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Metales de transicion terminado

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Cristian Escobar

Este documento presenta un estudio de investigación sobre los metales de transición del bloque d de la tabla periódica. Examina las propiedades químicas y los estados de oxidación de cada elemento, así como sus efectos en la salud y el medio ambiente. Analiza los elementos escandio, titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel y cobre, describiendo sus características y aplicaciones principales. El objetivo es comprender mejor las propiedades y el comportamiento de estos metales importantes.

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Universidad Pedagógica Nacional Francisco Morazán FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES TRABAJO DE INVESTIGACIÓN Metales De Transición De La Tabla Periódica De Los Elementos "Bloque d" Asesor: Dr. Miguel Padilla Tosta Integrantes: Claudia Belinda Mendoza Rodríguez 0704-1988-01473 Cristian Escobar Figueroa 0801-1973-04000 V0B0--------------------------------------------------------------------- Tegucigalpa MDC 8 de octubre de 2012 1
ÍNDICE Introducción ................................................................................................................................................ 11 Justificación ................................................................................................................................................ 12 Objetivo general .......................................................................................................................................... 13 Objetivos específicos .................................................................................................................................. 13 Marco Teórico............................................................................................................................................. 14 Esto genera diferentes estados de oxidación posibles ................................................................................. 18 Configuraciones electrónicas: estados de oxidación ................................................................................... 18 Otras propiedades de los metales de transición .......................................................................................... 18 Configuraciones electrónicas: Estados de oxidación de los metales de transición .................................... 19 Elementos de la primera serie de los metales de transición ........................................................................ 25 Elemento Escandio (Sc) .......................................................................................................................... 26 Propiedades Químicas ............................................................................................................................. 26 Escandio .................................................................................................................................................. 26 Abundancia de escandio ......................................................................................................................... 27 Elemento Titanio (Ti) ............................................................................................................................. 27 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 27 Titanio ................................................................................................................................................. 28 Efectos del Titanio sobre la salud ....................................................................................................... 28 Efectos ambientales del Titanio .......................................................................................................... 28 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 28 Elemento Vanadio (V) ............................................................................................................................ 29 Vanadio ............................................................................................................................................... 29 Efectos del Vanadio sobre la salud ..................................................................................................... 30 Efectos ambientales del Vanadio ........................................................................................................ 30 Elemento Cromo (Cr) ........................................................................................................................... 31 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 31 Cromo ................................................................................................................................................. 31 Efectos del Cromo sobre la salud ........................................................................................................ 32 2
Efectos ambientales del Cromo........................................................................................................... 33 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 33 Elemento Manganeso (Mn)..................................................................................................................... 33 .................................................................................................................................................................... 33 Propiedades Químicas ........................................................................................................................ 33 Manganeso .......................................................................................................................................... 34 Efectos del Manganeso sobre la salud ................................................................................................ 35 Efectos ambientales del Manganeso ................................................................................................... 35 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 36 Elemento Hierro (Fe) .............................................................................................................................. 36 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 36 Hierro .................................................................................................................................................. 37 Efectos del Hierro sobre la salud ........................................................................................................ 37 Efectos ambientales del Hierro ........................................................................................................... 38 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 38 Elemento Cobalto (Co) ........................................................................................................................... 38 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 38 Cobalto ................................................................................................................................................ 39 Efectos del Cobalto sobre la salud ...................................................................................................... 39 Efectos ambientales del Cobalto ......................................................................................................... 40 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 40 Elemento Niquel (Ni) .............................................................................................................................. 41 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 41 Níquel.................................................................................................................................................. 41 Efectos del Níquel sobre la salud ........................................................................................................ 42 Efectos ambientales del Níquel ........................................................................................................... 42 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 43 Elemento Cobre (Cu) .............................................................................................................................. 43 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 43 3
Cobre ................................................................................................................................................... 43 Efectos del Cobre sobre la salud ......................................................................................................... 44 Efectos ambientales del Cobre ............................................................................................................ 45 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 45 Elemento Zinc (Zn) ................................................................................................................................. 46 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 46 Zinc ..................................................................................................................................................... 46 Efectos del Zinc sobre la salud ........................................................................................................... 47 Efectos ambientales del Zinc .............................................................................................................. 47 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 48 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en el sol ................................................................................................................................................................ 50 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los meteoritos.................................................................................................................................................... 51 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en la corteza terrestre ........................................................................................................................................... 52 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los océanos........................................................................................................................................................ 53 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los seres humanos ............................................................................................................................................. 54 Elemento Itrio (Y) ................................................................................................................................... 56 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 56 Itrio...................................................................................................................................................... 56 Efectos del Itrio sobre la salud ............................................................................................................ 56 Efectos ambientales del Itrio ............................................................................................................... 57 La abundancia del elemento en diferentes ambientes. ........................................................................ 57 Elemento Circonio (Zr) ........................................................................................................................... 57 Zirconio ............................................................................................................................................... 58 Efectos del Zirconio sobre la salud ..................................................................................................... 59 Efectos ambientales del Zirconio ........................................................................................................ 59 4
La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 59 Elemento Niobio (Nb)............................................................................................................................. 59 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 59 Niobio ................................................................................................................................................. 60 Efectos del Niobio sobre la salud ........................................................................................................ 60 Efectos ambientales del Niobio........................................................................................................... 60 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 60 Elemento Molibdeno (Mo) ..................................................................................................................... 60 Molibdeno ........................................................................................................................................... 61 Efectos del Molibdeno sobre la salud ................................................................................................. 62 Efectos ambientales del Molibdeno .................................................................................................... 62 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 62 Elemento Tecnecio (Tc) .......................................................................................................................... 62 Tecnecio .............................................................................................................................................. 63 Efectos del Tecnecio sobre la salud .................................................................................................... 63 Efectos ambientales del Tecnecio ....................................................................................................... 63 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 63 Elemento Rutenio (Ru) ........................................................................................................................... 63 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 63 Rutenio ................................................................................................................................................ 64 Efectos del Rutenio sobre la salud ...................................................................................................... 64 Efectos ambientales del Rutenio ......................................................................................................... 64 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 65 Elemento Rodio (Rh) .............................................................................................................................. 65 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 65 Rodio ................................................................................................................................................... 65 Efectos del Rodio sobre la salud ......................................................................................................... 66 Efectos ambientales del Rodio ............................................................................................................ 66 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 66 5
Elemento Paladio (Pd) ............................................................................................................................ 66 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 66 Paladio................................................................................................................................................. 67 Efectos del Paladio sobre la salud ....................................................................................................... 67 Efectos ambientales del Paladio .......................................................................................................... 68 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 68 Elemento Plata (Ag) ................................................................................................................................ 68 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 68 Plata..................................................................................................................................................... 69 Efectos de la Plata sobre la salud ........................................................................................................ 70 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 70 Elemento Cadmio (Cd) ........................................................................................................................... 71 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 71 Cadmio ................................................................................................................................................ 71 Efectos del Cadmio sobre la salud ...................................................................................................... 72 Otros efectos sobre la salud que pueden ser causados por el Cadmio son: ......................................... 72 Efectos ambientales del Cadmio ......................................................................................................... 72 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 73 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en el sol ................................................................................................................................................................ 75 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los meteoritos.................................................................................................................................................... 76 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en la corteza terrestre ........................................................................................................................................... 77 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los océanos........................................................................................................................................................ 78 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los seres humanos ............................................................................................................................................. 79 Elemento Hafnio (Hf) ............................................................................................................................. 81 Propiedades químicas.......................................................................................................................... 81 6
Hafnio ................................................................................................................................................. 81 Efectos del Hafnio sobre la salud ........................................................................................................ 81 Efectos ambientales del Hafnio........................................................................................................... 82 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 82 Elemento Tantalio (Ta) ........................................................................................................................... 82 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 82 Tantalio ............................................................................................................................................... 83 Efectos del Tantalio sobre la salud ..................................................................................................... 83 Efectos ambientales del Tantalio ........................................................................................................ 83 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 83 Elemento Volframio (W) ........................................................................................................................ 84 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 84 Volframio ............................................................................................................................................ 84 Efectos del Volframio sobre la salud .................................................................................................. 85 Efectos ambientales del Volframio ..................................................................................................... 85 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 85 Elemento Renio (Re)............................................................................................................................... 86 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 86 Renio ................................................................................................................................................... 86 Efectos del Renio sobre la salud ......................................................................................................... 87 Efectos ambientales del Renio ............................................................................................................ 87 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 87 Elemento Osmio (Os) ............................................................................................................................. 87 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 87 Osmio .................................................................................................................................................. 88 Efectos del Osmio sobre la salud ........................................................................................................ 88 Efectos ambientales del Osmio ........................................................................................................... 89 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 89 Elemento Iridio (Ir) ................................................................................................................................. 89 7
Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 89 Iridio.................................................................................................................................................... 90 Efectos del Iridio sobre la salud .......................................................................................................... 90 Efectos ambientales del Iridio ............................................................................................................. 90 Elemento Platino (Pt) .............................................................................................................................. 91 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 91 Platino ................................................................................................................................................. 91 Efectos del Platino sobre la salud ....................................................................................................... 92 Efectos ambientales del Platino .......................................................................................................... 92 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 92 Elemento Oro (Au) ................................................................................................................................. 93 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 93 Oro ...................................................................................................................................................... 93 Efectos del Oro sobre la salud............................................................................................................. 94 Efectos ambientales del Oro ............................................................................................................... 94 Abundancia del oro en diferentes ambientes ...................................................................................... 94 Elemento Mercurio (Hg) ......................................................................................................................... 95 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 95 Mercurio.............................................................................................................................................. 95 Efectos del Mercurio sobre la salud .................................................................................................... 96 Efectos ambientales del Mercurio ....................................................................................................... 97 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 97 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en el universo ....................................................................................................................................................... 98 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los meteoritos.................................................................................................................................................. 100 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en la corteza terrestre ......................................................................................................................................... 101 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los océanos...................................................................................................................................................... 102 8
