Metales de Transición
Elementos 1° Serie
Titanio
Vanadio
Cromo
Manganeso
Hierro
Cobalto
Niquel
Cobre
Estados de Oxidación
Titanio (Ti)
+3 (Mas estable)
+4
Vanadio (V)
Cromo (Cr)
+2
+3 (el mas estable en ambos)
+4
+6
Manganeso (Mn)
+2 (Mas estable)
+3
+4
+6
+7
Hierro (Fe)
Cobalto (Co)
Niquel (Ni)
+2 (mas estable en los tres)
+3
Cobre
+1 (mas estable)
+2
Química en solución
Comportamiento Redox
Manganeso
El Mn IV es inerte frente a la mayoría de los ácidos, pero en caliente es atacado y actúa como agente oxidante. El manganeso es poco electronegativo y se disuelve fácilmente en ácidos diluidos no oxidantes. El Mn VII es un oxidante poderoso y se reduce a Mn II de igual forma que el Mn III. El Mn II es fácilmente oxidado en solución alcalina. Los compuestos del Mn V son intermediarios en la reducción de permanganatos. En solución fuertemente alcalina el permanganato es un agente oxidante fuerte.
MnO4 + 2H2O + 3e- → MnO2(s) + 40H-
Cromo
Comportamiento frente a ácidos
Titanio (III)
Ti2O3 + 5H2SO4 → 2Ti(SO4)2 + 5H2O + SO2
Titanio (IV)
TiO2 + H2SO4 → TiOSO4
Vanadio (III)
2VCl3 + H2SO4 → 2VOCl2 + SO2 + 2HCl
Vanadio (IV)
2VCl3 + H2SO4 → 2VOCl2 + SO2 + 2HCl
Vanadio (V)
V2O5 + 2 HNO3 → 2 VO2(NO3) + H2O
Cromo (III)
Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O
Comportamiento frente a bases
Titanio (III)
2Ti2O3 + 4NH3 → 4TiNH3 + 3O2
Titanio (IV)
TiO2 + 2NaOH → Na2TiO3 + H2O
Vanadio (III)
VCl3 + 6 NH3 → [V(NH3)6] Cl3
Vanadio (IV)
4VO2 + 2KOH → K2V4O9 + H2O
Vanadio (V)
V2O5 + 2 NH3 + H2O → 2 NH4VO3
Cromo (III)
Cr2O3 + 2KOH → 2KCrO2 + H2O
Compuestos de los elementos
Haluros
Titanio
TiCl2
TiCl3
TiCl4
Vanadio
VCl2
VCl3
VCl4
Cromo
CrCl2
CrCl3
Manganeso
MnCl2
Hierro
FeF3
FeCl2
FeCl3
FeI2
Cobalto
Niquel
NiCl2
NiF2
NiCl3
Cobre
CuX2
X2= Cl, F, Br
CuI
[CrF6]3-
Hexaflorurocromato(III)
[Cr(H2O)6]3+
Hexacuocromo(III)
[CrF6]2-
Hexacuocromato(IV)
[Cr(CN)6]3-
Hexacianocromato(III)
[Cu(OH)6]3-
Hexaoxocuprato(III)
[Cu(NH3)6]3+
Hexamincromo(II)
Manganeso
[MnCl5]3-
Pentacloruromanganato(II)
Hierro
[Fe(CN)6]3-
Hexacianoferrato(III)
[FeCl3]
Triclorurohierro(III)
Cobalto
[Co(NH3)6]3+
Hexamincobalto (III)
[Co(NH3)6]2+
Hexamincobalto (II)
[Co(NH3)4]2+
Tetramincobalto(II)
[Co(CN)6]3-
Hexacianocobaltato (III)
Niquel
[Ni(CO)4]
Tetracarbonilniquelato (III)
[Ni(CN)4]2-
Tetracianoniquelato (II)
[Ni(en)3]3+
Trientilendiaminniquel(III)
Cobre
[CuBr4]
Tetrabromurocobre(IV)
K2[Cu(CN)4]
Tetracianocuprato (II) de sodio
[Cu(H2O)6]+3
Heaxacuocobre (III)
[Cu(H2O)2(NH3)4]+2
Diacuotetramincobre (II)
Oxoaniones
Titanio
Forma titanatos de formulas M(1/2)TiO3nH2O y M(1/2)Ti2O5nH2O que se obtienen en disoluciones alcalinas del oxido. Ej: BaTiO3 (Titanato de Bario)
Vanadio
Existen los vanadatos VO4-4 en medio alcalino, que se protonan a medida que la alcalinidad se reduce y forma hipovanadatos.
Cromo
En soluciones alcalinas se encuentra el ion cromato CrO4-2. Si el pH disminuye, forma el ion dicromato Cr2O7-2
Manganeso
Forma el ion manganato MnO4-2 de color verde oscuro. El MnO2 puede fundirse y formar magnatitos
Hierro
En su estado (VI) puede dar el ion ferrato FeO4-2 que es estable en soluciones alcalinas.
Cobalto
Niquel
Cobre
No tienen oxoaniones
Uso y aplicaciones
Titanio
Se utiliza para la construcción de partes de motores y en la construcción aeronáutica, además de trenes, automóviles, camiones, aviones militares, submarinos y bicicletas. Estos usos se les da gracias a su resistencia metálica y su baja densidad. El óxido de titanio se utiliza como pigmento blanco en las pinturas
Vanadio
El vanadio se usa en la producción de resortes y herramientas de acero de alta velocidad resistentes a la corrosión. Es un estabilizador importante en la producción de acero. El pentóxido de vanadio se usa en cerámicas, como catalizador y también en la producción de imanes superconductores.
