia absorbe una radiacin de esta longitud de onda

Su color aparece en esta zona

Color absorbido y Observado

El color y los espectros electrnicos de lo elementos de transicin

[Ti(H2O)6]3+ 510 nm

Como absorbe amarillo-verde se ve de color prpura

El color y los espectros electrnicos de los elementos de transicin

Muestra conteniendo un compuesto de coordinacin

Espectros electrnicos y saltos electrnicos

Energa Absorbida

E = h = = = = h (c/)

Absorbida

In libreCompuesto de Coordinacin

t2g0eg1 = E2

t2g1eg0 = E1

E2 E1 = o

Diagrama de niveles de energa para un ion d1

Reglas de seleccin:De spin: las transiciones deben de ocurrir con S = 0

Trmino Componente OhS A1gP T1gD Eg + T2gF A2g + T2g + T1gG Aig + Eg + T2g + T1g

Diagramas de Orgel para iones octadricos d1,d6, d4 y d9 de alto spin

Repasar el conceptode hueco positivo!

Diagramas de Orgel para iones octadricos d2,d7, d3 y d8 de alto spin

Diagrama de Tanabe-Sugano para iones d2 en un entrono octadrico de alto spin

Los punto marcados sealan las transiciones permitidas por tener S = 0

Las disoluciones de [V(H2O)6]+3Muestran absorciones a 17200 y 25600 cm-1 que se asignan a transiciones 3T2g(F) 3T1g(F) y 3T1g(P) 3T1g(F)

Momento magntico en los compuestos de coordinacin

Representaciones de (a) paramagnetismo, b) ferromagnetismo, c) antiferromagnetismo d) ferrimagnetismo

En ausencia de campo magntico En ausencia de campo magnticoEn presencia de campo magntico En presencia de campo magntico

ParamagnetismoFerromagnetismo