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los humanos .................................................................................................................................................... 103 Elemento Rutherfordio (Rf) .................................................................................................................. 105 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 105 Rutherfordio ...................................................................................................................................... 105 Efectos del Rutherfordio sobre la salud ............................................................................................ 105 Efectos ambientales del Rutherfordio ............................................................................................... 106 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 106 Elemento Dubnio (Db) .......................................................................................................................... 106 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 106 Dubnio............................................................................................................................................... 106 Efectos del Dubnio sobre la salud ..................................................................................................... 107 Efectos ambientales del Dubnio ........................................................................................................ 107 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 107 Elemento Seaborgio (Sg) ...................................................................................................................... 107 Seaborgio .......................................................................................................................................... 108 Efectos del Seaborgio sobre la salud................................................................................................. 108 Efectos ambientales del Seaborgio ................................................................................................... 108 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 108 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 108 Bohrio ............................................................................................................................................... 109 Efectos del Bohrio sobre la salud ...................................................................................................... 109 Efectos ambientales del Bohrio......................................................................................................... 109 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 109 Elemento Hassio (Hs) ........................................................................................................................... 110 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 110 Hassio................................................................................................................................................ 110 Efectos del Hassio sobre la salud ...................................................................................................... 111 Efectos ambientales del Hassio ......................................................................................................... 111 9
Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 111 Elemento Meitnerio (Mt) ...................................................................................................................... 111 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 111 Meitnerio ........................................................................................................................................... 112 Efectos del Meitnerio sobre la salud ................................................................................................. 112 Efectos ambientales del Meitnerio .................................................................................................... 112 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 112 Conclusiones ............................................................................................................................................. 113 Bibliografía ............................................................................................................................................... 114 Guía de laboratorio ............................................................................................................................... 116 10
Introducción En nuestro trabajo de investigación estudiaremos los metales del bloque d (elementos de transición de la tabla periódica de los elementos) tratando en primer lugar algunos aspectos principales como ser: tendencias periódicas a ganar o perder electrones, comparación entre ellos en diferentes ambientes (océanos, universo, sol, meteoritos, corteza terrestre, seres humanos), propiedades químicas y físicas, métodos de obtención, porcentajes de abundancia, utilidades en medicina, metalurgia joyería, interacción que tienen en nuestro organismos así como también en el medio ambiente . Considerando como elemento de transición a aquellos que poseen electrones alojados en el orbital d, estos elementos incluyen la mayor parte de los metales de mayor importancia económica. 11
Justificación La Química está jugando, y va a jugar sin duda, un papel central en la resolución de muchos problemas de la sociedad moderna, desde la síntesis de medicamentos más eficaces hasta el desarrollo de materiales con nuevas y sorprendentes propiedades. Este objetivo no se debe alcanzar a cualquier precio, sino que es necesario el desarrollo de nuevos procesos industriales llevados a cabo en condiciones suaves, eficientes y selectivas. Para ello es necesario el diseño de nuevas tecnologías que estén en consonancia con los postulados de la química sostenible. Ello incluye básicamente la utilización de materias primas sencillas, prevención en la generación de residuos, eficiencia energética y economía atómica. El impacto o el papel que juegan algunos de estos elementos químicos como ser los metales de transición de la tabla periódica de los elementos es fundamental para poder llevar a cabo todo lo anteriormente expuesto debido a esto es que nos hemos inclinado a investigar sus propiedades químicas y físicas asi como el efecto que estos puedan tener en nuestros organismos y el medio ambiente sus usos a nivel industrial, medicinal, metalurgia y energía atómica, para poder aprovechar al máximo todas las bondades que en ellos están presentes asi como todas las precauciones que debemos tener al manipularlos. 12
Objetivo general  Conocer los elementos de transición, un grupo fundamental en la química inorgánica y en otras áreas, así como describir sus propiedades, los compuestos que forman, porcentajes de abundancia, utilidades, interacciones con el ambiente y los seres humanos.  Conocer la importancia en la industria y medicina de los principales metales de transición que se encuentran ubicados en la tabla periódica de los elementos. Objetivos específicos  Describir las aplicaciones en la medicina, metalurgia, joyería, energía nuclear, electrónica que se le pueden dar a los principales elementos de transición de la tabla periódica de los elementos. 13
Marco Teórico Los elementos de transición. Bloque d: elementos situados entre los bloque s y p. Tienen ocupados, En su estado fundamental, los niveles 3d, 4d o 5d: (n-1)d ns Bloque f: elementos situados después del lantano y del actinio. Tienen ocupados, en su estado fundamental, los niveles 4f o 5f Elementos de transición y de transición interna: presentan sus capas d o f parcialmente ocupadas en alguno de sus estados de oxidación: Nb(0) 4d45s1 Cu(0) 3d104s1 Cu(II) 3d9 BLOQUE f BLOQUE d 14
Propiedades generales de los metales de transición • Sólidos (excepto Hg) • En general, dúctiles y maleables. • En general, puntos de fusión altos. • Brillo. • Plateados o grises (excepto Cu y Au). • Conductores del calor y la electricidad. • Forman aleaciones.  pueden presentar varios estados de oxidación.  pueden presentar varias estructuras cristalinas (polimorfismo).  menos electropositivos que los metales S.  suelen formar compuestos de coordinación y organometálicos.  Algunos fueron los primeros elementos “descubiertos”: Au, Ag, Cu, Fe.  Alquimistas (1000aC-l700dC): Pt, Zn.  Extracción química (1700-1 900): Co, Ni, Mn, Mo, Zr, U, Ti, Nb, lantánidos.  Identificación instrumental (1860-1925): Ho, Pr, Nd, Ac, Pa.  Elementos sintéticos (1937-1961): Tc, Np, Pu, Pm, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm.  La extracción de los metales de sus menas coincide con el desarrollo de la Civilización Humana: Edad de Bronce, Edad de Hierro, etc.  Son elementos que dominan el mundo contemporáneo: Fe, Cu, Al, Zn, Ti, Co.  Uso decorativo de metales como Au y Ag debido a su aspecto atractivo, su inercia química y su maleabilidad. 15
Las estructuras metálicas Suelen adoptar un Empaquetamiento Compacto de sus Átomos Esto explica la elevada densidad de muchos metales 16
Radio covalente e iónico: contracción lantánida El 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 apantallantes: aumenta la carga nuclear efectiva • Los valores son mayores para la segunda y tercera serie (llenado de periodos superiores) Son similares para la segunda y tercera serie para un mismo grupo. • Tendencias semejantes para los radios iónicos. Contracción lantánida: disminución del radio atómico en la serie de los lantánidos (La-Hf) Esto se debe al llenado de orbitales 4f, muy poco apantallantes • Prácticamente cancela el aumento de radio esperable conforme se baja en un grupo de transición. Una consecuencia importante de la similitud de radios iónicos entre la segunda y tercera serie es que muestran muchas semejanzas en cuanto a reactividad química. 17
Configuraciones electrónicas: estados de oxidación • Los elementos de la izquierda de la tabla periódica presentan mayor reactividad. • Al aumentar la carga del catión, aumenta su poder polarizante, lo que favorece el carácter covalente del enlace. • Por el contrario, los cationes en estado de oxidación bajo, favorecen interacciones de tipo iónico. • La disposición de orbitales d favorece la formación de complejos de coordinación. • Las configuraciones habituales son (n-1)dxns2, (n-1)dx+1ns1, y (n-1)dx+2nso (Pd). Esto genera diferentes estados de oxidación posibles • Estado de oxidación II: mejor para la primera serie y hacia la derecha. • Pueden llegar a alcanzar el estado de oxidación del grupo, no se suele superar el e.o. VIII. • La estabilidad del máximo e.o. aumenta al bajar en el grupo. • Los elementos más pesados de cada serie tienen menor tendencia a usar Todos sus electrones • Estado de oxidación 1: posible para (n-1)dx+1ns1, por ejemplo G 11. • Existen combinaciones en estados de oxidación. O y negativos. Configuraciones electrónicas: estados de oxidación •Estado de oxidación del grupo: estado de oxidación que se corresponde con el número total de electrones d y s. Coincide con el n° del grupo. •Los estados de oxidación más altos se estabilizan con fluoruros y óxidos. •Los estados de oxidación altos posibles se favorecen en medio básico: Fe(II) Fe(OH)2 Fe(OH)3 •Los haluros y óxidos en los estados de oxidación bajos (II y III) presentan un mayor carácter iónico. •Esto favorece el carácter básico de los óxidos. •Conforme aumenta el estado de oxidación, aumenta el carácter polarizaste y la covalencia del enlace. Esto aumenta el carácter ácido de los óxidos. Favorece la hidrólisis de óxidos y haluros. •Los cationes de haluros iónicos son ácidos de Lewis débiles. Forman acuocomplejos en disolución: [M(H2O)6]+3 (ácidos) [M(H2O)6]+2 (neutros) Otras propiedades de los metales de transición  Reaccionan con ácidos minerales dando H2.  Reacción con HCl(ac): algunos forman acuocomplejos y otros clorocomplejos.  Con ácidos oxidantes suelen pasivarse por formación del óxido en la superficie.  Muy reactivos en exceso de Oxígeno, especialmente si están finamente divididos (pirofóricos).  Algunos se pasivan.  En general, reaccionan con los halógenos. 18
 Gran capacidad para combinarse con otros no metales, dando lugar a compuestos con Propiedades metálicas (carburos, nitruros, boruros y siliciuros). Frecuentemente, son no estequiométricos. Materiales muy útiles.  Algunos tienen carácter noble: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt (Elementos del G. del Pt), Au.  Sus puntos de fusión son mayores que los del bloque s. Típicamente, por encima de 1000°C. Hay excepciones (G 12: los orbitales d no participan en el enlace metálico). Configuraciones electrónicas: Estados de oxidación de los metales de transición 19
Geometría, índice de coordinación 20
El color en los elementos de transición En general, el color de un complejo depende del metal en particular, su estado de oxidación, y los ligandos enlazados al metal 21
El color, como lo observamos y por qué Si una sustancia Absorbe una Radiación de esta Longitud de onda Su color aparece en Esta zona 22
Color absorbido y Observado 23
El color y los espectros electrónicos de los elementos de transición [Ti(H2O)6]3+ 510 nm Como absorbe amarillo-verde Se ve de color púrpura 24
Elementos de la primera serie de los metales de transición 25
Elemento Escandio (Sc) Propiedades Químicas Nombre Escandio Número atómico 21 Valencia 3 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,3 Radio covalente (Å) 1,44 Radio iónico (Å) 0,81 Radio atómico (Å) 1,62 Configuración electrónica [Ar]3d14s2 Primer potencial de ionización (eV) 6,59 Masa atómica (g/mol) 44,956 Densidad (g/ml) 3,0 Punto de ebullición (ºC) 2730 Punto de fusión (ºC) 1539 Descubridor Lars Nilson en 1879 Escandio Elemento químico, símbolo Sc, número atómico 21 y peso atómico 44.956. Es el primer elemento de transición del primer periodo largo. Los isótopos del escandio son 40Sc y 51 Sc y uno correspondiente a cada valor intermedio. Excepto 45Sc, presente en la naturaleza, los isótopos se obtienen durante reacciones nucleares. El óxido y otros compuestos del escandio se emplean como catalizadores en la conversión de ácido acético en acetona, en la manufactura de propanol y en la conversión de ácidos dicarboxílicos en cetonas y compuestos cíclicos. El tratamiento con solución de sulfato de escandio es un medio económico para mejorar la germinación de semillas de muchas especies vegetales. El escandio-47 tiene una vida media adecuada para su empleo como trazador y se puede preparar sin transportador. La presencia de un 2.5-25% de átomos de escandio en el ánodo incrementa el voltaje, la estabilidad de éste y la vida de las baterías alcalinas de níquel. El mineral principal del escandio es la thortveitita, que se encuentra en formaciones graníticas (pegmatita) y en algunos minerales de estaño, tungsteno y de las tierras raras. Está ampliamente distribuido en muchas partes del mundo. Efectos del Escandio sobre la salud El escandio es principalmente peligroso en el lugar de trabajo, debido al hecho de que las humedades y los gases pueden ser inhalados con el aire. Esto puede provocar embolias pulmonares, especialmente durante largas exposiciones. El escandio puede ser una amenaza para el hígado cuando se acumula en al cuerpo humano. 26
Efectos ambientales del Escandio El escandio es vertido al medio ambiente en muchos lugares diferentes, principalmente por industrias productoras de petróleo. También pueden entrar en el medio ambiente cuando se tiran los equipos domésticos. El escandio se acumula gradualmente en los suelos y el agua y esto conducirá finalmente al incremento de las concentraciones en humanos, animales y partículas del suelo. En los animales acuáticos el escandio produce daños a las membranas celulares, lo que tiene diversas influencias negativas en la reproducción y en las funciones del sistema nervioso. Abundancia de escandio % en el universo 3×10-6% % en el sol 4×10-6% % en meteoritos 0.00064% % en la corteza terrestre 0.0026% % en los océanos 1.5×10-10% % en los humanos N/A Elemento Titanio (Ti) Propiedades Químicas Nombre Titanio Número atómico 22 Valencia 2,3,4 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,5 Radio covalente (Å) 1,36 Radio iónico (Å) 0,68 Radio atómico (Å) 1,47 Configuración electrónica [Ar]3d24s2 Primer potencial de ionización (eV) 6,89 Masa atómica (g/mol) 47,90 Densidad (g/ml) 4,51 Punto de ebullición (ºC) 3260 Punto de fusión (ºC) 1668 Descubridor William Gregor en 1791 27
Titanio Elemento químico, Ti, de número atómico 22 y peso atómico 47.90. Mientras que su comportamiento químico muestra muchas semejanzas con el del silicio y el zirconio, como un elemento del primer grupo de transición, la química de la solución acuosa, especialmente de los estados de oxidación más bajos, tiene algunas semejanzas con la del cromo y el vanadio. El principal estado de valencia es 4+, aunque también se conocen los estados 3+ y 2+, que son menos estables. El elemento arde al aire cuando se calienta para obtener el dióxido, TiO2, y cuando se combina con halógenos. Reduce el vapor de agua para formar el dióxido e hidrógeno, y reacciona de manera parecida con ácidos concentrados calientes, aunque forma el tricloruro con ácido clorhídrico. El metal absorbe hidrógeno para dar composiciones aproximadamente de TiH2, y forma el nitruro, TiN, y el carburo, TiC. Se conocen el sulfuro TiS2, así como los óxidos más bajos, Ti2O3 y TiO, y los sulfuros Ti2S3 y TiS. Se conocen sales de los tres estados de valencia. El dióxido de titanio, TiO2, se encuentra comúnmente en una forma negra o de color castaño conocida como rutilo. Las formas naturales que se encuentran menos en la naturaleza son la anatasita y la brooquita. Tanto el rutilo como la anatasita puros son de color blanco. El óxido básico negro, FeTiO3, se encuentra en forma natural como el mineral llamado ilmenita; éste es la principal fuente comercial del titanio. El dióxido de titanio se utiliza mucho como un pigmento blanco en pinturas exteriores por ser químicamente inerte, por su gran poder de recubrimiento, su opacidad al daño por la luz UV y su capacidad de auto limpieza. El dióxido también se ha empleado como agente blanqueador y opacador en esmaltes de porcelana, dando un acabado final de gran brillo, dureza y resistencia al ácido. Efectos del Titanio sobre la salud El titanio elemental y el dióxido de titanio tienen un nivel bajo de toxicidad. Animales de laboratorio (ratas) expuestos a dióxido de titanio por inhalación han desarrollado pequeñas áreas localizadas de polvo oscuro depositado en los pulmones. Una exposición excesiva en los humanos puede resultar en ligeros cambios en los pulmones. La inhalación del polvo puede causar tirantez y dolor en el pecho, tos, y dificultad para respirar. El contacto con la piel y los ojos puede provocar irritación. Vías de entrada: Inhalación, contacto con la piel, contacto con los ojos. Carcinogenicidad: La agencia internacional para la investigación del cáncer (IARC) ha incluido el dióxido de titanio en el grupo 3 (el agente no es clasificable con respecto a su carcinogenicidad en humanos). Efectos ambientales del Titanio  Baja toxicidad.  No se han documentado efectos ambientales negativos del titanio. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 0.0003% 28
% en el sol 0.0004% % en los meteoritos 0.054% % en la corteza terrestre 0.66% % en los océanos 1×10-7% % en los humanos N/A Elemento Vanadio (V) Propiedades Químicas Nombre Vanadio Número atómico 23 Valencia 2,3,4,5 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,6 Radio covalente (Å) 1,25 Radio iónico (Å) 0,74 Radio atómico (Å) 1,34 Configuración electrónica [Ar]3d34s2 Primer potencial de ionización (eV) 6,81 Masa atómica (g/mol) 50,942 Densidad (g/ml) 4,51 Punto de ebullición (ºC) 3450 Punto de fusión (ºC) 1900 Descubridor Nils Sefstrom en 1830 Vanadio Elemento químico de símbolo V, número atómico 23, peso atómico 50.942. Es un metal que se utilizó inicialmente en aleaciones con hierro y acero. Varios de los compuestos de vanadio se emplean en la industria química, sobre todo en la fabricación de catalizadores de oxidación, y en la industria cerámica como agentes colorantes. El vanadio se parece a algunos otros elementos de transición en que forma muchos compuestos que con frecuencia son complejos por su valencia variable. Tiene al menos tres estados de oxidación, 2+, 3+ y 5+. Es anfótero, principalmente básico en los estados de oxidación bajos y ácido en los altos. Forma derivados de radicales más o menos bien definidos, tales como VO2+ y VO3+. En su forma pura es blando y dúctil. Puede trabajarse en caliente y frío fácilmente, pero debe calentarse en una atmósfera inerte o al vacío a causa de que se oxida rápido a temperaturas por 29
encima del punto de fusión de su óxido. El metal retiene muy bien su fuerza a temperaturas elevadas. La resistencia del vanadio a los ácidos clorhídrico y sulfúrico es notable y resiste el ataque del agua salada aireada mejor que la mayor parte de los aceros inoxidables. Sin embargo, el vanadio no resiste al ácido nítrico. Efectos del Vanadio sobre la salud La mayor acumulación de Vanadio en los seres humanos tiene lugar a través de las comidas, como en el trigo, semilla de soja, aceite de oliva, aceite de girasol, manzanas y huevos. El Vanadio puede tener un número de efectos sobre la salud humana, cuando la toma es muy alta. Cuando el Vanadio es acumulado a través del aire, puede causar bronquitis y neumonía. Los efectos graves del Vanadio son irritación de pulmones, garganta, ojos y cavidades nasales. Otros efectos sobre la salud cuando se toma Vanadio son:  Daño cardiaco y vascular.  Inflamación del estómago e intestinos.  Daño en el sistema nervioso.  Sangrado del hígado y riñones.  Irritación de la piel.  Temblores severos y parálisis.  Sangrado de la nariz y dolor de cabeza.  Mareos.  Cambios de comportamiento. Efectos ambientales del Vanadio El Vanadio puede ser encontrado en el ambiente, en algas, plantas, invertebrados, peces y muchas otras especies. En mejillones y cangrejos se acumula fuertemente, el cual puede ser acumulado en concentraciones de 105 a 106 veces mayores que las concentraciones que son encontradas en el agua salada. El Vanadio causa la inhibición de ciertas enzimas de animales, lo cual tiene varios efectos neurológicos. Próximo a los efectos neurológicos el Vanadio puede causar desordenes respiratorios, parálisis y efectos negativos en el hígado y los riñones. Las pruebas de laboratorio en pruebas con animales han mostrado, que el Vanadio puede causar daño en el sistema reproductivo de animales machos, y el Vanadio puede causar alteraciones del ADN en algunos casos, pero no puede causar cáncer en animales. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 0.0001% % en el sol 0.00004% % en los meteoritos 0.0061% % en la corteza terrestre 0.019% % en los océanos 1.5×10-7% % en los humanos 3×10-6% 30
Elemento Cromo (Cr) Propiedades Químicas Nombre Cromo Número atómico 24 Valencia 2,3,4,5,6 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,6 Radio covalente (Å) 1,27 Radio iónico (Å) 0,69 Radio atómico (Å) 1,27 Configuración electrónica [Ar]3d54s1 Primer potencial de ionización (eV) 6,80 Masa atómica (g/mol) 51,996 Densidad (g/ml) 7,19 Punto de ebullición (ºC) 2665 Punto de fusión (ºC) 1875 Descubridor Vaughlin en 1797 Cromo Elemento químico, símbolo Cr, número atómico 24, peso atómico 51.996; metal que es de color blanco plateado, duro y quebradizo. Sin embargo, es relativamente suave y dúctil cuando no está tensionado o cuando está muy puro. Sus principales usos son la producción de aleaciones anticorrosivas de gran dureza y resistentes al calor y como recubrimiento para galvanizados. El cromo elemental no se encuentra en la naturaleza. Su mineral más importante por abundancia es la cromita. Es de interés geoquímico el hecho de que se encuentre 0.47% de Cr2O3 en el basalto de la Luna, proporción que es de 3-20 veces mayor que el mismo espécimen terrestre. Existen cuatro isótopos naturales del cromo, 50Cr, 52Cr, 53Cr, 54Cr, Se han producido diversos isótopos inestables mediante reacciones radioquímicas. El más importante es el 51Cr, el cual emite rayos gamma débiles y tiene un tiempo de vida media aproximadamente de 27 días. El cromo galvanizado y pulido es de color blanco azuloso brillante. Su poder reflejante es 77% del de la plata. Sus propiedades mecánicas, incluyendo su dureza y la resistencia a la tensión, determinan la capacidad de utilización. El cromo tiene una capacidad relativa baja de forjado, enrollamiento y propiedades de manejo. Sin embargo, cuando se encuentra absolutamente libre de oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno es muy dúctil y puede ser forjado y manejado. Es difícil de almacenarlo libre de estos elementos. 31