Cromo
Se utiliza para generar aleaciones anticorrosivas e inoxidables, porque le da brillo y protección a las superficies de hierro.
Se utiliza para la obtención de nitrógeno en los laboratorios.
Se usa una mezcla sulfocrómica (dicromato de potasio y ácido sulfúrico) como desengrasante de vidrios.
Manganeso
Se utiliza como aleaciones de aceros especiales con hierro, manganeso y cobre.
El MnO2 se utiliza en la fabricación de pilas secas como catalizador.
Hierro
Su uso principal es en aleaciones para producir acero inoxidable por ser uno de los metales más duro, necesita combinarse con otro que le de mayor resistencia a la corrosión.
Aplicaciones medicinales.
Cobalto
Catálisis del petróleo e industria química.
Se usa en aleaciones, una conocida es la de acero con cobalto que se usa para imanes permanente.
Aleaciones y "superaleaciones" que son muy resistentes, que contienen cobalto y se usa en la industria de motores y para las turbinas de aviones y válvulas de motor.
Se usa para secador en cerámicas y pinturas.
Niquel
Se suele unir al hierro para producir acero inoxidable y así fabricar utensilios de cocina, cubiertos, herramientas, faros de coches, joyas e incluso relojes.
En aleaciones, muchos aceros inoxidables que conocemos son productos de el.
Baterías recargables: baterías de níquel-cadmio usan el cadmio metálico como ánodo, un electrodo en el que se produce la oxidación y el óxido de níquel para el ánodo donde se produce la reducción.
Cobre
En la construcción, el cobre se utiliza para la fabricación de sistemas térmicos, cableados, tuberías de agua y de gas.
Tecnología: En el área de las telecomunicaciones es el metal más utilizado para el cableado, desarrollo de nuevas tecnologías.
Transporte: En el transporte la presencia del cobre resulta indispensable. Los motores, sistemas eléctricos.
Agricultura: En agricultura, es usado para compensar la carencia de dicho elemento en la tierra.
Monedas: El cobre se emplea desde la edad antigua para la confección de las monedas.
Química en la vida
Titanio
Utilizado en aviones militares y submarinos nucleares donde su costo es menos importante que el rendimiento.
Se usa el óxido de titanio (IV) en pinturas blancas ya que no es toxico y tiene gran capacidad para dispersar la luz. Se añade el óxido de titanio a pinturas de colores claros para así mejorarlos.
Vanadio
Es vital para uno de los grupos de organismos marinos, los tunicados o monos marinos, estos usan grandes cantidades de vanadio para transportar oxígeno. A nivel industrial se usa para aceros, ósea aleaciones muy duras, como hojas de cuchillos y en herramientas para taller.
Cromo
La insulina y el ion cromo (lll) regulan los niveles de glucosa en sangre, aunque una incapacidad de su uso puede causar diabetes. A nivel industrial se usa en fabricación de aleaciones metálicas, este elemento da buen recubrimiento brillante y protector del acero.
El cromato de plomo (lll) debido a su insolubilidad y elevado índice de refracción ( se debe a su opacidad) favorece en el uso de marcas amarillas de las calles.
El ion dicromato anaranjado es buen agente oxidante y se reduce al ion hexacuocromo(lll) verde [Cr(OH2)6]+3, en redox, esta reacción se usa en analizadores de aliento para detectar el alcohol.
Manganeso
Crucial en enzimas vegetales y animales, en mamíferos se usa en enzima hepática arginasa que convierte desechos nitrogenados en compuesto excrétable urea. Las fosfotransferasas (grupo de enzimas vegetales) que incorporan manganeso. También el Mg es constituyente importante del cerebro y sistema nervioso central
Hierro
Cobalto
El cobalto es otro elemento indispensable. La vitamina B12 tiene cobalto (lll), la carencia de esta vitamina provoca anemia perniciosa, la cual se trata con inyecciones de dicha vitamina, esta vitamina no está presente en animales ni vegetales, solo la producen ciertos microrganismo.
Niquel
Se ha podido establecer que el niquel cumple funciones esenciales en los organismos superiores. El níquel (ll) es retenido por algunas proteínas presentes en el suero y parece competir con el Cu(ll). El níquel es retenido por el riñón donde quedaría asociado con algún sistema proteico.
Ciertos arboles tropicales concentran niquel hasta tal punto que llega a constituir cerca del 15% de su masa seca.
Cobre
Se necesitan unos 5mg en la dieta humana diaria, una deficiencia de este incapacita al cuerpo para utilizar el hierro en el hígado, hay muchas proteínas de cobre, las interesantes son las hemocianinas (transportadoras de oxígenos entre invertebrados)
Un exceso de este es venenoso. El resultado de acumulación de este en el hígado, riñones y cerebro puede ser genético.
Es uno de los metales fundamentales para la tecnología actual. El uso de este es crucial, es un conductor preciso de calor y electricidad, por ejemplo ofrece máximo ahorro energético, y los tubos de estos dan gran durabilidad y resistencia. Es utilizado para instalaciones de agua, aire acondicionado y calefacción
Además de uso electrónico, es usado en compuestos para agricultura, por ejemplo compensar deficiencia de este elemento en suelos o cultivos.