El cromo forma tres series de compuestos con otros elementos; éstos se representan en términos de los óxidos de cromo: cromo con valencia dos, CrO, óxido de Cr(II) u óxido cromoso; con valencia tres, Cr2O3, óxido de Cr(III) u óxido crómico, y con valencia seis, CrO3, anhídrido de Cr(VI) o anhídrido de ácido crómico. El cromo es capaz de formar compuestos con otros elementos en estados de oxidación (II), (III) y (VI). Se conocen también los peróxidos, ácido percrómico y percromatos. Los halogenuros (fluoruro, cloruro, yoduro y bromuro) de cromo son compuestos bastante comunes de este metal. El cloruro, por ejemplo, se utiliza en la producción de cromo metálico mediante la reducción del cloruro cromoso, CrCl2, con hidrógeno. Efectos del Cromo sobre la salud La gente puede estar expuesta al Cromo a través de respirarlo, comerlo o beberlo y a través del contacto con la piel con Cromo o compuestos del Cromo. El nivel de Cromo en el aire y el agua es generalmente bajo. En agua para beber el nivel de Cromo es usualmente bajo como en el agua de pozo, pero el agua de pozo contaminada puede contener el peligroso Cromo (VI); Cromo hexavalente. Para la mayoría de la gente que come comida que contiene Cromo III es la mayor ruta de entrada de Cromo, como Cromo III ocurre naturalmente en muchos vegetales, frutas, carnes, levaduras y granos. Varias maneras de preparación de la comida y almacenaje pueden alterar el contenido de Cromo en la comida. Cuando la comida es almacenada en tanques de acero o latas las concentraciones de Cromo pueden aumentar. El Cromo III es un nutriente esencial para los humanos y la falta de este puede causar condiciones del corazón, trastornos metabólicos y diabetes. Pero la toma de mucho Cromo III puede causar efectos sobre la salud también, por ejemplo erupciones cutáneas. El Cromo (VI) es un peligro para la salud de los humanos, mayoritariamente para la gente que trabaja en la industria del acero y textil. La gente que fuma tabaco también puede tener un alto grado de exposición al Cromo. El Cromo (VI) es conocido porque causa varios efectos sobre la salud. Cuando es un compuesto en los productos de la piel, puede causar reacciones alérgicas, como es erupciones cutáneas. Después de ser respirado el Cromo (VI) puede causar irritación de la nariz y sangrado de la nariz. Otros problemas de salud que son causados por el Cromo (VI) son:  Erupciones cutáneas.  Malestar de estómago y úlceras.  Problemas respiratorios.  Debilitamiento del sistema inmune.  Daño en los riñones e hígado.  Alteración del material genético.  Cáncer de pulmón.  Muerte. 32
Efectos ambientales del Cromo Hay varias clases diferentes de Cromo que difieren de sus efectos sobre los organismos. El Cromo entra en el aire, agua y suelo en forma de Cromo (III) y Cromo (VI) a través de procesos naturales y actividades humanas. Las mayores actividades humanas que incrementan las concentraciones de Cromo (III) son el acero, las peleterías y las industrias textiles, pintura eléctrica y otras aplicaciones industriales del Cromo (VI). Estas aplicaciones incrementarán las concentraciones del Cromo en agua. A través de la combustión del carbón el Cromo será también emitido al agua y eventualmente se disolverá. El Cromo (III) es un elemento esencial para organismos que puede interferir en el metabolismo del azúcar y causar problemas de corazón, cuando la dosis es muy baja. El Cromo (VI) es mayoritariamente tóxico para los organismos. Este puede alterar el material genético y causar cáncer. Los cultivos contienen sistemas para gestionar la toma de Cromo para que está sea lo suficientemente baja como para no causar cáncer. Pero cuando la cantidad de Cromo en el suelo aumenta, esto puede aumentar las concentraciones en los cultivos. La acidificación del suelo puede también influir en la captación de Cromo por los cultivos. Las plantas usualmente absorben sólo Cromo (III). Esta clase de Cromo probablemente es esencial, pero cuando las concentraciones exceden cierto valor, efectos negativos pueden ocurrir. No es conocido que el Cromo se acumule en los peces, pero altas concentraciones de Cromo, debido a la disponibilidad de metales en las aguas superficiales, pueden dañar las agallas de los peces que nadan cerca del punto de vertido. En animales el Cromo puede causar problemas respiratorios, una baja disponibilidad puede dar lugar a contraer las enfermedades, defectos de nacimiento, infertilidad y formación de tumores. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 0.0015% % en el sol 0.002% % en los meteoritos 0.3% % en la corteza terrestre 0.014% % en los océanos 6×10-8% % en los humanos 3×10-6% Elemento Manganeso (Mn) Propiedades Químicas Nombre Manganeso Número atómico 25 Valencia 2,3,4,6,7 Estado de oxidación +2 33
Electronegatividad 1,5 Radio covalente (Å) 1,39 Radio iónico (Å) 0,80 Radio atómico (Å) 1,26 Configuración electrónica [Ar]3d54s2 Potencial primero de ionización (eV) 7,46 Masa atómica (g/mol) 54,938 Densidad (g/ml) 7,43 Punto de ebullición (ºC) 2150 Punto de fusión (ºC) 1245 Descubridor Johann Gahn en 1774 Manganeso Elemento químico, símbolo Mn, de número atómico 25 y peso atómico 54.938. Es uno de los metales de transición del primer periodo largo de la tabla periódica; se encuentra entre el cromo y el hierro. Tiene propiedades en común con ambos metales. Aunque poco conocido o usado en su forma pura, reviste gran importancia práctica en la fabricación de acero. El manganeso se oxida con facilidad en el aire para formar una capa castaña de óxido. También lo hace a temperaturas elevadas. A este respecto su comportamiento es más parecido a su vecino de mayor número atómico en la tabla periódica (el hierro), que al de menor número atómico, el cromo. El manganeso es un metal bastante reactivo. Aunque el metal sólido reacciona lentamente, el polvo metálico reacciona con facilidad y en algunos casos, muy vigorosamente. Cuando se calienta en presencia de aire u oxígeno, el manganeso en polvo forma un óxido rojo, Mn3O4. Con agua a temperatura ambiente se forman hidrógeno e hidróxido de manganeso (II), Mn (OH)2. En el caso de ácidos, y a causa de que el manganeso es un metal reactivo, se libera hidrógeno y se forma una sal de manganeso (II). El manganeso reacciona a temperaturas elevadas con los halógenos, azufre, nitrógeno, carbono, silicio, fósforo y boro. En sus muchos compuestos, presenta estados de oxidación de 1+ hasta de 7+. Los estados de oxidación más comunes son 2+, 4+ y 7+. Todos los compuestos, excepto los que contienen Mn (II), son intensamente coloridos. Por ejemplo, el permanganato de potasio, KmnO4, produce soluciones acuosas que son de color rojo púrpura; el manganato de potasio, K2MnO4, produce soluciones de color verde intenso. Los compuestos de manganeso tienen muchas aplicaciones en la industria. El dióxido de manganeso se usa como un agente desecante o catalizador en pinturas y barnices y como decolorante en la fabricación de vidrio y en pilas secas. El permanganato de potasio se emplea como blanqueador para decoloración de aceites y como un agente oxidante en química analítica y preparativa. 34
Efectos del Manganeso sobre la salud El Manganeso es un compuesto muy común que puede ser encontrado en todas partes en la tierra. El manganeso es uno de los tres elementos trazas tóxicos esenciales, lo cual significa que no es sólo necesario para la supervivencia de los humanos, pero que es también tóxico cuando está presente en elevadas concentraciones en los humanos. Cuando la gente no cumple con la ración diaria recomendada su salud disminuirá. Pero cuando la toma es demasiado alta problemas de salud pueden aparecer. La toma de Manganeso por los humanos mayoritariamente tiene lugar a través de la comida, como son las espinacas, él te y la hierbas. Las comidas que contienen las más altas concentraciones son los granos y arroz, las semillas de soja, huevos, frutos secos, aceite de oliva, judías verdes y ostras. Después de ser absorbido en el cuerpo humano el manganeso será transportado a través de la sangre al hígado, los riñones, el páncreas y las glándulas endocrinas. Los efectos del manganeso mayormente ocurren en el tracto respiratorio y el cerebro. Los síntomas por envenenamiento con Manganeso son alucinaciones, olvidos y daños en los nervios. El Manganeso puede causar Parkinson, embolia de los pulmones y bronquitis. Cuando los hombres se exponen al manganeso por un largo periodo de tiempo el daño puede llegar a ser importante. Un síndrome que es causado por el manganeso tiene los siguientes síntomas: esquizofrenia, depresión, debilidad de músculos, dolor de cabeza e insomnio. El Manganeso es un elemento esencial para la salud de los humanos la falta de este puede también causar efectos sobre la salud. Estos son los siguientes efectos:  Engordar.  Intolerancia a la glucosa.  Coágulos de sangre.  Problemas de la piel.  Bajos niveles de colesterol.  Desorden del esqueleto.  Defectos de nacimiento.  Cambios en el color del pelo.  Síntomas neurológicos. Efectos ambientales del Manganeso Los compuestos del manganeso existen de forma natural en el ambiente como sólidos en suelos y pequeñas partículas en el agua. Las partículas de manganeso en el aire están presentes en las partículas de polvo. Estas usualmente se depositan en la tierra en unos pocos días. Los humanos aumentan las concentraciones de Manganeso en el aire por las actividades industriales y a través de la quema de productos fósiles. El Manganeso que deriva de las fuentes humanas puede también entrar en la superficie del agua, aguas subterráneas y aguas residuales. A través de la aplicación del Manganeso como pesticida el Manganeso entrará en el suelo. Para los animales el Manganeso es un componente esencial sobre unas 36 enzimas que son usadas para el metabolismo de carbohidratos, proteínas y grasas. 35
Con animales que comen muy poco manganeso interfiere en el crecimiento normal, la formación de huesos y en la reproducción. Para algunos animales la dosis letal es bastante baja, lo cual significa que tienen pocas posibilidades de supervivencia incluso a pequeñas dosis de manganeso cuando este excede la dosis esencial. En plantas los iones del Manganeso son transportados hacia las hojas después de ser tomados en el suelo. Cuando muy poco manganeso puede ser absorbido desde el suelo esto causa disturbaciones en los mecanismos de las plantas. Por ejemplo disturbaciones en la división del agua en hidrógeno y oxígeno, en lo cual el Manganeso juega un papel importante. El Manganeso puede causar síntomas de toxicidad y deficiencia en plantas. Cuando el pH del suelo es bajo las deficiencias de Manganeso son más comunes. Concentraciones altamente tóxicas de Manganeso en suelo pueden causar inflamación de la pared celular, abrasamiento de las hojas y puntos marrones en las hojas. La deficiencia puede también causar estos efectos entre concentraciones tóxicas y concentraciones que causan deficiencias una pequeña área de concentraciones donde el crecimiento de la planta es óptimo puede ser detectado. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,0008% % En Sol 0,001% % En los meteoritos 0,27% % De la corteza terrestre 0,11% % En los océanos 2×10-7% % En seres humanos 0,00002% Elemento Hierro (Fe) Propiedades Químicas Nombre Hierro Número atómico 26 Valencia 2,3 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,25 Radio iónico (Å) 0,64 Radio atómico (Å) 1,26 Configuración electrónica [Ar]3d64s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,94 Masa atómica (g/mol) 55,847 36
Densidad (g/ml) 7,86 Punto de ebullición (ºC) 3000 Punto de fusión (ºC) 1536 Descubridor antiguos Hierro Elemento químico, símbolo Fe, número atómico 26 y peso atómico 55.847. El hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre (5%). Es un metal maleable, tenaz, de color gris plateado y magnético. Los cuatro isótopos estables, que se encuentran en la naturaleza, tienen las masas 54, 56, 57 y 58. Los dos minerales principales son la hematita, Fe2O3, y la limonita, Fe2O3.3H2O. Las piritas, FeS2, y la cromita, Fe (CrO2)2, se explotan como minerales de azufre y de cromo, respectivamente. El hierro se encuentra en muchos otros minerales y está presente en las aguas freáticas y en la hemoglobina roja de la sangre. El uso más extenso del hierro (fierro) es para la obtención de aceros estructurales; también se producen grandes cantidades de hierro fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes, tintes (tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores) y abrasivos (colcótar). Este metal es un buen agente reductor y, dependiendo de las condiciones, puede oxidarse hasta el estado 2+, 3+ o 6+. En la mayor parte de los compuestos de hierro está presente el ion ferroso, hierro (II), o el ion férrico, hierro (III), como una unidad distinta. Por lo común, los compuestos ferrosos son de color amarillo claro hasta café verdoso oscuro; el ion hidratado Fe (H2O)62+, que se encuentra en muchos compuestos y en solución, es verde claro. Este ion presenta poca tendencia a formar complejos de coordinación, excepto con reactivos fuertes, como el ion cianuro, las poliaminas y las porfirinas. El ion férrico, por razón de su alta carga (3+) y su tamaño pequeño, tiene una fuerte tendencia a capturar aniones. El ion hidratado Fe(H2O)63+, que se encuentra en solución, se combina con OH-, F-, Cl-, CN-, SCN-, N3-, C2O42- y otros aniones para forma complejos de coordinación. Un aspecto interesante de la química del hierro es el arreglo de los compuestos con enlaces al carbono. La cementita, Fe3C, es un componente del acero. Los complejos con cianuro, tanto del ion ferroso como del férrico, son muy estables y no son intensamente magnéticos, en contraposición a la mayor parte de los complejos de coordinación del hierro. Los complejos con cianuro forman sales coloradas. Efectos del Hierro sobre la salud El Hierro puede ser encontrado en carne, productos integrales, patatas y vegetales. El cuerpo humano absorbe Hierro de animales más rápido que el Hierro de las plantas. El Hierro es una parte esencial de la hemoglobina: el agente colorante rojo de la sangre que transporta el oxígeno a través de nuestros cuerpos. La inhalación crónica de concentraciones excesivas de vapores o polvos de óxido de hierro puede resultar en el desarrollo de una neumoconiosis benigna, llamada sideriosis, que es observable como un cambio en los rayos X. Ningún daño físico de la función pulmonar se ha asociado con la 37
siderosis. La inhalación de concentraciones excesivas de óxido de hierro puede incrementar el riesgo de desarrollar cáncer de pulmón en trabajadores expuestos a carcinógenos pulmonares. Efectos ambientales del Hierro El hierro (III) –O-arsenito, pentahidratado puede ser peligroso para el medio ambiente; se debe prestar especial atención a las plantas, el aire y el agua. Se recomienda encarecidamente que no se permita que el producto entre en el medio ambiente porque persiste en éste. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,11% % En Sol 0,1% % En los meteoritos del 22% % De la corteza terrestre 6,3% % En los océanos 3×10-7% % En seres humanos 0,006% Elemento Cobalto (Co) Propiedades Químicas Nombre Cobalto Número atómico 27 Valencia 2,3 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,26 Radio iónico (Å) 0,63 Radio atómico (Å) 1,25 Configuración electrónica [Ar]3d74s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,90 Masa atómica (g/mol) 58,93 Densidad (g/ml) 8,9 Punto de ebullición (ºC) 2900 Punto de fusión (ºC) 1495 Descubridor George Brandt en 1737 38
Cobalto Elemento químico metálico, Co, con número atómico de 27 y un peso atómico de 58.93. El cobalto se parece al hierro y al níquel, tanto en estado libre como combinado. Se encuentra distribuido con amplitud en la naturaleza y forma, aproximadamente, el 0.001% del total de las rocas ígneas de la corteza terrestre, en comparación con el 0.02% del níquel. Se halla en meteoritos, estrellas, en el mar, en aguas dulces, suelos, plantas, animales y en los nódulos de manganeso encontrados en el fondo del océano. Se observan trazas de cobalto en muchos minerales de hierro, níquel, cobre, plata, manganeso y zinc; pero los minerales de cobalto importantes en el comercio son los arseniuros, óxidos y sulfuros. El cobalto y sus aleaciones son resistentes al desgaste y a la corrosión, aun a temperaturas elevadas. Entre sus aplicaciones comerciales más importantes están; la preparación de aleaciones para uso a temperaturas elevadas, aleaciones magnéticas, aleaciones para máquinas y herramientas, sellos vidrio a metal y la aleación dental y quirúrgica llamada vitallium. Las plantas y los animales necesitan cantidades pequeñas de cobalto. Su isótopo radiactivo producido artificialmente, cobalto-60, se utiliza mucho en la industria, la investigación y la medicina. El cobalto es ferromagnético y se parece al hierro y al níquel, en su dureza, resistencia a la tensión, capacidad de uso en maquinaria, propiedades térmicas y comportamiento electroquímico. Al metal no lo afectan el agua ni el aire en condiciones normales, y lo atacan con rapidez el ácido sulfúrico, el ácido clorhídrico y el ácido nítrico; pero el ácido fluorhídrico, el hidróxido de amonio y el hidróxido de sodio lo atacan lentamente. El cobalto presenta valencias variables y forma iones complejos y compuestos coloreados, como hacen todos los compuestos de transición. La tabla siguiente resume sus propiedades. Hay tres óxidos principales de cobalto: el cobaltoso gris, CoO; el cobáltico negro, Co2O3, formado al calentar compuestos a baja temperatura en exceso de aire, y el cobaltósico, Co3O4, el óxido estable, que se forma cuando las sales se calientan al aire a temperaturas que no excedan de 850ºC (1562ºF). Las sales más comunes de cobalto son derivados del cobalto (II); el estado de valencia mayor sólo se encuentra formando compuestos de coordinación. La vitamina B12 es un compuesto de coordinación del cobalto que se encuentra en la naturaleza y es muy importante. Los compuestos de cobalto tienen gran variedad de aplicaciones industriales, incluso se usan como catalizadores, y en agricultura para remediar la deficiencia de cobalto en el suelo y en la vegetación natural. Efectos del Cobalto sobre la salud El Cobalto está ampliamente dispersado en el ambiente de los humanos por lo que estos pueden ser expuesto a él por respirar el aire, beber agua y comer comida que contengan Cobalto. El Contacto cutáneo con suelo o agua que contenga Cobalto puede también aumentar la exposición.El Cobalto es beneficioso para los humanos porque forma parte de la vitamina B12, la cual es esencial para la salud humana. El cobalto es usado para tratar la anemia en mujeres embarazadas, porque este estimula la producción de glóbulos rojos. De cualquier manera, muy alta concentración de Cobalto puede dañar la salud humana. Cuando respiramos elevadas concentraciones de Cobalto a través del aire experimentamos efectos en los pulmones, como asma y neumonía. Esto ocurre principalmente en gente que trabaja con Cobalto. 39
Cuando las plantas crecen sobre suelos contaminados estas acumularán muy pequeñas partículas de Cobalto, especialmente en las partes de la planta que nosotros comemos, como son los frutos y las semillas. Los efectos sobre la salud que son el resultado de la toma de altas concentraciones de Cobalto son:  Vómitos y náuseas.  Problemas de Visión.  Problemas de Corazón.  Daño del Tiroides. Efectos sobre la salud pueden también ser causado por radiación de los Isótopos radiactivos del Cobalto. Este causa esterilidad, pérdida de pelo, vómitos, sangrado, diarreas, coma e incluso la muerte. Esta radiación es algunas veces usada en pacientes con cáncer para destruir tumores. Estos pacientes también sufren pérdida de pelo, diarreas y vómitos. Efectos ambientales del Cobalto El Cobalto es un elemento que se encuentra de forma natural en el medio ambiente en el aire, agua, suelo, rocas, plantas y animales. Este puede también entrar en el aire y el agua y depositarse sobre la tierra a través del viento y el polvo y entrar en la superficie del agua a través de la escorrentía cuando el agua de lluvia corre a través del suelo y rocas que contienen Cobalto. Los humanos añaden Cobalto por liberación de pequeñas cantidades en la atmósfera por la combustión de carbón y la minería, el procesado de minerales que contienen Cobalto y la producción y uso de compuesto químicos con Cobalto. Los isótopos radiactivos del Cobalto no están presentes de forma natural en el medioambiente, pero estos son liberados a través de las operaciones de plantas de energía nuclear y accidentes nucleares. Porque esto tiene relativamente una vida de desintegración media corta estos no son particularmente peligrosos. El Cobalto no puede ser destruido una vez que este ha entrado en el medioambiente. Puede reaccionar con otras partículas o ser absorbido por las partículas del suelo o el agua. El Cobalto se mueve sólo bajo condiciones ácidas, pero al final la mayoría del Cobalto terminará en el suelo y sedimentos. El suelo que contienen muy bajas cantidades de Cobalto puede que las plantas que crecen en ellos tengan una deficiencia de Cobalto. Cuando los animales pastorean sobre estos suelos ellos sufren una carencia de Cobalto, el cual es esencial para ellos. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,0003% % En Sol 0,0004% % En los meteoritos 0,059% % De la corteza terrestre 0,003% % En los océanos 8×10-9% % En los seres humanos 2×10-6% 40
Elemento Niquel (Ni) Propiedades Químicas Nombre Níquel Número atómico 28 Valencia 2,3 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,21 Radio iónico (Å) 0,78 Radio atómico (Å) 1,24 Configuración electrónica [Ar]3d84s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,68 Masa atómica (g/mol) 58,71 Densidad (g/ml) 8,9 Punto de ebullición (ºC) 2730 Punto de fusión (ºC) 1453 Descubridor Axel Cronstedt 1751 Níquel Símbolo Ni, número atómico 28, metal duro, blanco plateado, dúctil y maleable. La masa atómica del níquel presente en la naturaleza es 58.71. El níquel tiene cinco isótopos naturales con masas atómicas de 58, 60, 61, 62, 64. También se han identificado siete isótopos radiactivos, con números de masa de 56, 57, 59, 63, 65, 66 y 67. La mayor parte del níquel comercial se emplea en el acero inoxidable y otras aleaciones resistentes a la corrosión. También es importante en monedas como sustituto de la plata. El níquel finamente dividido se emplea como catalizador de hidrogenación. El níquel es un elemento bastante abundante, constituye cerca de 0.008% de la corteza terrestre y 0.01% de las rocas ígneas. En algunos tipos de meteoritos hay cantidades apreciables de níquel, y se piensa que existen grandes cantidades en el núcleo terrestre. Dos minerales importantes son los sulfuros de hierro y níquel, pentlandita y pirrotita (Ni, Fe)xSy; el mineral garnierita, (Ni, Mg)SiO3.nH2O, también es importante en el comercio. El níquel se presenta en pequeñas cantidades en plantas y animales. Está presente en pequeñas cantidades en el agua de mar, el petróleo y en la mayor parte del carbón. El níquel metálico es fuerte y duro (3.8 en la escala de Mohs), Cuando está finamente dividido, es de color negro. La densidad del níquel es 8.90 veces la del agua a 20ºC (68ºF); se funde a 1455ºC (2651ºF) y hierve a 2840ºC (5144ºF); es sólo moderadamente reactivo. Resiste la corrosión alcalina y no se inflama en trozos grandes, pero los alambres muy finos pueden incendiarse. Está por encima del hidrógeno en la serie electroquímica; se disuelve con lentitud en ácidos diluidos liberando hidrógeno. En forma metálica es un agente reductor fuerte. 41
El níquel es dipositivo en sus compuestos, pero también puede existir en los estados de oxidación 0, 1+, 3+, 4+. Además de los compuestos simples o sales, el níquel forma una variedad de compuestos de coordinación o complejos. La mayor parte de los compuestos de níquel son verdes o azules a causa de la hidratación o de la unión de otros ligandos al metal. El ion níquel presente en soluciones acuosas de compuestos simples es a su vez un complejo, el [Ni(H2O)6]2+. Efectos del Níquel sobre la salud Los alimentos naturalmente contienen pequeñas cantidades de níquel. El chocolate y las grasas son conocidos por contener altas cantidades. El níquel es tomado y este aumentará cuando la gente come grandes cantidades de vegetales procedentes de suelos contaminados. Es conocido que las plantas acumulan níquel y como resultado la toma de níquel de los vegetales será eminente. Los fumadores tienen un alto grado de exposición al níquel a través de sus pulmones. Finalmente, el níquel puede ser encontrado en detergentes. Los humanos pueden ser expuestos al níquel al respirar el aire, beber agua, comer comida o fumar cigarrillos. El contacto de la piel con suelo contaminado por níquel o agua puede también resultar en la exposición al níquel. En pequeñas cantidades el níquel es esencial, pero cuando es tomado en muy altas cantidades este puede ser peligroso para la salud humana. La toma de altas cantidades de níquel tienen las siguientes consecuencias:  Elevadas probabilidades de desarrollar cáncer de pulmón, nariz, laringe y próstata.  Enfermedades y mareos después de la exposición al gas de níquel.  Embolia de pulmón.  Fallos respiratorios.  Defectos de nacimiento.  Asma y bronquitis crónica.  Reacciones alérgicas como son erupciones cutáneas, mayormente de las joyas.  Desordenes del corazón. Efectos ambientales del Níquel El níquel es liberado al aire por las plantas de energía y las incineradoras de basuras. Este se depositará en el suelo o caerá después de reaccionar con las gotas de lluvia. Usualmente lleva un largo periodo de tiempo para que el níquel sea eliminado del aire. El níquel puede también terminar en la superficie del agua cuando es parte de las aguas residuales. La mayor parte de todos los compuestos del níquel que son liberados al ambiente se absorberán por los sedimentos o partículas del suelo y llegará a inmovilizarse. En suelos ácidos, el níquel se une para llegar a ser más móvil y a menudo alcanza el agua subterránea. No hay mucha más información disponible sobre los efectos del níquel sobre los organismos y los humanos. Sabemos que altas concentraciones de níquel en suelos arenosos puede claramente dañar a las plantas y altas concentraciones de níquel en aguas superficiales puede disminuir el rango de crecimiento de las algas. Microorganismos pueden también sufrir una disminución del crecimiento debido a la presencia de níquel, pero ellos usualmente desarrollan resistencia al níquel. Para los animales el níquel, es un elemento esencial en pequeñas cantidades. Pero el níquel no es sólo favorable como elemento esencial; puede ser también peligroso cuando se excede la máxima cantidad tolerable. Esto puede causar varios tipos de cánceres en diferentes lugares de los cuerpos 42
de los animales, mayormente en aquellos que viven cerca de refinerías. No es conocido que el níquel se acumule en plantas o animales. Como resultado el níquel no se biomagnifica en la cadena alimentaria. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,006% % En Sol 0,008% % En los meteoritos 1,3% % En la corteza terrestre 0,0089% % En los océanos 2×10-7% % En seres humanos 0,00001% Elemento Cobre (Cu) Propiedades Químicas Nombre Cobre Número atómico 29 Valencia 1,2 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,9 Radio covalente (Å) 1,38 Radio iónico (Å) 0,69 Radio atómico (Å) 1,28 Configuración electrónica [Ar]3d104s1 Primer potencial de ionización (eV) 7,77 Masa atómica (g/mol) 63,54 Densidad (g/ml) 8,96 Punto de ebullición (ºC) 2595 Punto de fusión (ºC) 1083 Descubridor Los antiguos Cobre Elemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por los humanos. La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, 43
azurita, crisocola y brocantita. El cobre natural, antes abundante en Estados Unidos, se extrae ahora sólo en Michigan. El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Hay grandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si se utilizan los minerales de los grados más bajos, y no hay probabilidad de que se agoten durante un largo periodo. El bajo potencial de ionización del electrón 4s1 da por resultado una remoción fácil del mismo para obtener cobre(I), o ion cuproso, Cu+, y el cobre(II), o ion cúprico, Cu2+, se forma sin dificultad por remoción de un electrón de la capa 3d. Tiene dos isótopos naturales estables 63Cu y 65Cu. También se conocen nueve isótopos inestables (radiactivos). El cobre se caracteriza por su baja actividad química. Se combina químicamente en alguno de sus posibles estados de valencia. La valencia más común es la de 2+ (cúprico), pero 1+ (cuproso) es también frecuente; la valencia 3+ ocurre sólo en unos cuantos compuestos inestables. El cobre no es magnético; o más exactamente, es un poco paramagnético. Su conductividad térmica y eléctrica es muy alta. Es uno de los metales que puede tenerse en estado más puro, es moderadamente duro, es tenaz en extremo y resistente al desgaste. La fuerza del cobre está acompañada de una alta ductilidad. Las propiedades mecánicas y eléctricas de un metal dependen en gran medida de las condiciones físicas, temperatura y tamaño de grano del metal. De los cientos de compuestos de cobre, sólo unos cuantos son fabricados de manera industrial en gran escala. El más importante es el sulfato de cobre(II) pentahidratado o azul de vitriolo, CuSO4 . 5H2O. Otros incluyen la mezcla de Burdeos; 3Cu(OH)2CuSO4; verde de París, un complejo de metaarsenito y acetato de cobre; cianuro cuproso, CuCN; óxido cuproso, Cu2O; cloruro cúprico, CuCL2; óxido cúprico, CuO; carbonato básico cúprico; naftenato de cobre, el agente más ampliamente utilizado en la prevención de la putrefacción de la madera, telas, cuerdas y redes de pesca. Las principales aplicaciones de los compuestos de cobre las encontramos en la agricultura, en especial como fungicidas e insecticidas; como pigmentos; en soluciones galvanoplásticas; en celdas primarias; como mordentes en teñido, y como catalizadores. Efectos del Cobre sobre la salud El Cobre es una substancia muy común que ocurre naturalmente y se extiende a través del ambiente a través de fenómenos naturales, los humanos usan ampliamente el Cobre. Por ejemplo este es aplicado en industrias y en agricultura. La producción de Cobre se ha incrementado en las últimas décadas y debido a esto las cantidades de Cobre en el ambiente se ha expandido. El Cobre puede ser encontrado en muchas clases de comidas, en el agua potable y en el aire. Debido a que absorbemos una cantidad eminente de cobre cada día por la comida, bebiendo y respirando. Las absorción del Cobre es necesaria, porque el Cobre es un elemento traza que es esencial para la salud de los humanos. Aunque los humanos pueden manejar concentraciones de Cobre proporcionalmente altas, mucho Cobre puede también causar problemas de salud. La mayoría de los compuestos del Cobre se depositarán y se enlazarán tanto a los sedimentos del agua como a las partículas del suelo. Compuestos solubles del Cobre forman la mayor amenaza para la salud humana. Usualmente compuestos del Cobre solubles en agua ocurren en el ambiente después de liberarse a través de aplicaciones en la agricultura. 44
Las concentraciones del Cobre en el aire son usualmente bastante bajas, así que la exposición al Cobre por respiración es descartable. Pero gente que vive cerca de fundiciones que procesan el mineral cobre en metal pueden experimentar esta clase de exposición. La gente que vive en casas que todavía tiene tuberías de cobre está expuesta a más altos niveles de Cobre que la mayoría de la gente, porque el Cobre es liberado en sus aguas a través de la corrosión de las tuberías. La exposición profesional al Cobre puede ocurrir. En el Ambiente de trabajo el contacto con Cobre puede llevar a coger gripe conocida como la fiebre del metal. Esta fiebre pasará después de dos días y es causada por una sobre sensibilidad. Exposiciones de largo periodo al cobre pueden irritar la nariz, la boca y los ojos y causar dolor de cabeza, de estómago, mareos, vómitos y diarreas. Una toma grande de cobre puede causar daño al hígado y los riñones e incluso la muerte. Si el Cobre es cancerígeno no ha sido determinado aún. Efectos ambientales del Cobre La producción mundial de Cobre está todavía creciendo. Esto básicamente significa que más y más Cobre termina en el medioambiente. Los ríos están depositando barro en sus orillas que están contaminados con Cobre, debido al vertido de aguas residuales contaminadas con Cobre. El Cobre puede ser liberado en el medioambiente tanto por actividades humanas como por procesos naturales. Ejemplo de fuentes naturales son las tormentas de polvo, descomposición de la vegetación, incendios forestales y aerosoles marinos. Unos pocos de ejemplos de actividades humanas que contribuyen a la liberación del Cobre han sido ya nombrados. Otros ejemplos son la minería, la producción de metal, la producción de madera y la producción de fertilizantes fosfatados. El Cobre es a menudo encontrado cerca de minas, asentamientos industriales, vertederos y lugares de residuos. Cuando el Cobre termina en el suelo este es fuertemente atado a la materia orgánica y minerales. Como resultado este no viaja muy lejos antes de ser liberado y es difícil que entre en el agua subterránea. En el agua superficial el cobre puede viajar largas distancias, tanto suspendido sobre las partículas de lodos como iones libres. El Cobre puede interrumpir la actividad en el suelo, su influencia negativa en la actividad de microorganismos y lombrices de tierra. La descomposición de la materia orgánica puede disminuir debido a esto. Cuando los suelos de las granjas están contaminados con Cobre, los animales pueden absorber concentraciones de Cobre que dañan su salud. Principalmente las ovejas sufren un gran efecto por envenenamiento con Cobre, debido a que los efectos del Cobre se manifiestan a bajas concentraciones. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo de 6×10-6% % En Sol 0,00007% % En los meteoritos 0,011% % De la corteza terrestre 0,0068% % En los océanos 3×10-7% % En seres humanos 0,0001% 45
Elemento Zinc (Zn) Propiedades Químicas Nombre Zinc Número atómico 30 Valencia 2 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,6 Radio covalente (Å) 1,31 Radio iónico (Å) 0,74 Radio atómico (Å) 1,38 Configuración electrónica [Ar]3d104s2 Primer potencial 9,42 de ionización (eV) Masa atómica (g/mol) 65,37 Densidad (g/ml) 7,14 Punto de ebullición (ºC) 906 Punto de fusión (ºC) 419,5 Andreas Marggraf Descubridor en 1746 Zinc Elemento químico de símbolo Zn, número atómico 30 y peso atómico 65.37. Es un metal maleable, dúctil y de color gris. Se conocen 15 isótopos, cinco de los cuales son estables y tienen masas atómicas de 64, 66, 67, 68 y 70. Cerca de la mitad del zinc común se encuentra como isótopo de masa atómica 64. Los usos más importantes del zinc los constituyen las aleaciones y el recubrimiento protector de otros metales. El hierro o el acero recubiertos con zinc se denominan galvanizados, y esto puede hacerse por inmersión del artículo en zinc fundido (proceso de hot-dip), depositando zinc electrolíticamente sobre el artículo como un baño chapeado (electro galvanizado), exponiendo el artículo a zinc en polvo cerca de su punto de fusión (sherardizing) o rociándolo con zinc fundido (metalizado). El zinc es uno de los elementos menos comunes; se estima que forma parte de la corteza terrestre en un 0.0005-0.02%. Ocupa el lugar 25 en orden de abundancia entre los elementos. Su principal mineral es la blenda, marmatita o esfalerita de zinc, ZnS. Es un elemento esencial para el El zinc puro y recientemente pulido es de color blanco azuloso, lustroso y moderadamente duro (2.5 en la 46
escala de Mohs). El aire húmedo provoca su empañamiento superficial, haciendo que tenga color gris. El zinc puro es dúctil y maleable pudiéndose enrollar y tensar, pero cantidades pequeñas de otros metales como contaminantes pueden volverlo quebradizo. Se funde a 420ºC (788ºF) y hierve a 907ºC (1665ºF). El zinc es buen conductor del calor y la electricidad. Como conductor del calor, tiene una cuarta parte de la eficiencia de la plata. A 0.91ºK es un superconductor eléctrico. El zinc puro no es ferromagnético. Es un metal químicamente activo. Puede encenderse con alguna dificultad produciendo una flama azul verdosa en el aire y liberando óxido de zinc en forma de humo. El zinc metálico en soluciones ácidas reacciona liberando hidrógeno para formar iones zinc, Zn2+. Se disuelve también en soluciones fuertemente alcalinas para formar iones dinegativos de tetrahidroxozincatos, Zn(OH)2-4, escrito algunas veces como ZnO2-2.en las fórmulas de los zincatos. El zinc es siempre divalente en sus compuestos, excepto algunos cuando se une a otros metales, que se denominan aleaciones de zinc. Forma también muchos compuestos de coordinación. En la mayor parte de ellos la unidad estructural fundamental es un ion central de zinc, rodeado por cuatro grupos coordinados dispuestos espacialmente en las esquinas de un tetraedro regular. Efectos del Zinc sobre la salud El Zinc es una substancia muy común en la naturaleza. Muchos alimentos contienen ciertas concentraciones de Zinc. El agua potable también contiene cierta cantidad de Zinc. La cual puede ser mayor cuando es almacenada en tanques de metal. Las fuentes industriales o los emplazamientos para residuos tóxicos pueden ser la causa del Zinc en el agua potable llegando a niveles que causan problemas. El Zinc es un elemento traza que es esencial para la salud humana. Cuando la gente absorbe muy poco Zinc estos pueden experimentar una pérdida del apetito, disminución de la sensibilidad, el sabor y el olor. Pequeñas llagas, y erupciones cutáneas. La acumulación del Zinc puede incluso producir defectos de nacimiento. Incluso los humanos pueden manejar proporcionalmente largas cantidades de Zinc, demasiada cantidad de Zinc puede también causar problemas de salud eminentes, como es úlcera de estómago, irritación de la piel, vómitos, náuseas y anemia. Niveles alto de Zinc pueden dañar el páncreas y disturbar el metabolismo de las proteínas, y causar arterioesclerosis. Exposiciones al clorato de Zinc intensivas pueden causar desordenes respiratorios. En el Ambiente de trabajo el contacto con Zinc puede causar la gripe conocida como la fiebre del metal. Esta pasará después de dos días y es causada por una sobre sensibilidad. El Zinc puede dañar a los niños que no han nacido y a los recién nacidos. Cuando sus madres han absorbido grandes concentraciones de Zinc los niños pueden ser expuestos a éste a través de la sangre o la leche de sus madres. Efectos ambientales del Zinc El Zinc ocurre de forma natural en el aire, agua y suelo, pero las concentraciones están aumentando por causas no naturales, debido a la adición de Zinc a través de las actividades humanas. La mayoría del Zinc es adicionado durante actividades industriales, como es la minería, la combustión de carbón y residuos y el procesado del acero. La producción mundial de Zinc está todavía creciendo. Esto significa básicamente que más y más Zinc termina en el ambiente. 47
El agua es contaminada con Zinc, debido a la presencia de grandes cantidades de Zinc en las aguas residuales de plantas industriales. Estas aguas residuales no son depuradas satisfactoriamente. Una de las consecuencias es que los ríos están depositando fango contaminado con Zinc en sus orillas. El zinc puede también incrementar la acidez de las aguas. Algunos peces pueden acumular Zinc en sus cuerpos, cuando viven en cursos de aguas contaminadas con Zinc, cuando el Zinc entra en los cuerpos de estos peces este es capaz de biomagnificarse en la cadena alimentaria. Grandes cantidades de Zinc pueden ser encontradas en los suelos. Cuando los suelos son granjas y están contaminados con Zinc, los animales absorben concentraciones que son dañinas para su salud. El Zinc soluble en agua que está localizado en el suelo puede contaminar el agua subterránea. El Zinc no sólo puede ser una amenaza para el ganado, pero también para las plantas. Las plantas a menudo tienen una toma de Zinc que sus sistemas no puede manejar, debido a la acumulación de Zinc en el suelo. En suelos ricos en Zinc sólo un número limitado de plantas tiene la capacidad de sobrevivir. Esta es la razón por la cual no hay mucha diversidad de plantas cerca de fábricas de Zinc. Debido a que los efectos del Zinc sobre, las plantas es una amenaza sería para la producción de las granjas. A pesar de esto estiércol que contiene zinc es todavía aplicado. Finalmente, el Zinc puede interrumpir la actividad en los suelos, con influencias negativas en la actividad de microorganismos y lombrices. La descomposición de la materia orgánica posiblemente sea más lenta debido a esto. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,00003% % En el sol 0,0002% % En los meteoritos 0,018% % De la corteza terrestre 0,0078% % en los océanos 5×10-7% % En los seres humanos 0,0033% 48
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en el universo elemento % de abundancia Sc 0,000003 Ti 0,003 V 0,0001 Cr 0,0015 Mn 0,0008 Fe 0,11 Co 0,0003 Ni 0,006 Cu 0,000006 Zn 0,00003 % de abundancia 0,12 0,1 0,08 0,06 % de abundancia 0,04 0,02 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 49
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en el sol elemento % de abundancia Sc 0,000004 Ti 0,0004 V 0,00004 Cr 0,002 Mn 0,001 Fe 0,1 Co 0,0004 Ni 0,008 Cu 0,00007 Zn 0,0002 % de abundancia 0,12 0,1 0,08 0,06 % de abundancia 0,04 0,02 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 50
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los meteoritos elemento % de abundancia Sc 0,00064 Ti 0,054 V 0,0061 Cr 0,3 Mn 0,27 Fe 22 Co 0,059 Ni 1,3 Cu 0,011 Zn 0,018 % de abundancia 25 20 15 % de abundancia 10 5 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 51
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en la corteza terrestre elemento % de abundancia Sc 0,0026 Ti 0,66 V 0,019 Cr 0,014 Mn 0,11 Fe 6,3 Co 0,003 Ni 0,0089 Cu 0,0068 Zn 0,0078 % de abundancia 7 6 5 4 % de abundancia 3 2 1 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 52
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los océanos elemento % de abundancia Sc 1,5E-10 Ti 0,0000001 V 0,00000015 Cr 0,00000006 Mn 0,0000002 Fe 0,0000003 Co 0,000000008 Ni 0,0000002 Cu 0,0000003 Zn 0,0000005 % de abundancia 0,0000006 0,0000005 0,0000004 0,0000003 % de abundancia 0,0000002 0,0000001 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 53
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los seres humanos elemento % de abundancia Sc 0 Ti 0 V 0,000003 Cr 0,000003 Mn 0,00002 Fe 0,006 Co 0,000002 Ni 0,00001 Cu 0,0001 Zn 0,0033 % de abundancia 0,007 0,006 0,005 0,004 % de abundancia 0,003 0,002 0,001 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 54
Elementos de la segunda serie de los metales de transición 55
Elemento Itrio (Y) Propiedades Químicas Nombre Itrio Número atómico 39 Valencia 3 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,2 Radio covalente (Å) 1,48 Radio iónico (Å) 0,93 Radio atómico (Å) 1,80 Configuración electrónica [Kr]4d15s2 Primer potencial de ionización 6,62 (eV) Masa atómica (g/mol) 88,906 Densidad (g/ml) 4,47 Punto de ebullición (ºC) 2927 Punto de fusión (ºC) 1509 Johann Gadolin en Descubridor 1794 Itrio Símbolo Y, número atómico 39 y peso atómico 88.906, que se asemeja mucho a los elementos de tierras raras. El isótopo estable 89Y constituye el 100% del elemento natural, que casi siempre se encuentra asociado a las tierras raras y con frecuencia se clasifica como una de ellas. El itrio metálico absorbe hidrógeno, y cuando en aleaciones llega a una composición de YH2, se parece mucho a los metales. De hecho, en ciertos niveles de composición la aleación es mejor conductora de la electricidad que el metal puro. El itrio forma la matriz de los fósforos de itrio y europio activados, que emiten una luz brillante y roja clara cuando son excitados por electrones. La industria de la televisión utiliza esos fósforos en la manufactura de pantalla de televisión. El itrio se utiliza comercialmente en la industria metálica para aleaciones y como "atrapador" para eliminar oxígeno e impurezas no metálicas de otros metales. Para las propiedades del metal y sus sales. Efectos del Itrio sobre la salud El itrio es uno de los elementos químicos raro, que puede ser encontrado en equipamientos de casas como televisores en color, lámparas fluorescentes, lámparas ahorradoras de energía y vidrios. Todos los elementos químicos tienen propiedades comparables. El itrio raramente se encuentra en la naturaleza, se da en muy pequeñas cantidades. El itrio es usualmente encontrado 56
sólo en dos estados. El uso del itrio está todavía creciendo, debido en realidad a sus buenas condiciones para producir catalizadores y brillo en el cristal. El itrio es mayormente peligroso en el ambiente de trabajo, debido a que las partículas y los gases pueden ser inhalados en el aire. Puede producir daño en los pulmones, especialmente durante exposiciones de largo tiempo. El itrio puede también causar cáncer en humanos, así como aumentar las posibilidades de cáncer de pulmón cuando es inhalado. Finalmente, puede ser una amenaza para el hígado cuando se acumula en el cuerpo humano. Efectos ambientales del Itrio El itrio es introducido en el ambiente en muchos lugares diferentes, mayoritariamente por industrias que procesan el petróleo. Este puede también entrar en el ambiente cuando los equipos de las casas son tirados a las basuras. El itrio podrá gradualmente acumularse en suelos y agua y eventualmente podrá acumularse en humanos, animales y partículas del suelo. En animales acuáticos el Itrio causa daño en las células de membranas, lo cual tiene bastantes influencias negativas en la reproducción y las funciones del sistema nervioso. La abundancia del elemento en diferentes ambientes. % En el universo 7×10-7% % En el sol 1×10-6% % En los meteoritos 0,00019% % De la corteza terrestre 0,0029% % En los océanos 1.3×10-9% % En los seres humanos N / A Elemento Circonio (Zr) Propiedades Químicas Nombre Zirconio Número atómico 40 Valencia 2,3,4 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,4 Radio covalente (Å) 1,48 Radio iónico (Å) 0,80 Radio atómico (Å) 1,60 Configuración electrónica [Kr]4d25s2 Primer potencial 6,98 de ionización (eV) 57
Masa atómica (g/mol) 91,22 Densidad (g/ml) 6,49 Punto de ebullición (ºC) 3580 Punto de fusión (ºC) 1852 Martin Klaproth Descubridor en 1789 Zirconio Elemento químico de símbolo, Zr, número atómico 40 y peso atómico 91.22. Se encuentran en la naturaleza los siguientes isótopos: 90, 91, 94 y 96. El zirconio es uno de los elementos más abundantes y está ampliamente distribuido en la corteza terrestre. Es muy reactivo químicamente y sólo se halla combinado. En la mayor parte de las reacciones se enlaza con oxígeno en preferencia sobre otros elementos, encontrándose en la corteza terrestre sólo como el óxido ZrO2, baddeleyita, o como parte de los complejos de óxido, como el zircón, la elpidita y la eudialita. Desde el punto de vista comercial, el zircón es su mineral más importante. El zirconio y hafnio son prácticamente indistinguibles en sus propiedades químicas, y sólo se les encuentra juntos. El mayor empleo del zirconio corresponde a sus compuestos para la industria cerámica: refractarios, vidriados, barnizados, moldes fundidos y arenas abrasivas, componentes de cerámica eléctrica. La incorporación del óxido de zirconio al vidrio incrementa significativamente su resistencia a los álcalis. El zirconio metálico se utiliza casi exclusivamente para el revestimiento de los elementos combustibles de uranio en las plantas nucleares. Otra aplicación significativa es la del flash fotográfico. El zirconio es un metal lustroso, plateado, con una densidad de 6.49 g/cm3 a 20ºC. Se funde cerca de los 1852ºC. Se estima que su punto de ebullición es a los 3580ºC, pero ciertas observaciones sugieren que es cerca de los 8600ºC. Las energías libres de formación de sus compuestos indican que el zirconio reaccionaría sólo con cualquiera de los no metales, excepto los gases inertes, a temperaturas comunes. En la práctica, se ha comprobado que el metal no es reactivo a la temperatura ambiente, porque se forma una capa de óxido invisible en la superficie. La capa hace que el metal sea pasivo, y permanece con brillo al aire indefinidamente. A temperaturas elevadas es muy reactivo con elementos no metálicos y muchos de los elementos metálicos, y forma compuestos sólidos y en solución. El zirconio tiene una covalencia normal de 4, y exhibe casi siempre covalencias coordinadas de 5, 6, 7 y 8. El zirconio posee un estado de oxidación 4 en casi todos sus compuestos. Se han preparado halogenuros en que el estado de oxidación es 2 y 3; mientras que el zirconio a menudo forma parte de complejos aniónicos o catiónicos, no hay evidencia definitiva del ion zirconio momovalente en algunos de sus compuestos. Las pruebas de manejo del zirconio realizadas muestran que no tiene toxicidad. Generalmente no produce consecuencias el contacto con sus compuestos, aunque algunas personas son alérgicas a ellos. Esa alergia se manifiesta por la aparición de granulomas no malignos. La inhalación de aspersores que contienen ciertos compuestos y polvos metálicos de zirconio tiene efectos inflamatorios. 58
Efectos del Zirconio sobre la salud El zirconio y sus sales generalmente tienen baja toxicidad sistémica. El zirconio 95 es uno de los radionucleidos implicados en las pruebas atmosféricas de armas nucleares. Está entre los radionucleidos que han producido y continuarán produciendo elevación de los riesgos de cáncer durante las décadas y siglos venideros. Efectos ambientales del Zirconio Es improbable que el zirconio presente un peligro para el medio ambiente. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 5×10-6% % En Sol 4×10-6% % En los meteoritos 0,00066% % De la corteza terrestre 0,013% % En los océanos 2.6×10-9% % En los seres humanos 5×10-6% Elemento Niobio (Nb) Propiedades Químicas Nombre Niobio Número atómico 41 Valencia 2,3,4,5 Estado de oxidación +5 Electronegatividad 1,6 Radio covalente (Å) 1,37 Radio iónico (Å) 0,70 Radio atómico (Å) 1,46 Configuración electrónica [Kr]4d45s1 Primer potencial de ionización (eV) 6,81 Masa atómica (g/mol) 92,906 Densidad (g/ml) 8,4 Punto de ebullición (ºC) 3300 Punto de fusión (ºC) 2468 Descubridor Charles Hatchett 1801 59
Niobio Símbolo Nb, número atómico 41 y peso atómico 92.906. En Estados Unidos este elemento se llamó originalmente columbio. La industria metalúrgica y los metalurgistas aún utilizan este nombre antiguo. La mayor parte del niobio se usa en aceros inoxidables especiales, en aleaciones de alta temperatura y en aleaciones superconductoras como Nb3Sn. El niobio también se utiliza en pilas nucleares. Es muy inerte a todos los ácidos, menos el fluorhídrico, supuestamente por tener una película de óxido sobre la superficie. El niobio metálico se oxida lentamente en solución alcalina. Reacciona con el oxígeno y los halógenos en caliente para formar los halogenuros y el óxido en estado de oxidación V, con nitrógeno para formar NbN y con carbono para formar NbC, así como con otros elementos como arsénico, antimonio, teluro y selenio. El óxido Nb2O5, que se funde a 1520º (2768ºF), se disuelve en álcali fundido para formar un niobato complejo soluble, Nb6O198-. Los niobatos normales, entre ellos el NbO43-, son insolubles. El óxido se disuelve en ácido fluorhídrico para producir especies iónicas como NbOF52- y NbOF63-, según la concentración de los iones fluoruro e hidrógeno. El complejo fluorado mayor que puede existir en solución es NbF6-. Efectos del Niobio sobre la salud El niobio, cuando es inhalado, es retenido principalmente en los pulmones, y secundariamente en los huesos. Interfiere con el calcio como activador del sistema enzimático. En los animales de laboratorio, la inhalación de nitruro o pentóxido de niobio resulta en cicatrizaciones de los pulmones a niveles de exposición superiores a los 40 mg/m3. Efectos ambientales del Niobio No se han documentado efectos ambientales negativos. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 2×10-7% % En Sol 4×10-7% % En los meteoritos 0.000019% % De la corteza terrestre 0,0017% % En los océanos 1×10-10% % En los seres humanos N / A Elemento Molibdeno (Mo) Propiedades Químicas Nombre Molibdeno Número atómico 42 60
Valencia 2,3,4,5,6 Estado de oxidación +6 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,45 Radio iónico (Å) 0,62 Radio atómico (Å) 1,39 Configuración electrónica [Kr]4d55s1 Primer potencial de ionización 7,24 (eV) Masa atómica (g/mol) 95,94 Densidad (g/ml) 10,2 Punto de ebullición (ºC) 5560 Punto de fusión (ºC) 2610 Descubridor Carl Wilhelm Scheele en 1778 Molibdeno Elemento químico, símbolo Mo, con número atómico 42 y peso atómico 95.94; es uno de los elementos de transición. Metal gris plateado con una densidad de 10.2 g/cm3 (5907 oz/in3), se funde a 2610ºC (4730ºF). El molibdeno se encuentra en muchas partes del mundo, pero pocos depósitos son lo suficientemente ricos para garantizar la recuperación de los costos. La mayor parte del molibdeno proviene de minas donde su recuperación es el objetivo primario de la operación. El restante se obtiene como un subproducto de ciertas operaciones del beneficio del cobre. El molibdeno forma compuestos en los cuales presenta estados de oxidación, 0, 2+, 3+, 4+, 5+, 6+. No se ha observado como catión ionizable, pero se conocen especies catiónicas como el molibdenilo. La química del molibdeno es extremadamente compleja y, con excepción de los halogenuros y calcogenuros, son muy pocos los compuestos simples conocidos. El dióxido y el trióxido de molibdeno son los óxidos más comunes y estables; otros óxidos descritos son metaestables y, en lo esencial, son especies de laboratorio. El ácido molíbdico, H2MoO4 (o MoO3.H2O), forma una serie estable de sales normales, del tipo M22+MoO4, M2+MoO4 y M23+(MoO4)3. Se pueden formar molibdatos poliméricos o isopolimolibdatos por la acidificación de una solución de molibdato o, en algunos casos, al calentar los molibdatos normales. El peróxido de hidrógeno reacciona con varios molibdatos para formar una serie de compuestos peroxianiónicos. Otro grupo de compuestos del molibdeno son los heteropolielectrólitos, con mucho una familia fundamental de sales y ácidos libres: cada miembro contiene un anión complejo y de alto peso molecular. El molibdeno también forma halogenuros y oxihalogenuros, que representan un intervalo amplio en estabilidad y una serie de compuestos homólogos con S, Se y Te, semejantes a los óxidos. 61
Efectos del Molibdeno sobre la salud Basado en experimentación animal, el molibdeno y sus compuestos son altamente tóxicos. Se ha informado de alguna evidencia de disfunción hepática con hiperbilirubinemia en trabajadores crónicamente expuestos a una planta soviética de molibdeno y cobre. Además, se han encontrado signos de gota en trabajadores de fábricas y entre los habitantes de zonas de Armenia ricas en molibdeno. Las características principales fueron dolores de la articulación de las rodillas, manos, pies, deformidades en las articulaciones, eritemas, y edema de las zonas de articulación. Efectos ambientales del Molibdeno No se han documentado efectos negativos del molibdeno sobre el medio ambiente. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 5×10-7% % En Sol 9×10-7% % En los meteoritos 0,00012% % De la corteza terrestre 0,00011% % En los océanos 1×10-6% % En seres humanos 0,00001% Elemento Tecnecio (Tc) Propiedades Químicas Nombre Tecnecio Número atómico 43 Valencia 7 Estado de oxidación - Electronegatividad 1,9 Radio covalente (Å) 1,56 Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) 1,36 Configuración electrónica [Kr]4d55s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,29 Masa atómica (g/mol) 97 Densidad (g/ml) 11,5 Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) 21,40 62
Descubridor Carlo Perrier en 1937 Tecnecio Elemento químico de símbolo Tc y número atómico 43. Fue el primer elemento obtenido de manera artificial en un ciclotrón. También se obtiene como el principal constituyente de los productos de fisión en un reactor nuclear o, en forma alterna, por la acción de neutrones sobre el 98Mo. El isótopo 99Tc es el más útil en la investigación química por su larga vida media: 2 x 105 años. La química del tecnecio se parece mucho a la del renio, y se han preparado algunos compuestos en muchos casos. Efectos del Tecnecio sobre la salud Se ha informado de que los acero no aleado, bajos en carbono, pueden estar protegidos efectivamente por una cantidad tan pequeña como 55 ppm de KTcO4 en agua destilada aireada a temperaturas de hasta 250oC. Esta protección contra la corrosión está limitada a los sistemas cerrados, ya que el tecnecio es radioactivo y debe estar confinado. El tecnecio 98 tiene una actividad específica de 6.2 x 108 Bq/g. Una actividad de este nivel no se puede permitir que se extienda. El tecnecio 99 es un peligroso contaminante y debe ser manejado en una caja de guantes. Efectos ambientales del Tecnecio No se han documentado efectos ambientales negativos del tecnecio. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Rutenio (Ru) Propiedades Químicas Nombre Rutenio Número atómico 44 Valencia 2,3,4,6,8 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 2,2 63
Radio covalente (Å) 1,26 Radio iónico (Å) 0,69 Radio atómico (Å) 1,34 Configuración electrónica [Kr]4d75s1 Primer potencial de ionización (eV) 7,55 Masa atómica (g/mol) 101,07 Densidad (g/ml) 12,2 Punto de ebullición (ºC) 4900 Punto de fusión (ºC) 2500 Descubridor Karl Klaus en 1844 Rutenio Elemento químico de símbolo Ru, número atómico 44 y peso atómico 101.07. El rutenio es un metal duro, blanco, manejable sólo a altas temperaturas y con dificultad. Es un excelente catalizador y se utiliza en reacciones que incluyen hidrogenación, isomerización, oxidación y reformación. Los usos del rutenio metálico puro son mínimos. Es un endurecedor eficaz para el platino y el paladio. Sus aleaciones con grandes porcentajes (30-70%) de rutenio y con otros metales preciosos han sido utilizadas para contactos eléctricos y en aplicaciones donde se requiere resistencia al agua y a la corrosión extrema como en estilográficas y pivotes de instrumentos. El rutenio es resistente a los ácidos comunes, entre ellos el agua regia, a temperaturas hasta de 100ºC (212ºF) y hasta de 300ºC (570ºF) en el caso del ácido fosfórico a 100ºC (212ºF). El rutenato de potasio, KRuO2.H2O, es soluble en agua y se utiliza en la purificación del rutenio. El tricloruro de rutenio, RuCl3, es soluble en agua pero se descompone en agua caliente; el tetróxido de rutenio es muy volátil y venenoso. Efectos del Rutenio sobre la salud Los compuestos del rutenio se encuentran muy raramente. Todos los compuestos del rutenio deben ser considerados como altamente tóxicos y como carcinógenos. Los compuestos del rutenio manchan mucho la piel. Parece que el rutenio ingerido es retenido fuertemente en los huesos. El óxido de rutenio, RuO4, es altamente tóxico y volátil, y debe ser evitado. El rutenio 106 es uno de los radionucleidos implicados en las pruebas atmosféricas de armas nucleares, que empezó en 1945, con una prueba estadounidense, y terminó en 1980 con una prueba china. Está entre los radionucleidos de larga vida que han producido y continuarán produciendo aumentos de riesgo de cáncer durante las décadas y siglos venideros. Efectos ambientales del Rutenio No se han documentado efectos negativos del rutenio sobre el medio ambiente. 64
La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 4×10-7% % En Sol 5×10-7% % En los meteoritos 0.000081% % De la corteza terrestre 9.9×10-8% % En los océanos 7×10-11% % En los seres humanos N / A Elemento Rodio (Rh) Propiedades Químicas Nombre Rodio Número atómico 45 Valencia 2,3,4,6 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,35 Radio iónico (Å) 0,86 Radio atómico (Å) 1,34 Configuración electrónica [Kr]4d85s1 Primer potencial de ionización (eV) 7,76 Masa atómica (g/mol) 102,905 Densidad (g/ml) 12,4 Punto de ebullición (ºC) 4500 Punto de fusión (ºC) 1966 Descubridor William Wollaston en 1803 Rodio Elemento químico, de símbolo Rh, de número atómico 45 y peso atómico 102.905. El rodio es un metal blanco, duro, considerablemente menos dúctil que el platino o el paladio, pero mucho más dúctil que cualquier otro metal de este grupo. Se usa principalmente como un elemento de aleación para el platino. Es un excelente catalizador para la hidrogenación y es activo en la reformación catalítica de hidrocarburos. El rodio se emplea también en aplicaciones para contactos eléctricos. Es galvanizado fácilmente para formar superficies duras, resistentes al desgaste y de brillo permanente, utilizadas tanto en contactos eléctricos estacionarios como corredizos, en espejos y reflectores, y como acabado en joyería. El rodio es resistente a la mayor parte de los ácidos comunes, incluida el agua regia, aun a 65
temperaturas moderadas. Lo atacan el ácido sulfúrico caliente, el ácido bromhídrico caliente, el hipoclorito de sodio y los halógenos libres a 200-600ºc (390-1110ºF). El tricloruro de rodio, RhCl3, es un compuesto rojo insoluble en agua. El trihidróxido de rodio es soluble en algunos ácidos y puede servir para producir sales de rodio. El sulfato de rodio, Rh2 (SO4)3. XH2O, es rojo o amarillo y soluble en agua. Efectos del Rodio sobre la salud Los compuestos del rodio se encuentran muy raramente. Todos los compuestos del rodio deben ser considerados como altamente tóxicos y carcinógenos. Los compuestos del rodio manchan la piel fuertemente. Inflamable. Posible explosión del polvo si se encuentra en forma de polvo o granular, mezclado con agua. Reacciona con difluoruro de oxígeno provocando peligro de fuego. Vías de exposición: La sustancia puede ser absorbida por el cuerpo por inhalación de su aerosol. Riesgo de inhalación: La evaporación a 20°C es insignificante; sin embargo cuando se dispersa se puede alcanzar rápidamente una concentración peligrosa de partículas en el aire. Los efectos sobre la salud de la exposición a esta sustancia no han sido investigados. No se dispone de datos suficientes acerca del efecto de esta sustancia en la salud humana, por lo tanto se debe tener la máxima precaución. Efectos ambientales del Rodio No verter el material al medio ambiente sin los adecuados permisos gubernamentales. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo de 6×10-8% % En Sol 2×10-7% % En los meteoritos 0.000018% % De la corteza terrestre 7×10-8% % En los océanos N / A % En los seres humanos N / A Elemento Paladio (Pd) Propiedades Químicas Nombre Paladio Número atómico 46 Valencia 2,4 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,31 66
Radio iónico (Å) 0,50 Radio atómico (Å) 1,37 Configuración electrónica [Kr]4d105s0 Primer potencial de ionización (eV) 8,38 Masa atómica (g/mol) 106,4 Densidad (g/ml) 12,0 Punto de ebullición (ºC) 3980 Punto de fusión (ºC) 1552 Descubridor William Wollaston en 1803 Paladio Elemento químico, símbolo Pd, número atómico 46 y peso atómico 106.4. Es un metal blanco y muy dúctil semejante al platino, al que sigue en abundancia e importancia. El paladio soportado sobre carbono o alúmina se emplea como catalizador en ciertos procesos químicos en que intervienen reacciones de hidrogenación en fase líquida y gaseosa. Quizá el uso más frecuente del paladio puro corresponda a los contactos eléctricos para bajo voltaje. El paladio sobresale por el número de metales con que forma aleaciones y generalmente produce soluciones sólidas dúctiles. El paladio es blando y dúctil y puede fabricarse como alambres finos y placas delgadas. Calentado a temperaturas superiores a 80ºC (1472ºF), se forma un óxido opaco, PdO, ligero y adherente, que no tiende a descarapelarse ni a desprenderse. Por encima de los 800ºC (1472ºF), el óxido se disocia y se obtiene el metal brillante si se enfría rápidamente a la temperatura ambiente. El hidrógeno es absorbido fácilmente por el paladio y se difunde a una velocidad relativamente rápida cuando se calienta. Esta propiedad se aprovecha en los purificadores de hidrógeno, que dejan pasar este gas, pero no otros. En atmósferas ordinarias, el paladio es resistente al deslustre, más pierde esta cualidad en atmósferas contaminadas con azufre. A la temperatura ambiente, es resistente a los ácidos fluorhídrico, fosfórico, perclórico, acético, clorhídrico, y a los ácidos sulfúricos como gases, pero puede ser atacado por algunos de ellos a 100ºC (212ºF). Los cloruros de paladio y los compuestos relacionados con él son los más importantes. El cloruro de paladio, PdCl2, se emplea en electrodeposición, y los cloruros afines se utilizan en el ciclo de refinado y como fuentes de paladio-esponja puro, en procesos de descomposición térmica. El monóxido de paladio, PdO, y el dihidróxido, Pd(OH)2, se emplean como fuentes de catalizadores de paladio. El tetranitropaladato de sodio, Na2Pd(NO2)4, y otras sales complejas se utilizan como bases en galvanoplastia. Efectos del Paladio sobre la salud Puede provocar irritación de la piel, los ojos o el tracto respiratorio. Puede causar hipersensibilidad de la piel. El líquido puede provocar quemaduras en la piel y ojos. Si ingerido, no provocar el vómito, si está consciente darle agua, leche... En caso de contacto, enjuagar los ojos o la piel con abundante agua. 67
Los compuestos del paladio se encuentran muy raramente. Todos los compuestos del paladio deben ser considerados como altamente tóxicos y carcinógenos. El cloruro de paladio es tóxico, y dañino si es ingerido, inhalado o absorbido a través de la piel. Provoca daños en la médula, hígado y riñones en los animales de laboratorio. Irritante. Sin embargo el cloruro de paladio fue inicialmente prescrito como tratamiento para la tuberculosis en la dosis de 0,065 g por día (aproximadamente 1 mg/k) sin demasiados efectos secundarios negativos. Efectos ambientales del Paladio No verter el material al medio ambiente sin los adecuados permisos gubernamentales. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 2×10-7% % En Sol 3×10-7% % En los meteoritos 0.000066% % De la corteza terrestre 6.3×10-7% % En los océanos N / A % En los seres humanos N / A Elemento Plata (Ag) Propiedades Químicas Nombre Plata Número atómico 47 Valencia 1 Estado de oxidación +1 Electronegatividad 1,9 Radio iónico (nm) 0,126 Radio atómico (nm) 0,144 Configuración electrónica [ Kr ] 4d10 5s1 Primer potencial de ionización (kj/mol) 758 Segundo potencial de ionización (kj/mol) 2061 Potencial estándar 0,779 V (Ag+ / Ag) Masa atómica (g/mol) 107,87 g.mol -1 Densidad (g/cm3 a 20oC) 10,5 Punto de ebullición (ºC) 2212 °C 68
Punto de fusión (ºC) 962 °C Descubridor Los antiguos Plata Elemento químico, símbolo Ag, número atómico 47 y masa atómica 107.870. Es un metal lustroso de color blanco-grisáceo. Desde el punto de vista químico, es uno de los metales pesados y nobles; desde el punto de vista comercial, es un metal precioso. Hay 25 isótopos de la plata. Sus masas atómicas fluctúan entre 102 y 117. En la mayor parte de sus aplicaciones, la plata se alea con uno o más metales. La plata, que posee las más altas conductividades térmica y eléctrica de todos los metales, se utiliza en puntos de contacto eléctricos y electrónicos. También se emplea mucho en joyería y piezas diversas. Entre las aleaciones en que es un componente están las amalgamas dentales y metales para cojinetes y pistones de motores. La plata es un elemento bastante escaso. Algunas veces se encuentra en la naturaleza como elemento libre (plata nativa) o mezclada con otros metales. Sin embargo, la mayor parte de las veces se encuentra en minerales que contienen compuestos de plata. Los principales minerales de plata son la argentita, la cerargirita o cuerno de plata y varios minerales en los cuales el sulfuro de plata está combinado con los sulfuros de otros metales. Aproximadamente tres cuartas partes de la plata producida son un subproducto de la extracción de otros minerales, sobre todo de cobre y de plomo. La plata pura es un metal moderadamente suave (2.5-3 en la escala de dureza de Mohs), de color blanco, un poco más duro que el oro. Cuando se pule adquiere un lustre brillante y refleja el 95% de la luz que incide sobre ella. Su densidad es 10.5 veces la del agua. La calidad de la plata, su pureza, se expresa como partes de plata pura por cada 1000 partes del metal total. La plata comercial tiene una pureza del 999 (ley 0.999). Aunque la plata es el metal noble más activo químicamente, no es muy activa comparada con la mayor parte de los otros metales. No se oxida fácilmente (como el hierro), pero reacciona con el azufre o el sulfuro de hidrógeno para formar la conocida plata deslustrada. El galvanizado de la plata con rodio puede prevenir esta decoloración. La plata no reacciona con ácidos diluidos no oxidantes (ácidos clorhídrico o sulfúrico) ni con bases fuertes (hidróxido de sodio). Sin embargo, los ácidos oxidantes (ácido nítrico o ácido sulfúrico concentrado) la disuelven al reaccionar para formar el ion positivo de la plata, Ag+. Este ion, que está presente en todas las soluciones simples de compuestos de plata solubles, se reduce fácilmente a metal libre, como sucede en la deposición de espejos de plata por agentes reductores orgánicos. La plata casi siempre es monovalente en sus compuestos, pero se conocen óxidos, fluoruro y sulfuro divalentes. Algunos compuesto de coordinación de la plata contienen plata divalente y trivalente. Aunque la plata no se oxida cuando se calienta, puede ser oxidada química o electrolíticamente para formar óxido o peróxido de plata, un agente oxidante poderoso. Por esta actividad, se utiliza mucho como catalizador oxidante en la producción de ciertos materiales orgánicos. 69
Efectos de la Plata sobre la salud Las sales solubles de plata, especialmente el nitrato de plata (AgNO3), son letales en concentraciones de hasta 2 g. Los compuestos de plata pueden ser absorbidos lentamente por los tejidos corporales, con la consecuente pigmentación azulada o negruzca de la piel (argiria). Contacto con los ojos: Puede causar graves daños en la córnea si el líquido se pone en contacto con los ojos. Contacto con la piel: Puede causar irritación de la piel. Contacto repetido y prolongado con le piel puede causar dermatitis alérgica. Peligros de la inhalación: Exposición a altas concentraciones del vapor puede causar mareos, dificultades para respirar, dolores de cabeza o irritación respiratoria. Concentraciones extremadamente altas pueden causar somnolencia, espasmos, confusión, inconsciencia, coma o muerte. El líquido o el vapor pueden irritar la piel, los ojos, la garganta o los pulmones. El mal uso intencionado consistente en la concentración deliberada de este producto e inhalación de su contenido puede ser dañino o mortal. Peligros de la ingestión: Moderadamente tóxico. Puede causar molestias estomacales, náuseas, vómitos, diarrea y narcosis. Si el material se traga y es aspirado en los pulmones o si se produce el vómito, puede causar neumonitis química, que puede ser mortal. La sobre-exposición crónica a un componente o varios componentes de la plata tiene los siguientes efectos en los animales de laboratorio:  Daños renales.  Daños oculares.  Daños pulmonares.  Daños hepáticos.  Anemia.  Daños cerebrales. La sobre-exposición crónica a un componente o varios componentes de la plata se supone que tiene los siguientes efectos en los humanos: Anormalidades cardiacas Se ha informado de la relación entre sobre-exposiciones repetidas y prolongadas a disolventes y daños cerebrales y del sistema nervioso permanentes. La respiración repetida o el contacto con la piel de la metil-etil-cetona puede aumentar la potencia de las neurotoxinas tales como el hexano si la exposición tiene lugar al mismo tiempo. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo de 6×10-8% % En el sol 1×10-7% % En los meteoritos 0.000014% % en la corteza terrestre 7.9×10-6% % En los océanos 1×10-8% 70
% Ens seres humanos N / A Elemento Cadmio (Cd) Propiedades Químicas Nombre Cadmio Número atómico 48 Valencia 2 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,7 Radio covalente (Å) 1,48 Radio iónico (Å) 0,97 Radio atómico (Å) 1,54 Configuración electrónica [Kr]4d105s2 Primer potencial de ionización (eV) 9,03 Masa atómica (g/mol) 112,40 Densidad (g/ml) 8,65 Punto de ebullición (ºC) 765 Punto de fusión (ºC) 320,9 Descubridor Fredrich Stromeyer en 1817 Cadmio Elemento químico relativamente raro, símbolo Cd, número atómico 48; tiene relación estrecha con el zinc, con el que se encuentra asociado en la naturaleza. Es un metal dúctil, de color blanco argentino con un ligero matiz azulado. Es más blando y maleable que el zinc, pero poco más duro que el estaño. Peso atómico de 112.40 y densidad relativa de 8.65 a 20ºC (68ºF). Su punto de fusión de 320.9ºC (610ºF) y de ebullición de 765ºC (1410ºF) son inferiores a los del zinc. Hay ocho isótopos estables en la naturaleza y se han descrito once radioisótopos inestables de tipo artificial. El cadmio es miembro del grupo IIb (zinc, cadmio y mercurio) en la tabla periódica, y presenta propiedades químicas intermedias entre las del zinc metálico en soluciones ácidas de sulfato. El cadmio es divalente en todos sus compuestos estables y su ion es incoloro. El cadmio no se encuentra en estado libre en la naturaleza, y la greenockita (sulfuro de cadmio), único mineral de cadmio, no es una fuente comercial de metal. Casi todo el que se produce es obtenido como subproducto de la fundición y refinamiento de los minerales de zinc, los cuales por lo general contienen de 0.2 a 0.4%. Estados Unidos, Canadá, México, Australia, Bélgica, Luxemburgo y República de Corea son fuentes importantes, aunque no todos son productores. 71
En el pasado, un uso comercial importante del cadmio fue como cubierta electro depositado sobre hierro o acero para protegerlos contra la corrosión. La segunda aplicación es en baterías de níquel-cadmio y la tercera como reactivo químico y pigmento. Se recurre a cantidades apreciables en aleaciones de bajo punto de fusión semejantes a las del metal de Wood, en rociadoras automáticas contra el fuego y en cantidad menor, en aleaciones de latón (laton), soldaduras y cojinetes. Los compuestos de cadmio se emplean como estabilizadores de plásticos y en la producción de cadmio fosforado. Por su gran capacidad de absorber neutrones, en especial el isótopo 113, se usa en barras de control y recubrimiento de reactores nucleares. Efectos del Cadmio sobre la salud El Cadmio puede ser encontrado mayoritariamente en la corteza terrestre. Este siempre ocurre en combinación con el Zinc. El Cadmio también consiste en las industrias como inevitable subproducto del Zinc, plomo y cobre extracciones. Después de ser aplicado este entra en el ambiente mayormente a través del suelo, porque es encontrado en estiércoles y pesticidas. La toma por los humanos de Cadmio tiene lugar mayormente a través de la comida. Los alimentos que son ricos en Cadmio pueden en gran medida incrementar la concentración de Cadmio en los humanos. Ejemplos son patés, champiñones, mariscos, mejillones, cacao y algas secas. Una exposición a niveles significativamente altas ocurren cuando la gente fuma. El humo del tabaco transporta el Cadmio a los pulmones. La sangre transportará el Cadmio al resto del cuerpo donde puede incrementar los efectos por potenciación del Cadmio que está ya presente por comer comida rico en Cadmio. Otra alta exposición puede ocurrir con gente que vive cerca de los vertederos de residuos peligrosos o fábricas que liberan Cadmio en el aire y gente que trabaja en las industrias de refinerías del metal. Cuando la gente respira el Cadmio este puede dañar severamente los pulmones. Esto puede incluso causar la muerte. El Cadmio primero es transportado hacia el hígado por la sangre. Allí es unido a proteínas para formar complejos que son transportados hacia los riñones. El Cadmio se acumula en los riñones, donde causa un daño en el mecanismo de filtración. Esto causa la excreción de proteínas esenciales y azúcares del cuerpo y el consecuente daño de los riñones. Lleva bastante tiempo antes de que el Cadmio que ha sido acumulado en los riñones sea excretado del cuerpo humano. Otros efectos sobre la salud que pueden ser causados por el Cadmio son:  Diarreas, dolor de estómago y vómitos severos  Fractura de huesos  Fallos en la reproducción y posibilidad incluso de infertilidad  Daño al sistema nervioso central  Daño al sistema inmune  Desordenes psicológicos  Posible daño en el ADN o desarrollo de cáncer. Efectos ambientales del Cadmio De forma natural grandes cantidades de Cadmio son liberadas al ambiente, sobre 25.000 toneladas al año. La mitad de este Cadmio es liberado en los ríos a través de la descomposición de rocas y 72
algún Cadmio es liberado al aire a través de fuegos forestales y volcanes. El resto del Cadmio es liberado por las actividades humanas, como es la manufacturación. Las aguas residuales con Cadmio procedentes de las industrias mayoritariamente terminan en suelos. Las causas de estas corrientes de residuos son por ejemplo la producción de Zinc, minerales de fosfato y las bioindustrias del estiércol. El Cadmio de las corrientes residuales pueden también entrar en el aire a través de la quema de residuos urbanos y de la quema de combustibles fósiles. Debido a las regulaciones sólo una pequeña cantidad de Cadmio entra ahora en el agua a través del vertido de aguas residuales de casas o industrias. Otra fuente importante de emisión de Cadmio es la producción de fertilizantes fosfatados artificiales. Parte del Cadmio terminará en el suelo después de que el fertilizante es aplicado en las granjas y el resto del Cadmio terminará en las aguas superficiales cuando los residuos del fertilizante es vertido por las compañías productoras. El Cadmio puede ser transportado a grandes distancias cuando es absorbido por el lodo. Este lodo rico en Cadmio puede contaminar las aguas superficiales y los suelos. El Cadmio es fuertemente adsorbido por la materia orgánica del suelo. Cuando el Cadmio está presente en el suelo este puede ser extremadamente peligroso, y la toma a través de la comida puede incrementar. Los suelo que son ácidos aumentan la toma de Cadmio por las plantas. Esto es un daño potencial para los animales que dependen de las plantas para sobrevivir. El Cadmio puede acumularse en sus cuerpos, especialmente cuando estos comen muchas plantas diferentes. Las vacas pueden tener grandes cantidades de Cadmio en sus riñones debido a esto. Las lombrices y otros animales esenciales para el suelo son extremadamente sensibles al envenenamiento por Cadmio. Pueden morir a muy bajas concentraciones y esto tiene consecuencias en la estructura del suelo. Cuando las concentraciones de Cadmio en el suelo son altas esto puede influir en los procesos del suelo de microorganismos y amenazar a todo el ecosistema del suelo. En ecosistemas acuáticos el Cadmio puede bioacumularse en mejillones, ostras, gambas, langostas y peces. La susceptibilidad al Cadmio puede variar ampliamente entre Organismos acuáticos. Organismos de agua salada se sabe que son más resistentes al envenenamiento por Cadmio que organismos de agua dulce. Animales que comen o beben Cadmio algunas veces tienen la presión sanguínea alta, daños del hígado y daños en nervios y el cerebro. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 2×10-7% % En Sol 6×10-7% % En los meteoritos 0.000044% % De la corteza terrestre 0.000015% % En los océanos 5×10-9% % En los seres humanos 0,00007% 73
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en el universo elemento % de abundancia Y 0,0000007 Zr 0,000005 Nb 0,0000002 Mo 0,0000005 Tc 0 Ru 0,000004 Rh 0,00000006 Pd 0,0000002 Ag 0,00000006 Cd 0,0000002 % de abundancia 0,000006 0,000005 0,000004 0,000003 % de abundancia 0,000002 0,000001 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 74
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en el sol elemento % de abundancia Y 0,000001 Zr 0,000004 Nb 0,0000004 Mo 0,0000009 Tc 0 Ru 0,0000005 Rh 0,0000002 Pd 0,0000003 Ag 0,0000001 Cd 0,0000006 % de abundancia 0,0000045 0,000004 0,0000035 0,000003 0,0000025 0,000002 % de abundancia 0,0000015 0,000001 0,0000005 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 75
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los meteoritos elemento % de abundancia Y 0,00019 Zr 0,00066 Nb 0,000019 Mo 0,00012 Tc 0 Ru 0,000081 Rh 0,000018 Pd 0,000066 Ag 0,000014 Cd 0,000044 % de abundancia 0,0007 0,0006 0,0005 0,0004 % de abundancia 0,0003 0,0002 0,0001 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 76
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en la corteza terrestre elemento % de abundancia Y 0,0029 Zr 0,013 Nb 0,0017 Mo 0,00011 Tc 0 Ru 0,000000099 Rh 0,00000007 Pd 0,00000063 Ag 0,0000079 Cd 0,000015 % de abundancia 0,014 0,012 0,01 0,008 % de abundancia 0,006 0,004 0,002 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 77
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los océanos elemento % de abundancia Y 1,3E-09 Zr 2,6E-09 Nb 1E-10 Mo 0,000001 Tc 0 Ru 7E-11 Rh 0 Pd 0 Ag 0,00000001 Cd 0,000000005 % de abundancia 0,0000012 0,000001 0,0000008 0,0000006 % de abundancia 0,0000004 0,0000002 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 78
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los seres humanos elemento % de abundancia Y 0 Zr 0,000005 Nb 0 Mo 0,00001 Tc 0 Ru 0 Rh 0 Pd 0 Ag 0 Cd 0,00007 % de abundancia 0,00008 0,00007 0,00006 0,00005 0,00004 % de abundancia 0,00003 0,00002 0,00001 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 79
Elementos de la tercera serie de los metales de transición 80
Elemento Hafnio (Hf) Propiedades químicas Nombre Hafnio Número atómico 72 Valencia 2,3,4 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,3 Radio covalente (Å) 1,50 Radio iónico (Å) 0,81 Radio atómico (Å) 1,58 Configuración electrónica [Xe]4f145d26s2 Primer potencial de ionización (eV) 5,54 Masa atómica (g/mol) 178,49 Densidad (g/ml) 13,1 Punto de ebullición (ºC) 5400 Punto de fusión (ºC) 2222 Hafnio Elemento metálico, símbolo Hf, número atómico 72 y peso atómico 178.49. Hay cinco isótopos naturales. Es uno de los elementos menos abundantes en la corteza terrestre. El hafnio es un metal plateado, lustroso, que se funde cerca de los 2222ºC (4032ºF). El metal no tiene aplicaciones excepto en barras de control para reactores nucleares. La química del hafnio es casi idéntica a la del zirconio. La semejanza de ambos es una consecuencia de la contracción lantánida, la cual lleva a valores de radio iónico casi idénticos. Antes de su descubrimiento, y desde entonces, el hafnio se extrae junto con el zirconio de sus minerales y se halla con el zirconio en todos sus derivados. Dado que las propiedades químicas son análogas, no hay incentivos para separar al hafnio, excepto para efectuar estudios nucleares y su uso en componentes de reactores nucleares. Efectos del Hafnio sobre la salud El hafnio metálico normalmente no causa problemas pero todos los compuestos del hafnio deben ser considerados como tóxicos aunque evidencias iniciales parecen sugerir que el peligro es limitado. El polvo del metal presenta un peligro de incendio y explosión. El hafnio metálico no tiene toxicidad conocida. El metal es completamente insoluble en agua, soluciones salinas o productos químicos corporales. La exposición al hafnio puede ocurrir a través de la inhalación, ingestión, y contacto con los ojos o la piel. 81
La sobre-exposición al hafnio y sus compuestos puede provocar leve irritación de los ojos, piel y membranas mucosas. No se ha informado de signos y síntomas de la exposición crónica al hafnio. Efectos ambientales del Hafnio Efectos en los animales: Son escasos los datos disponibles acerca de la toxicidad del hafnio metálico o su polvo. Los estudios con animales indican que los compuestos del hafnio provocan irritaciones de los ojos, la piel y la membrana mucosa, y daños hepáticos. La LD 50 oral del tetracloruro de hafnio en ratas es de 2,362 mg/kg, y la LD 50 intraperitoneal en ratones para el oxicloruro de hafnio es de 112 mg/k. (LD 50: Dosis Letal 50. Dosis individual de una sustancia que provoca la muerte del 50% de la población animal debido a la exposición a la sustancia por cualquier vía distinta a la inhalación. Normalmente expresada como miligramos o gramos de material por kilogramo de peso del animal.) La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el universo 7×10-8% % En el sol 1×10-7% % En los meteoritos 0.000017% % De la corteza terrestre 0,00033% % en los océanos 8×10-10% % En los seres humanos N / A Elemento Tantalio (Ta) Propiedades Químicas Nombre Tantalio Número atómico 73 Valencia 2,3,4,5 Estado de oxidación +5 Electronegatividad 1,5 Radio covalente (Å) 1,38 Radio iónico (Å) 0,73 Radio atómico (Å) 1,46 Configuración electrónica [Xe]4f145d36s2 Primer potencial de ionización (eV) 6,02 Masa atómica (g/mol) 180,948 82
Densidad (g/ml) 16,61 Punto de ebullición (ºC) 5425 Punto de fusión (ºC) 2996 Descubridor Anders Ekeberg en 1802 Tantalio Elemento químico cuyo símbolo es Ta, su número atómico es 73 y su peso atómico 180.948. Es un elemento del quinto grupo de la tabla periódica y pertenece a la serie de los de transición 5d. Se le conocen también estados de oxidación de IV, III y II. El metal tantalio se emplea en la fabricación de capacitores para equipo electrónico, los cuales incluyen radios de banda civil, detectores de humo, marcapasos cardiacos y automóviles. Se utiliza también en las superficies para transferencia de calor del equipo de producción en la industria química, en especial cuando se tienen condiciones extraordinarias corrosivas. Su inercia química ha hecho que se le hayan encontrado aplicaciones dentales y quirúrgicas. El tantalio forma aleaciones con un gran número de metales. Tiene una importancia especial el ferrotantalio, el cual se agrega a los aceros austeníticos con el fin de reducir la corrosión intergranular. El metal es bastante inerte al ataque con ácidos, excepto al ácido fluorhídrico. Se oxida con mucha lentitud en soluciones alcalinas. Los halógenos (halogenuros) y el oxígeno reaccionan con él en caliente, para formar haluros y óxido correspondientes, con estado de oxidación V. A temperatura elevada absorbe hidrógeno y se combina con el nitrógeno, el fósforo, el arsénico, el antimonio, el silicio, el carbono y el boro. El tantalio forma también compuestos por reacción directa con el azufre, el selenio y el telurio, a temperaturas elevadas. Efectos del Tantalio sobre la salud Puede ser dañino por inhalación, ingestión o absorción cutánea. Provoca irritación de los ojos y la piel. El material es irritante de las membranas mucosas y el tracto respiratorio superior. No se han documentado efectos adversos sobre la salud de trabajadores expuestos industrialmente al tantalio. Dosis masivas de tantalio administradas a ratas por vía intratraqueal han producido lesiones en el tracto respiratorio. En contacto con el tejido, el tantalio metálico es inerte. Efectos ambientales del Tantalio No verter el material al medio ambiente sin los adecuados permisos gubernamentales. Aislar los óxidos de tantalio para prevenir la polución del medio. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 8×10-9% % En sol N / A % En los meteoritos 2×10-6% % De la corteza terrestre 0,00017% % En los océanos 2×10-10% % En los seres humanos N / A 83
Elemento Volframio (W) Propiedades Químicas Nombre Volframio Número atómico 74 Valencia 2,3,4,5,6 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,7 Radio covalente (Å) 1,46 Radio iónico (Å) 0,64 Radio atómico (Å) 1,39 Configuración electrónica [Xe]4f145d46s2 Primer potencial de ionización (eV) 8,03 Masa atómica (g/mol) 183,85 Densidad (g/ml) 19,3 Punto de ebullición (ºC) 5930 Punto de fusión (ºC) 3410 Fausto y Juan José de Descubridores Elhuyar en 1783 Volframio Elemento químico de símbolo W, de número atómico 74 y peso atómico 183.85. Este metal tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo y brillo metálico gris plateado. Su punto de fusión de 3410ºC (6170ºF) es el más alto de los metales. El metal exhibe una baja presión de vapor, alta densidad y gran fuerza a temperaturas elevadas en ausencia de aire, y es extremadamente duro. Desde el punto de vista químico, el tungsteno es relativamente inerte. No lo atacan con facilidad los ácidos comunes, los álcalis o el agua regia. Reacciona con una mezcla de ácidos nítrico y fluorhídrico. Las sales oxidantes fundidas, como el nitrito de sodio, lo atacan fácilmente. El cloro, el bromo, el yodo, el dióxido de carbono, el monóxido de carbono y el azufre gaseosos reaccionan con tungsteno sólo a altas temperaturas. El carbono, el boro, el silicio y el nitrógeno también forman compuestos con él a temperaturas elevadas; con hidrógeno no reacciona. Las aleaciones ferrosas consumen el 40% del tungsteno obtenido en las minas. Cuando se adiciona al hierro o al acero, el tungsteno mejora la dureza y la fuerza a temperaturas elevadas. El carburo de tungsteno (representa el 38% de todo el W) ha remplazado al diamante en muchas aplicaciones para troqueles y perforaciones. Es uno de los mejores materiales para herramientas duras, y retiene sus propiedades a altas temperaturas. El tungsteno metálico puro en alambre, barra y lámina (15%) es importante en lámparas eléctricas, productos electrónicos e industria eléctrica. Otras 84
aplicaciones son varillas para soldar, blancos para rayos X, alambres de plomo, cátodos para tubos de poder y plaquitas de distribuidores de automóviles y aeronaves. Los compuestos de tungsteno incluyen estados de oxidación de 2+ a 6+; los estados de oxidación elevados son los más estables. La química del tungsteno se asemeja a las del cromo y del molibdeno, los cuales ocupan también el mismo subgrupo en la tabla periódica. La química acuosa del tungsteno es complicada por su tendencia a formar iones complejos. El tungsteno forma cuatro óxidos estables bien definidos y dos carburos. Otros compuestos importantes son el carbonilo, nitruro, boruro, fosfuro, siliciuro y sulfuro. Efectos del Volframio sobre la salud Se ha demostrado que el volframio actúa antagonizando la acción del elemento traza esencial molibdeno. Se ha demostrado en diversos estudios que el polvo del metal volframio administrado a animales no es del todo inerte. Un estudio encontró que los conejillos de indias tratados oralmente o intravenosamente con volframio sufrieron de anorexia, cólicos, incoordinación de movimientos, temblores, diseña y pérdida de peso. Larga experiencia industrial ha indicado que no se desarrolla neumoconiosis en los trabajadores expuestos únicamente al volframio o a sus compuestos solubles (a concentraciones en el aire de mg/m3). Efectos agudos sobre la salud: Irritación de la piel y los ojos al contacto. La inhalación causará irritación de los pulmones y de la membrana mucosa. La irritación de los ojos provocará lagrimeo y enrojecimiento. Enrojecimiento, formación de costras y picores son las características de la inflamación cutánea. Se deben seguir las normas de higiene industrial y usar siempre equipo de protección cuando se maneje este compuesto. Efectos crónicos sobre la salud: Este producto no tiene efectos crónicos. Se sabe que la exposición repetida o prolongada a este compuesto agrava las afecciones médicas. Todos los compuestos del volframio están considerados como altamente tóxicos. El polvo del metal presenta un peligro de incendio y explosión. Efectos ambientales del Volframio No se espera que este producto sea peligroso para el medio ambiente. No existen datos específicos relativos a la eco toxicidad de este producto. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 5×10-8% % En Sol 4×10-7% % En los meteoritos 0.000012% % De la corteza terrestre 0,00011% % en los océanos 1.2×10-8% % En los seres humanos N / A 85
Elemento Renio (Re) Propiedades Químicas Nombre Renio Número atómico 75 Valencia 2,4,6,7 Estado de oxidación - Electronegatividad 1,9 Radio covalente (Å) 1,59 Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) 1,37 Configuración electrónica [Xe]4f145d56s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,94 Masa atómica (g/mol) 186,2 Densidad (g/ml) 21,0 Punto de ebullición (ºC) 5900 Punto de fusión (ºC) 3180 Descubridor Walter Noddack en 1925 Renio Elemento químico de símbolo Re, con número atómico 75 y peso atómico 186.2. El renio es un elemento de transición, metal denso con punto de fusión elevado. El renio, al igual que su homólogo tecnecio, puede oxidarse a temperaturas elevadas con oxígeno, para forma el heptóxido volátil, Re2O7; éste, a su vez, puede reducirse a un óxido menor, ReO2. Los compuestos ReO3, Re2O3 y Re2O se conocen bien. El ácido perrénico, HReO4 es un ácido monobásico fuerte y un agente oxidante muy débil. También se conocen los complejos perrenatos, como el perrenato hexamina de cobalto [Co(NH3)6(ReO4)3]. Los compuestos halogenados de renio son muy complicados; se ha dado a conocer una larga serie de halogenuros y oxihalogenuros. El renio forma dos sulfuros perfectamente caracterizados, Re2S7 y ReS2, así como también dos seleniuros, Re2Se7 y ReSe2. Los sulfuros tienen su equivalente en los compuestos de tecnecio, Tc2S7 y TcS2. El renio no se encuentra en la naturaleza en estado elemental y no se ha encontrado ninguna mena mineral. Las menas gadolinita y molibdenita pueden contener un poco de renio y es de esta última de sonde se extrae el renio a partir del polvo liberado en los fundidores de molibdeno. Aunque hubo alguna producción de molibdeno en los años posteriores a su descubrimiento, no fue hasta los años 50 que se volvió comercialmente rentable, cuando el uso del renio en catalizadores creó una demanda. La producción anual mundial está ahora alrededor de las 5 toneladas y las reservas de 86
renio se estiman en 3500 toneladas, encontradas principalmente en menas de EEUU, Rusia y Chile. El renio es un metal plateado, normalmente producido como polvo gris. Bajo presión en el vacío y calentamiento en presencia de hidrógeno, es posible fabricar objetos de renio puro, aunque hay muy poca demanda de dichos objetos. El renio es añadido al wolframio y al molibdeno para formar aleaciones que son usadas para filamentos de hornos y lámparas. También se emplea en pares térmicos que pueden medir temperaturas de por encima de 2000 oC, y para contactos eléctricos que resisten arcos eléctricos. Ha sido usado ocasionalmente para platear joyas. El electroplateado con renio fue conseguido por primera vez en 1934 y se mostró que daba un depósito brillante y duro. Sin embargo, el metal es susceptible a la oxidación y su superficie necesita ser protegida por una capa de iridio. El renio también es usado como catalizador en la industria química, especialmente en procesos relacionados con la adición de hidrógeno gas a otras moléculas, y es particularmente valorado porque, al contrario que otros catalizadores, no es fácilmente desactivado por trazas de azufre y fósforo. Efectos del Renio sobre la salud Efectos potenciales sobre la salud: Puede causar irritación de los ojos. Puede causar irritación de la piel. El líquido puede provocar quemaduras en piel y ojos. Ingestión: Puede causar irritación del tracto respiratorio. Las propiedades toxicológicas de esta sustancia no han sido totalmente investigadas. Los vapores pueden provocar mareos o asfixia. Efectos ambientales del Renio No se ha encontrado información relativa a la toxicidad ambiental del renio. La abundancia del elemento en diferentes ambientes Universo% en 23% % En Sol el 23% % En los meteoritos N / A % De la corteza terrestre 5.5×10-7% % en los océanos 7.2×10-10% % En los seres humanos N / A Elemento Osmio (Os) Propiedades Químicas Nombre Osmio Número atómico 76 Valencia 2,3,4,6,8 87
Estado de oxidación +4 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,28 Radio iónico (Å) 0,67 Radio atómico (Å) 1,35 Configuración electrónica [Xe]4f145d66s2 Primer potencial de ionización (eV) 8,77 Masa atómica (g/mol) 190,2 Densidad (g/ml) 22,6 Punto de ebullición (ºC) 5500 Punto de fusión (ºC) 3000 Descubridor Smithson Tennant en 1803 Osmio Elemento químico, símbolo Os, número atómico 76 y peso atómico 190.2. Es un metal duro, blanco, que aparece rara vez en la naturaleza. El osmio, al igual que otros metales como el platino, es activo catalíticamente. El tetróxido de osmio se emplea como reactivo orgánico y colorante para observar tejidos al microscopio. Las aleaciones de osmio con rodio, rutenio, iridio o platino se utilizan en plumines de estilográficas, puntas de compases, agujas fonográficas, contactos eléctricos y pivotes de instrumentos, debido a su extrema dureza y resistencia a la corrosión. La química del osmio es muy complicada por las muchas valencias exhibidas por el elemento y la tendencia de cada una de ellas a formar muchos iones complejos. El osmio es un metal muy duro y sus aleaciones son de gran resistencia. El osmio puro y las aleaciones en que predomina no se pueden trabajar, por lo que deben emplearse en forma fundida o mediante metalurgia de polvos. El tetracloruro de osmio, OsCl4, es un sólido negro insoluble en ácidos no oxidantes. El tetróxido de osmio, OsO4, es un sólido cristalino de color amarillo muy pálido con punto de fusión de 40ºC (104ºF) y punto de ebullición de 130ºC (266ºF); es el compuesto más importante del osmio. Este compuesto, muy venenoso, es soluble en agua y en tetracloruro de carbono. Es un agente oxidante poderoso. Efectos del Osmio sobre la salud El tetróxido de osmio, OsO4, es altamente tóxico. Concentraciones en el aire tan bajas como 10-7 g/m3 pueden provocar congestión pulmonar, daños cutáneos, y graves daños oculares. El óxido, en particular, debe ser manejado solamente por químicos debidamente cualificados. El tetróxido de osmio puede ser absorbido en el cuerpo por inhalación de su vapor, inhalación de su aerosol e ingestión. Riesgo de inhalación: Se puede alcanzar rápidamente una contaminación peligrosa en el aire por evaporación de esta sustancia a 20°C. Inhalación: Sensación de quemadura, tos, dolor de cabeza, respiración sibilante, falta de aliento, alteraciones visuales. Los síntomas pueden aparecer con retraso. Piel: Enrojecimiento, 88
quemaduras cutáneas, dolor, decoloración cutánea, ampollas. Ojos: Enrojecimiento, dolor, visión borrosa, pérdida de visión, graves quemaduras profundas. Ingestión: Calambres abdominales, sensación de quemadura, conmoción o colapso. Riesgos químicos: El osmio se descompone en vapores de osmio productores de calor. El osmio es un fuerte oxidante y reacciona con combustibles y materiales reductores. Reacciona con el ácido hidroclórico para formas gas tóxico de cloro. Forma compuestos inestables con las bases. Efectos de la exposición a largo plazo: Lagrimeo. El osmio es corrosivo para los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La inhalación del osmio puede provocar edema pulmonar. La exposición a elevadas concentraciones puede resultar en la muerte. Los efectos pueden presentarse con retraso. Efectos de la exposición prolongada o repetida: El contacto repetido o prolongado con la piel puede causar dermatitis. Puede tener efectos en los riñones. Efectos ambientales del Osmio No se ha encontrado información relativa a los efectos del osmio sobre el medio ambiente. Sin embargo, se espera que su eco toxicidad sea muy baja debido a su fuerza como oxidante, lo que le hace ser fácilmente convertido en su dióxido, una forma del metal que es razonablemente inocua. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 3×10-7% % En Sol 2×10-7% % En los meteoritos 0.000066% % De la corteza terrestre 1.8×10-7% % En los océanos N / A % En los seres humanos N / A Elemento Iridio (Ir) Propiedades Químicas Nombre Iridio Número atómico 77 Valencia 2,3,4,6 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,37 Radio iónico (Å) 0,66 Radio atómico (Å) 1,36 Configuración electrónica [Xe]4f145d76s2 Primer potencial de ionización (eV) 9,25 89
Masa atómica (g/mol) 192,2 Densidad (g/ml) 22,5 Punto de ebullición (ºC) 5300 Punto de fusión (ºC) 2454 Descubridor Smithson Tennant en 1804 Iridio Elemento químico, símbolo Ir, número atómico 77 y peso atómico 192.2. El iridio en estado libre es una sustancia metálica blanca y dura. El iridio tiene mucha menor resistencia a la oxidación que el platino o el rodio, pero mayor que el rutenio o el osmio. Aproximadamente a 600ºC (1110ºF) se forma una fina película de óxido adherente, IrO2. Es el único metal que puede utilizarse sin protección al aire hasta 2300ºC (4170ºF), con esperanza de vida. No lo ataca ningún ácido, incluyendo el agua regia, posee una fuerte tendencia a formar compuestos de coordinación. Los compuestos principales son el tricloruro de iridio, IrCl3, un compuesto de color verde e insoluble en agua; el cloruro de iridio (IV) y sodio, Na2IrCl6.6H2O, sólido cristalino de color negro soluble en agua; el cloruro de iridio (III) y sodio, Na3IrCl6.12H2O, un sólido cristalino de color verde oliva, soluble en agua, y el cloruro de iridio (IV) y amonio, (NH4)2IrCl6, sólido cristalino de color rojinegro, relativamente insoluble. Las propiedades especiales de iridio han llevado a aplicaciones especializadas, entre otras, crisoles para el crecimiento a alta temperatura de cristales para láser, termopares de iridio-rodio para muy altas temperaturas y revestimientos aplicados sobre otros materiales. Por lo general se mezcla con platino como base, ya que la aleación platino-iridio 30%, por ejemplo, es casi tan resistente a la corrosión como el iridio y es mucho más fácil de fabricar. Efectos del Iridio sobre la salud Altamente inflamable. Efectos potenciales sobre la salud: Ojos: Puede provocar irritación ocular. Piel: Bajo peligro de manejo industrial normal. Ingestión: Puede provocar irritación del tracto digestivo. Se espera que tenga un bajo peligro si es ingerido. Inhalación: Bajo peligro por su manejo industrial normal. Efectos ambientales del Iridio No permitir que el producto alcance las aguas del suelo, las reservas de agua o los sistemas de alcantarillado. El núcleo de la Tierra es rico en iridio. Se obtiene a partir de depósitos de grava con el platino 90
Elemento Platino (Pt) Propiedades Químicas Nombre Platino Número atómico 78 Valencia 2,4 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,28 Radio iónico (Å) 0,52 Radio atómico (Å) 1,38 Configuración electrónica [Xe]4f145d96s1 Primer potencial de ionización (eV) 9,03 Masa atómica (g/mol) 195,09 Densidad (g/ml) 21,4 Punto de ebullición (ºC) 4530 Punto de fusión (ºC) 1769 Descubridor Julius Scaliger en 1735 Platino Es un metal noble blanco, blando y dúctil. Los metales del grupo del platino (platino, paladio, iridio, rodio, osmio y rutenio) se encuentran ampliamente distribuidos sobre la tierra, pero su dilución extrema imposibilita su recuperación, excepto en circunstancias especiales. Los metales del grupo del platino se utilizan mucho en el campo de la química a causa de su actividad catalítica y de su baja reactividad. Como catalizador, el platino se emplea en las reacciones de hidrogenación, deshidrogenación, isomerización, ciclización, deshidratación, deshalogenación y oxidación. El platino no es afectado por la atmósfera aun en ambientes industriales con contenido de azufre. Conserva su brillantez y no exhibe película de óxido cuando se calienta, aunque se forma una película fina adherente debajo de los 450ºC (842ºF). El hidrógeno u otras atmósferas reductoras no son peligrosas para el platino a temperaturas elevadas. El platino puede ser maquinado en alambres finos y láminas delgadas y, por procesos especiales, en alambres extremadamente finos. El platino puede obtenerse en forma esponjosa por descomposición térmica del cloroplatinato de amonio o al reducirlo de una solución acuosa. En esta forma muestra un alto poder de absorción respecto a los gases, especialmente oxígeno, hidrógeno y monóxido de carbono. La alta actividad catalítica del platino está relacionada directamente con esta propiedad. El platino posee una fuerte tendencia a formar compuestos de coordinación. El dióxido de platino, PtO2, es un compuesto castaño oscuro insoluble, conocido comúnmente como catalizador de Adams. El cloruro de 91
platino(II), PtCl2, es un sólido verde oliva insoluble en agua. El ácido cloroplatínico, H2PtCl6, es el compuesto de platino más importante. Efectos del Platino sobre la salud El Platino es un metal noble. Las concentraciones de platino en el suelo, agua y aire son mínimas. En algunos lugares los depósitos, puede ser encontrado que son muy ricos en platino, mayormente en Sur África, la Unión Soviética y Estados Unidos. El Platino es usado como componente de varios productos metálicos, como son los electrodos y este puede ser usado como catalizador en un número de reacciones químicas. Los enlaces del platino son a menudo aplicados en medicina para curar el cáncer. Los efectos sobre la salud del Platino están fuertemente ligados a la clase de enlace que estos forman y el nivel de exposición y la inmunidad de la persona que es expuesta. El Platino como metal no es muy peligroso, pero las sales de Platino pueden causar varios efectos sobre la salud, como son:  Alteración del ADN.  Cáncer.  Reacciones alérgicas de la piel y mucosas.  Daños en órganos, como es el intestino, riñones y la médula.  Daños en la audición. Finalmente, un peligro del Platino es que este puede causar la potenciación de toxicidad de otros productos químicos peligrosos en el cuerpo humano, como es el Selenio. Efectos ambientales del Platino La aplicación del platino en productos metálicos no es conocido que cause muchos problemas ambientales, pero sabemos que causa problemas de salud serios en el lugar de trabajo. El Platino es emitido al aire a través de los escapes de los coches que utilizan gasolina. Consecuentemente, los niveles de Platino en el aire pueden ser más altos en ciertas localizaciones, por ejemplo en garajes, en túneles y en terrenos de empresas de camiones. Los efectos del Platino sobre los animales y el ambiente posiblemente no hayan sido investigados todavía extensamente. La única cosa que conocemos es que el Platino se acumulará en las raíces de plantas después de ser tomado. Si se come raíces de plantas que contengan Platino puede hacer un daño en los animales y humanos, pero no está todavía claro. Los microorganismos pueden ser capaces de convertir las substancias de platino en sustancias más peligrosas en suelos, pero sobre este tema nosotros también tenemos poca información. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 5×10-7% % en el sol 9×10-7% % en meteoritos 0.000098% % en la corteza terrestre 3.7×10-6% % en los océanos N/A % en los humanos N/A 92
Elemento Oro (Au) Propiedades Químicas Nombre Oro Número atómico 79 Valencia 1,3 Estado de oxidación +1 Electronegatividad 2,4 Radio covalente (Å) 1,50 Radio iónico (Å) 1,37 Radio atómico (Å) 1,44 Configuración electrónica [Xe]4f145d106s1 Primer potencial 9,29 de ionización (eV) Masa atómica (g/mol) 196,967 Densidad (g/ml) 19,3 Punto de ebullición (ºC) 2970 Punto de fusión (ºC) 1063 Descubridor 3000 AC Oro Elemento químico, símbolo Au, número atómico 79 y peso atómico 196.967; es un metal muy denso, blando y de color amarillo intenso. El oro se clasifica como metal pesado y noble; en el comercio es el más común de los metales preciosos. El cobre, la plata y el oro están en el mismo grupo en la tabla periódica. La fuente del símbolo químico, Au, es su nombre en latín aurum (amanecer radiante). Hay sólo un isótopo estable del oro, con número de masa 197. Usos: Cerca de tres cuartas partes de la producción mundial del oro se consume en joyería. Sus aplicaciones industriales, especialmente en electrónica, consumen 10-15%. El remanente está dividido entre los empleos médicos y dentales, acuñación y reservas para el gobierno y particulares. Las monedas y demás objetos decorativos de oro son en realidad aleaciones porque el metal es muy blando (2.5-3 en la escala de Mohs) para ser útil con un manejo frecuente. El 198Au radiactivo se utiliza en radiaciones medicinales, en diagnóstico y en algunas aplicaciones industriales como trazador. También se usa como trazador en el estudio del movimiento de sedimentos sobre el fondo oceánico y en los alrededores de los puertos. Las propiedades del oro hacia la energía radiante han permitido el desarrollo de reflectores eficientes para calentadores infrarrojos y hornos, así como para retención y enfoque de calor en procesos industriales. 93
Localización: El oro se encuentra distribuido por todo el mundo, pero es muy escaso, de tal suerte que es un elemento raro. El agua de mar contiene concentraciones bajas de oro del orden de 10 partes de oro por billón de partes de agua. En el plancton o en el fondo marino se acumulan concentraciones superiores. En la actualidad, no existen procesos económicos adecuados para la extracción del oro marino. El oro metálico, o natural, y varios minerales telúricos son las únicas formas de oro presentes en la Tierra. El oro natural existe en las rocas y minerales de otros metales, especialmente en el cuarzo y la pirita, o puede estar disperso en arenas y gravas (oro de aluvión). Propiedades: La densidad del oro es 19,3 veces la del agua a 20ºC (68ºF), tal que 1 m3 de oro pesa cerca de 19 000 kg (1 pie3, unas 1200 libras). Las masas del oro, al igual que otros metales preciosos, se miden en la escala Troy, la cual contiene 12 onzas por libra. Se funde a 1063ºC (1947.97ºF) y ebulle a 2970ºC (5180ºF). Es algo volátil por debajo de su punto de ebullición. Es un buen conductor de calor y electricidad. Es el metal más dúctil y maleable. Pueden hacerse láminas transparentes, con espesor de 0.00001 mm con facilidad o estirarlo en alambres con pesos de 0.5 mg/m. Su calidad se expresa en la escala de finura como partes de oro puro por mil partes de metal total, o en la escala de quilate como partes de oro puro por 24 partes de metal total. El oro se disuelve con facilidad en mercurio para formar amalgamas. Es uno de los metales menos reactivos químicamente. No pierde lustre, ni se quema al aire. Es inerte en soluciones fuertemente alcalinas y en todos los ácidos puros, menos el ácido selénico. Compuestos: El oro puede tener valencia 1+ o 3+ en sus compuestos. La tendencia a formar complejos es tan fuerte que todos los compuestos de oxidación 3+ son complejos. Los compuestos del estado de oxidación 1+ no son muy estables y tienden a oxidarse al estado 3+ o reducirse a oro metálico. Todos los compuestos de cualquier estado de oxidación se reducen con facilidad. En sus complejos el oro forma enlaces más fácilmente y más estables con los halógenos y el azufre, menos estables con oxígeno y fósforo y muy débiles con nitrógeno. Los enlaces entre oro y carbono son normalmente estables, como en los complejos de cianuro y varios compuestos orgánicos. Efectos del Oro sobre la salud Efectos de la sobre-exposición: Inhalación: Puede provocar irritación si la exposición es prolongada o excesiva. Ingestión: No se esperan efectos adversos. Piel: Puede provocar irritación y reacción alérgica. Ojos: Puede provocar irritación Efectos ambientales del Oro La eco toxicidad del oro no ha sido evaluada. Sin embargo, se espera que la degradación del oro bajo condiciones aerobias sea muy pobre y no hay evidencia que sugiera que pueda crear problemas ecológicos al ser vertido en el medio. Ya que el oro es insoluble, se cree que tiene características mínimas de bioacumulación y biodisponibilidad. Abundancia del oro en diferentes ambientes % en el universo 6×10-8% % en el sol 1×10-7% % en los meteoritos 0.000017% 94
% en la corteza terrestre 3.1×10-7% % en los océanos 5×10-9% % en los humanos 0.00001% Elemento Mercurio (Hg) Propiedades Químicas Nombre Mercurio Número atómico 80 Valencia 1,2 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,9 Radio covalente (Å) 1,49 Radio iónico (Å) 1,10 Radio atómico (Å) 1,57 Configuración electrónica [Xe]4f145d106s2 Primer potencial 10,51 de ionización (eV) Masa atómica (g/mol) 200,59 Densidad (g/ml) 16,6 Punto de ebullición (ºC) 357 Punto de fusión (ºC) -38,4 Descubridor Los antiguos Mercurio Elemento químico, símbolo Hg, número atómico 80 y peso atómico 200.59. Es un líquido blanco plateado a temperatura ambiente (punto de fusión -38.4ºC o -37.46ºF); ebulle a 357ºC (675.05ºF) a presión atmosférica. Es un metal noble, soluble únicamente en soluciones oxidantes. El mercurio sólido es tan suave como el plomo. El metal y sus compuestos son muy tóxicos. El mercurio forma soluciones llamadas amalgamas con algunos metales (por ejemplo, oro, plata, platino, uranio, cobre, plomo, sodio y potasio). En sus compuestos, el mercurio se encuentra en los estados de oxidación 2+, 1+ y más bajos; por ejemplo, HgCl2, Hg2Cl2 o Hg3(AsF6)2. A menudo los átomos de mercurio presentan dos enlaces covalentes; por ejemplo, Cl-Hg-Cl o Cl-Hg-Hg-Cl. Algunas sales de mercurio(II), por ejemplo, Hg(NO3)2 o Hg(ClO4)2, son muy solubles en agua y por lo general están disociadas. Las soluciones acuosas de estas sales reaccionan como ácidos fuertes a causa de la hidrólisis que ocurre. Otras sales de mercurio(III), como HgCl2 o Hg(Cn)2, también se disuelven en agua, pero en solución sólo están poco disociadas. Hay compuestos en que los átomos de mercurio están directamente 95
enlazados a átomos de carbono o de nitrógeno; por ejemplo, H3C-Hg-CH3 o H3C-CO-NH-Hg-NH-CO-CH3. En complejos, como K2(HgI4), a menudo tiene tres o cuatro enlaces. El mercurio metálico se usa en interruptores eléctricos como material líquido de contacto, como fluido de trabajo en bombas de difusión en técnicas de vacío, en la fabricación de rectificadores de vapor de mercurio, termómetros, barómetros, tacómetros y termostatos y en la manufactura de lámparas de vapor de mercurio. Se utiliza en amalgamas de plata para empastes de dientes. Los electrodos normales de calomel son importantes en electroquímica; se usan como electrodos de referencia en la medición de potenciales, en titulaciones potenciométricas y en la celda normal de Weston. El mercurio se encuentra comúnmente como su sulfuro HgS, con frecuencia como rojo de cinabrio y con menos abundancia como metalcinabrio negro. Un mineral menos común es el cloruro de mercurio(I). A veces los minerales de mercurio contienen gotas pequeñas de mercurio metálico. La tensión superficial de mercurio líquido es de 484 dinas/cm, seis veces mayor que la del agua en contacto con el aire. Por consiguiente, el mercurio no puede mojar ninguna superficie con la cual esté en contacto. En aire seco el mercurio metálico no se oxida, pero después de una larga exposición al aire húmedo, el metal se cubre con una película delgada de óxido. No se disuelve en ácido clorhídrico libre de aire o en ácido sulfúrico diluido, pero sí en ácidos oxidantes (ácido nítrico, ácido sulfúrico concentrado y agua regia). Efectos del Mercurio sobre la salud El Mercurio es un elemento que puede ser encontrado de forma natural en el medio ambiente. Puede ser encontrado en forma de metal, como sales de Mercurio o como Mercurio orgánico. El Mercurio metálico es usado en una variedad de productos de las casas, como barómetros, termómetros, bombillas fluorescentes. El Mercurio en estos mecanismos está atrapado y usualmente no causa ningún problema de salud. De cualquier manera, cuando un termómetro se rompe una exposición significativamente alta al Mercurio ocurre a través de la respiración, esto ocurrirá por un periodo de tiempo corto mientras este se evapora. Esto puede causar efectos dañinos, como daño a los nervios, al cerebro y riñones, irritación de los pulmones, irritación de los ojos, reacciones en la piel, vómitos y diarreas. El Mercurio no es encontrado de forma natural en los alimentos, pero este puede aparecer en la comida así como ser expandido en las cadenas alimentarias por pequeños organismos que son consumidos por los humanos, por ejemplo a través de los peces. Las concentraciones de Mercurio en los peces usualmente exceden en gran medida las concentraciones en el agua donde viven. Los productos de la cría de ganado pueden también contener eminentes cantidades de Mercurio. El Mercurio no es comúnmente encontrado en plantas, pero este puede entrar en los cuerpos humanos a través de vegetales y otros cultivos. Cuando espray que contienen Mercurio son aplicados en la agricultura. El Mercurio tiene un número de efectos sobre los humanos, que pueden ser todos simplificados en las siguientes principalmente:  Daño al sistema nervioso.  Daño a las funciones del cerebro.  Daño al ADN y cromosomas. 96
 Reacciones alérgicas, irritación de la piel, cansancio, y dolor de cabeza  Efectos negativos en la reproducción, daño en el esperma, defectos de nacimientos y abortos. El daño a las funciones del cerebro pueden causar la degradación de la habilidad para aprender, cambios en la personalidad, temblores, cambios en la visión, sordera, incoordinación de músculos y pérdida de la memoria. Daño en el cromosoma y es conocido que causa mongolismo. Efectos ambientales del Mercurio El Mercurio entra en el ambiente como resultado de la ruptura de minerales de rocas y suelos a través de la exposición al viento y agua. La liberación de Mercurio desde fuentes naturales ha permanecido en el mismo nivel a través de los años. Todavía las concentraciones de Mercurio en el medioambiente están creciendo; esto es debido a la actividad humana. La mayoría del Mercurio liberado por las actividades humanas es liberado al aire, a través de la quema de productos fósiles, minería, fundiciones y combustión de residuos sólidos. Algunas formas de actividades humanas liberan Mercurio directamente al suelo o al agua, por ejemplo la aplicación de fertilizantes en la agricultura y los vertidos de aguas residuales industriales. Todo el Mercurio que es liberado al ambiente eventualmente terminará en suelos o aguas superficiales. El Mercurio del suelo puede acumularse en los champiñones. Aguas superficiales ácidas pueden contener significantes cantidades de Mercurio. Cuando los valores de pH están entre cinco y siete, las concentraciones de Mercurio en el agua se incrementarán debido a la movilización del Mercurio en el suelo. El Mercurio que ha alcanzado las aguas superficiales o suelos los microorganismos pueden convertirlo en metil mercurio, una substancia que puede ser absorbida rápidamente por la mayoría de los organismos y es conocido que daña al sistema nervioso. Los peces son organismos que absorben gran cantidad de metil mercurio de agua superficial cada día. Como consecuencia, el metil mercurio puede acumularse en peces y en las cadenas alimenticias de las que forman parte. Los efectos del Mercurio en los animales son daño en los riñones, trastornos en el estómago, daño en los intestinos, fallos en la reproducción y alteración del ADN. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 1×10-7% % en el sol 2×10-6% % en meteoritos 0.000025% % en la corteza terrestre 6.7×10-6% % en los océanos 5×10-9% % en los humanos N/A 97
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en el universo elemento % de abundancia Hf 0,00000007 Ta 0,000000008 W 0,00000005 Re 23 Os 0,0000003 Ir - Pt 0,0000005 Au 0,00000006 Hg 0,0000001 % de abundancia 25 20 15 % de abundancia 10 5 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 98
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en el sol elemento % de abundancia Hf 0,0000001 Ta 0 W 0,0000004 Re 23 Os 0,0000002 Ir - Pt 0,0000009 Au 0,0000001 Hg 0,000002 % de abundancia 25 20 15 % de abundancia 10 5 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 99
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los meteoritos elemento % de abundancia Hf 0,00001 Ta 0,000002 W 0,000012 Re 0 Os 0,000066 Ir - Pt 0,000098 Au 0,000017 Hg 0,000025 % de abundancia 0,00012 0,0001 0,00008 0,00006 % de abundancia 0,00004 0,00002 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 100
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en la corteza terrestre elemento % de abundancia Hf 0,00033 Ta 0,00017 W 0,00011 Re 0,00000055 Os 0,00000018 Ir Pt 0,0000037 Au 0,00000031 Hg 0,00000017 % de abundancia 0,00035 0,0003 0,00025 0,0002 % de abundancia 0,00015 0,0001 0,00005 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 101
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los océanos elemento % de abundancia Hf 8E-10 Ta 2E-10 W 0,000000012 Re 7,2E-10 Os 0 Ir Pt 0 Au 0,000000005 Hg 0,000000005 % de abundancia 1,4E-08 1,2E-08 1E-08 8E-09 % de abundancia 6E-09 4E-09 2E-09 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 102
Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los humanos elemento % de abundancia Hf 0 Ta 0 W 0 Re 0 Os 0 Ir Pt 0 Au 0,00001 Hg 0 % de abundancia 0,000012 0,00001 0,000008 0,000006 % de abundancia 0,000004 0,000002 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 103
Elementos de la cuarta serie de los metales de transición 104
Elemento Rutherfordio (Rf) Propiedades Químicas Nombre Rutherfordio Número atómico 104 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d27s2 Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) 261 Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Desconocido Rutherfordio Primer elemento después de la serie de los actínidos y el duodécimo elemento transuránico. En 1964 G. N. Flerov y colaboradores, en los laboratorios Dubna de la Unión Soviética, declararon ser los primeros en presentar la identificación del elemento 104, y un poco después sugirieron el nombre de Kurchatovio (símbolo Ku). El grupo de Dubna reclamó la preparación del elemento 104, número de masa 260, irradiando plutonio-242, con iones neón-22. En el laboratorio de Radiación Lawrence de la Universidad de California, en Berkeley, A. Ghiorso y colaboradores intentaron obtener confirmación adicional del descubrimiento de Dubna. Por 1969 el grupo de Berkeley tuvo, sin duda alguna, éxito en el descubrimiento incuestionable de dos isótopos emisores alfa del elemento 104 con número de masa 257 y 259, al bombardear 249Cf con proyectiles de 12C y 13C en el acelerador lineal de iones pesados de Berkeley (HILAC). Dado que el grupo de Berkeley concluyó que el descubrimiento del grupo de Dubna no fue válido, sugirió que el elemento 104 se nombrara Rutherfordio, con el símbolo Rf, en honor de Lord Rutherford. Efectos del Rutherfordio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. 105
Efectos ambientales del Rutherfordio Debido a su vida media tan extremadamente corta (alrededor de 10 minutos), no existe razón para considerar los efectos del rutherfordio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Dubnio (Db) Propiedades Químicas Nombre Dubnio Número atómico 105 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d37s2 Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) 262 Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Albert Ghiorso en 1970 Dubnio Elemento químico sintetizado e identificado sin lugar a duda por primera vez por A. Ghiorso y colegas en marzo de 1970 en el Laboratorio de Radiación Lawrence, Berkeley (California), en el acelerador lineal de iones pesados (HILAC). El isótopo de Dubnio tiene una vida media de 1.6 segundos y decae emitiendo partículas alfa con energías de 9.06 (55%), 9.10 (25%) y 9.14 (20%) MeV. Tiene masa 262, de acuerdo con la identificación de Lawrencio 256 resultante, por dos métodos diferentes. 106
Efectos del Dubnio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Dubnio Debido a su vida media tan extremadamente corta (alrededor de 34 segundos), no existe razón para considerar los efectos del dubnio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Seaborgio (Sg) Propiedades Químicas Nombre Seaborgio Número atómico 106 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d47s2 Potencial primero de ionización - (eV) Masa atómica (g/mol) (263) Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Albert Ghiorso en 1974 107
Seaborgio Elemento con número atómico 106. Sintetizado e identificado en 1974; es el decimocuarto de los elementos transuránicos sintéticos. El descubrimiento del Seaborgio tuvo lugar casi simultáneamente en dos laboratorios nucleares muy distantes: el Lawrence de Berkeley, en la Universidad de California, y el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear de Dubna (cerca de Moscú). Se usaron dos aproximaciones diferentes e independientes en esta difícil realización, en que se bombardeó con iones pesados. Con base en su posición en la tabla periódica se espera que tenga propiedades análogas a las del tungsteno (número atómico 74). Efectos del Seaborgio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Seaborgio Debido a su vida media tan extremadamente corta (21 segundos), no existe razón para considerar los efectos del seaborgio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Bohrio (Bh) Propiedades Químicas Nombre Bohrio Número atómico 107 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d57s2 108
Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) (262) Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Peter Armbruster Bohrio Elemento químico que se espera que tenga propiedades químicas semejantes a las del elemento renio. Fue sintetizado e identificado sin ambigüedad en 1981 por un equipo de Darmstadt, Alemania, equipo dirigido por P. Armbruster y G. Müzenberg. La reacción usada para producir el elemento fue propuesta y aplicada en 1976 por un grupo de Dubna (cerca de Moscú), que estaba bajo la guía de Yu. Organessian. Un blanco de 209Bi fue bombardeado por un haz de proyectiles de 54Cr. La mejor técnica para identificar un nuevo isótopo es su correlación genética con isótopos conocidos a través de una cadena de decaimiento radiactivo. En general, estas cadenas de decaimiento se interrumpen por fisión espontánea. Con el fin de aplicar el análisis de cadena de decaimiento deberían producirse aquellos isótopos que son más estables frente a la fisión espontánea, es decir, isótopos con números impares de protones y neutrones. Para hacer que estas pérdidas por fisión se mantengan pequeñas, debe producirse un núcleo con la mínima energía de excitación posible. En este aspecto, son ventajosas las reacciones en las que se utilizan compañeros de colisión relativamente simétricos y núcleos estrechamente enlazados de capa cerrada como el 209Bi y el 208Pb como blancos, y el 48Ca y el 50Ti como proyectiles. En el experimento de Darmstadt se encontraron seis cadenas de decaimiento. Todos los decaimientos pueden atribuirse al 262Bh, un núcleo impar producido en una reacción de un neutrón. El isótopo 262Bh decae por decaimiento de partícula alfa, con una vida media de unos 5ms. Ciertos experimentos de Dubna, llevados a cabo en 1983, establecieron la producción de 262Bh en la reacción 209Bi + 54Cr. Efectos del Bohrio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Bohrio Debido a su vida media tan extremadamente corta (0,44 segundos), no existe razón para considerar los efectos del bohrio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% 109
% en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Hassio (Hs) Propiedades Químicas Nombre Hassio Número atómico 108 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d67s2 Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) (265) Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Peter Armbruster y Gottfried Munzenber en Descubridores 1984 Hassio Elemento químico que se espera tenga propiedades químicas similares a las del elemento osmio. Fue sintetizado e identificado en 1984 en Darmstadt, Alemania, por el mismo equipo que identificó por primera vez los elementos Bh y Mt. El isótopo 265Hs fue producido en una reacción de fusión bombardeando un blanco de 208Pb con un haz de proyectiles de 58Fe. Las mismas técnicas experimentales se emplearon en la búsqueda de los elementos Bh y Mt. El descubrimiento de los elementos Bh y Mt se hizo por la detección de isótopos con números impares de protones y neutrones. En esta región, los núcleos impar-impar muestran la mayor estabilidad contra la fisión. Los elementos con número atómico par son intrínsecamente menos estables contra la fisión espontánea que los elemento impares. Se esperaba que los isótopos del elemento Hs decayeran por fisión espontánea, lo que explica por qué el elemento Mt fue sintetizado antes que el elemento Hs. 110
Como en el caso de los elementos Bh y Mt, el isótopo 265Hs fue producido por fusión en un canal de desexcitación de un neutrón. En este caso, el sistema compuesto fue el 266Hs. Nuevamente, el mecanismo de reacción fue la fusión en frío. El isótopo 265Hs tiene una vida media de alrededor de 2 ms y decae por la emisión de una partícula alfa de 10.36 MeV. Los experimentos realizados en Dubna se basaban en la existencia de cadenas alfa que llevaban a especies de vida más larga. Estas cadenas fueron observadas directamente en los experimentos de Darmstadt. Suponer dichas cadenas para el 263Hs y el 264Hs, así como para el 265Hs, sugiere que la existencia de estos isótopos del elemento sea muy probable. Los nuevos elementos Bh a Mt se estabilizan por efectos de capa contra la fisión espontánea por 15 órdenes de magnitud, cuando se comparan con gotas líquidas del mismo volumen. Es posible que esta estabilidad especial ocurra porque estos núcleos prefieran una forma de salchicha, que se ha predicho que es la más favorable para ellos, desde el punto de vista energético. Efectos del Hassio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Hassio Debido a su vida media tan extremadamente corta (12 minutos), no existe razón para considerar los efectos del hassio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Meitnerio (Mt) Propiedades Químicas Nombre Meitnerio Número atómico 109 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - 111
Configuración electrónica [Rn]5f146d77s2 Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) 266 Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Heavy Ion Research Laboratory en 1982 Meitnerio Elemento que se espera sea químicamente similar al elemento iridio. Se ha producido un átomo y se ha observado su decaimiento en la reacción de fusión entre el 58Fe y el 209Bi. Este experimento fue llevado a cabo en 1982 por el mismo equipo alemán que descubrió el elemento Bh, usando las mismas técnicas. Se usó una dosis total de 7x1017 iones para bombardear capas delgadas de bismuto, durante un tiempo de irradiación de 250 h. La energía de excitación del sistema compuesto se ajusta bien a la sistemática para un canal de reacción de un neutrón que lleve al isótopo 266Mt de acuerdo con la asignación que se desprende de sus propiedades de decaimiento por partícula alfa (11.1 MeV) está dentro de lo esperado a partir de la sistemática de las energías de decaimiento por partícula alfa. Se ha estimado una vida media de entre 2 y 20 ms. La sección transversal para una producción es extremadamente pequeña (aproximadamente 10-39 m2). De cada 1011 encuentros nucleares, aparentemente sólo uno lleva a la producción de un átomo de elemento Mt. Sin embargo, la probabilidad de producir el evento observado aleatoriamente es de 10-18. Aun con un solo átomo encontrado, se puede considerar que la existencia del elemento Mt es muy probable. Yu. Ts. Oranessian y su equipo de Dubna repitieron el experimento de Darmstadt en 1984, con una dosis de irradiación diez veces más alta. Se separó químicamente el nucleído 246Cf, un emisor alfa con una vida media de 1.5 días y el séptimo miembro de la cadena de decaimiento. Se registró que había siete decaimientos alfa que eran compatibles con la energía de decaimiento y la vida media del 246Cf. Además, se observó un evento de fisión del 258Rf. Así, la formación de este isótopo 266Mt ha sido confirmada de manera indirecta. Efectos del Meitnerio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Meitnerio Debido a su vida media tan extremadamente corta (3,8 milisegundos), no existe razón para considerar los efectos del meitnerio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% 112
Conclusiones  Cuando los metales de transición se combinan con elementos más electronegativos, el estado de oxidación mas bajo en todos ellos con excepción del Cu es 2+.  A la mayoría de elementos de la tabla periódica se les es más fácil regalar y compartir electrones de carga positiva pero a los elementos de transición se les es más fácil robar electrones de carga negativa o positiva.  Todos los elementos de transición de la tabla periódica de los elementos son metales los cuales pueden llegar a formar óxidos, oxísales, hidruros y complejos químicos además todos tienen importancia a nivel industrial, medica joyería, energía nuclear y en la electrónica. . 113
Bibliografía  Tabla Periódica de los Elementos. Edigol Ediciones. 1ª edición. Idioma Español. 21x29 cm.  Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2006). Química inorgánica. (2 ed.). united kingdom: Pearson Prentice Hall.  http://citationmachine.net/index2.php?reqstyleid=2&mode=form&reqsrcid=APAWebPage.  K. F. Purcell, J.C. Kotz, Química Inorgánica, Reverté, Barcelona, l979.  N. H. Greeenwood, A. Earnshow, The chemistry of the elements, Pergamon Press, Oxford, l984.  A.F. Wells, Structural Inorganic Chemistry, Clarendon Press, Oxford, 4ª Ed., l.985. Traducción al español: Reverté, l983.  Adams, D.M. y Raynor, J.B.; Química Inorgánica Práctica Avanzada; Reverté, 1966.  Marr, G. y Rockett, B.W.; Practical Inorganic Chemistry; Van Nostrand, 1972.  Petrucci, R.H., Harwood, W.S. y Herring, F.G.; Química General, 8ª ed.; Pearson/Prentice Hall, 2003.  Riesenfeld, E.H.; Prácticas de Química Inorgánica, 14ª ed.; Labor, 1943.  Shriver&Atkins; Química Inorgánica, 4ª ed.; McGraw-Hill, 2006.  Brauer, G.; Química Inorgánica Preparativa; Reverté, 1958.  Brown, T. (2004). Química: La Ciencia Central. México: Prentice Hall.  Raymond, C. (2010). Química. México: Mc Graw Hill.  Whitten, K. Química General. México: Mc Graw Hill.  Adams, D.M. y Raynor, J.B.; Química Inorgánica Práctica Avanzada; Reverté, 1966.  Celis, M. Gutiérrez de; Prácticas de Química Inorgánica; SAETA, 1942.  Dodd, R.E. y Robinson, P.L.; Química Inorgánica Experimental; Reverté, 1965.  Grubitsch, H.; Química Inorgánica Experimental; Aguilar, 1959. 114
Anexos 115
Glosario Actínidos: metales de transición interna que se ubican en el séptimo periodo de la tabla. Alcalinos: metales del grupo 1 de la tabla periódica. Alcalino térreos: metales del grupo 2 de la tabla periódica. Aniones: átomos con carga eléctrica positiva. Berilio: cuarto elemento de la tabla periódica, posee Z=4. Bloque: división de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos. Estos son: s, p, d, f. Cationes: átomos con carga eléctrica positiva. Configuración electrónica: distribución de los electrones en la corteza del átomo en sus distintos niveles y subniveles. Configuración electrónica abreviada: configuración electrónica del gas noble anterior más lo falta para cumplir la configuración electrónica del elemento dado. Deuterio: átomo formado por un neutrón y un protón. Diagrama atómico: representación grafica de un átomo que muestra la composición de su núcleo y cantidad de electrones por nivel. Dúctiles: materiales que se pueden trabajar para formar hilos o alambres. Electronegativos: átomos que tienden a ganar electrones. Electropositivos: átomos que tienden a ganar electrones. Electrones de Valencia: electrones del último nivel de energía de un átomo. Elementos químicos: sustancia pura que no puede descomponerse en otras más simples. Grupo local: conjunto de unas 40 galaxias en la que se encuentra la Vía Láctea. Grupos: conjunto de elementos químicos que tienen la misma cantidad de electrones en el Guía de laboratorio LABORATORIO DE ELEMENTOS DE TRANSICIÓN Y ORGANOMETÁLICOS PRÁCTICA No. X TENDENCIAS DE REACTIVIDAD EN LOS ELEMENTOS DE LA PRIMERA SERIE DE TRANSICIÓN I. OBJETIVO Que el alumno relacione las propiedades teóricas estudiadas con las propiedades que presentan los compuestos de metales de transición en el laboratorio, observando mediante reacciones las diferencias en reactividad de algunos elementos de transición, para tratar de establecer una correlación entre los mismos. II. FUNDAMENTO La tabla periódica está construida agrupando a los elementos en grupos o familias, en donde cada elemento perteneciente a alguno de ellos se localiza en un periodo diferente, dependiendo de su configuración electrónica. Aun cuando el estudio de los elementos de transición puede abordarse a partir del grupo al que pertenecen una serie de ellos, ha resultado más conveniente hacerlo por periodos, considerando que de esta forma la variación de propiedades físicas y químicas es sistemática y puede aportar información para relacionar y sistematizar el comportamiento de los elementos. Propiedades como capacidad de coordinación, poder oxidante o reductor de sus 116
compuestos, propiedades ácido-base, presencia de propiedades magnéticas, color de compuestos de coordinación y tendencias en reactividad son algunos de los factores que experimentalmente pueden obtenerse, y entonces relacionarlas con la configuración electrónica y la ubicación de estos elementos en la tabla. MATERIAL Y REACTIVOS Mechero Bunsen Sulfato de cobalto 0.1 M Pinzas para tubo de ensaye Sulfato de níquel 0.1 M Tubos de ensaye Sulfato de zinc 0.1 M Gradilla Hidróxido de sodio 3 M Pipetas graduadas Hidróxido de amonio 3 M Cloruro de amonio Hidróxido de potasio Sulfato de manganeso 0.1 M Agua destilada Sulfato de fierro 0.1 M IV. PROCEDIMIENTO SOLUCIONES DE LOS IONES: Se prepara 1mL de cada una de las soluciones que se indican a continuación: Sulfatos 0.1 M de Mn(II), Fe (II), Co(II), Ni(II) y Zn(II). Se calienta cada solución hasta inicio de ebullición para reducir la concentración de oxígeno disuelto y después se procura agitarlas lo menos posible. OPERATORIA: Agregar 1mL de hidróxido de sodio 3 M a cada alícuota. Después de una rápida agitación, se dejan reposar las mezclas hasta que desaparezca el aspecto turbio. Anote la apariencia de las mezclas, (1) inmediatamente, (2) después de 15minutos, y (3) después de al menos hora y media. Observe los cambios que sucedan y anótelos. A otra serie de tubos agregue 1mL de hidróxido de amonio 3 M, y después de mezclar agregue aproximadamente 0.2g de cloruro de amonio, anotando cualquier tendencia en la formación de soluciones claras. Con otra serie de tubos agregue aproximadamente 1g de hidróxido de potasio a cada una de las soluciones. Caliente la mezcla a 55-60°C con agitación. Diluya cada mezcla con dos veces su volumen de agua. Realice observaciones (1) inmediatamente, (2)después de 15 minutos, y (3) después de al menos hora y media. Observe los cambios que sucedan y anótelos. Con la ayuda de sus observaciones y libros de texto, conteste el siguiente: V. CUESTIONARIO: 1. Señale la tendencia en facilidad de reacción para los metales de la primera serie de transición analizados, proponiendo el tipo de compuestos formados. 2. Señale la tendencia en formación de los complejos para los iones de la primera serie de transición 3. Explique las tendencias obtenidas en términos de potencial de ionización y configuración electrónica u otras propiedades 117
Cronograma de actividades 118
. 119

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Metales de transicion terminado

  • 1. Universidad Pedagógica Nacional Francisco Morazán FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES TRABAJO DE INVESTIGACIÓN Metales De Transición De La Tabla Periódica De Los Elementos "Bloque d" Asesor: Dr. Miguel Padilla Tosta Integrantes: Claudia Belinda Mendoza Rodríguez 0704-1988-01473 Cristian Escobar Figueroa 0801-1973-04000 V0B0--------------------------------------------------------------------- Tegucigalpa MDC 8 de octubre de 2012 1
  • 2. ÍNDICE Introducción ................................................................................................................................................ 11 Justificación ................................................................................................................................................ 12 Objetivo general .......................................................................................................................................... 13 Objetivos específicos .................................................................................................................................. 13 Marco Teórico............................................................................................................................................. 14 Esto genera diferentes estados de oxidación posibles ................................................................................. 18 Configuraciones electrónicas: estados de oxidación ................................................................................... 18 Otras propiedades de los metales de transición .......................................................................................... 18 Configuraciones electrónicas: Estados de oxidación de los metales de transición .................................... 19 Elementos de la primera serie de los metales de transición ........................................................................ 25 Elemento Escandio (Sc) .......................................................................................................................... 26 Propiedades Químicas ............................................................................................................................. 26 Escandio .................................................................................................................................................. 26 Abundancia de escandio ......................................................................................................................... 27 Elemento Titanio (Ti) ............................................................................................................................. 27 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 27 Titanio ................................................................................................................................................. 28 Efectos del Titanio sobre la salud ....................................................................................................... 28 Efectos ambientales del Titanio .......................................................................................................... 28 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 28 Elemento Vanadio (V) ............................................................................................................................ 29 Vanadio ............................................................................................................................................... 29 Efectos del Vanadio sobre la salud ..................................................................................................... 30 Efectos ambientales del Vanadio ........................................................................................................ 30 Elemento Cromo (Cr) ........................................................................................................................... 31 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 31 Cromo ................................................................................................................................................. 31 Efectos del Cromo sobre la salud ........................................................................................................ 32 2
  • 3. Efectos ambientales del Cromo........................................................................................................... 33 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 33 Elemento Manganeso (Mn)..................................................................................................................... 33 .................................................................................................................................................................... 33 Propiedades Químicas ........................................................................................................................ 33 Manganeso .......................................................................................................................................... 34 Efectos del Manganeso sobre la salud ................................................................................................ 35 Efectos ambientales del Manganeso ................................................................................................... 35 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 36 Elemento Hierro (Fe) .............................................................................................................................. 36 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 36 Hierro .................................................................................................................................................. 37 Efectos del Hierro sobre la salud ........................................................................................................ 37 Efectos ambientales del Hierro ........................................................................................................... 38 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 38 Elemento Cobalto (Co) ........................................................................................................................... 38 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 38 Cobalto ................................................................................................................................................ 39 Efectos del Cobalto sobre la salud ...................................................................................................... 39 Efectos ambientales del Cobalto ......................................................................................................... 40 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 40 Elemento Niquel (Ni) .............................................................................................................................. 41 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 41 Níquel.................................................................................................................................................. 41 Efectos del Níquel sobre la salud ........................................................................................................ 42 Efectos ambientales del Níquel ........................................................................................................... 42 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 43 Elemento Cobre (Cu) .............................................................................................................................. 43 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 43 3
  • 4. Cobre ................................................................................................................................................... 43 Efectos del Cobre sobre la salud ......................................................................................................... 44 Efectos ambientales del Cobre ............................................................................................................ 45 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 45 Elemento Zinc (Zn) ................................................................................................................................. 46 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 46 Zinc ..................................................................................................................................................... 46 Efectos del Zinc sobre la salud ........................................................................................................... 47 Efectos ambientales del Zinc .............................................................................................................. 47 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 48 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en el sol ................................................................................................................................................................ 50 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los meteoritos.................................................................................................................................................... 51 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en la corteza terrestre ........................................................................................................................................... 52 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los océanos........................................................................................................................................................ 53 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los seres humanos ............................................................................................................................................. 54 Elemento Itrio (Y) ................................................................................................................................... 56 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 56 Itrio...................................................................................................................................................... 56 Efectos del Itrio sobre la salud ............................................................................................................ 56 Efectos ambientales del Itrio ............................................................................................................... 57 La abundancia del elemento en diferentes ambientes. ........................................................................ 57 Elemento Circonio (Zr) ........................................................................................................................... 57 Zirconio ............................................................................................................................................... 58 Efectos del Zirconio sobre la salud ..................................................................................................... 59 Efectos ambientales del Zirconio ........................................................................................................ 59 4
  • 5. La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 59 Elemento Niobio (Nb)............................................................................................................................. 59 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 59 Niobio ................................................................................................................................................. 60 Efectos del Niobio sobre la salud ........................................................................................................ 60 Efectos ambientales del Niobio........................................................................................................... 60 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 60 Elemento Molibdeno (Mo) ..................................................................................................................... 60 Molibdeno ........................................................................................................................................... 61 Efectos del Molibdeno sobre la salud ................................................................................................. 62 Efectos ambientales del Molibdeno .................................................................................................... 62 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 62 Elemento Tecnecio (Tc) .......................................................................................................................... 62 Tecnecio .............................................................................................................................................. 63 Efectos del Tecnecio sobre la salud .................................................................................................... 63 Efectos ambientales del Tecnecio ....................................................................................................... 63 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 63 Elemento Rutenio (Ru) ........................................................................................................................... 63 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 63 Rutenio ................................................................................................................................................ 64 Efectos del Rutenio sobre la salud ...................................................................................................... 64 Efectos ambientales del Rutenio ......................................................................................................... 64 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 65 Elemento Rodio (Rh) .............................................................................................................................. 65 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 65 Rodio ................................................................................................................................................... 65 Efectos del Rodio sobre la salud ......................................................................................................... 66 Efectos ambientales del Rodio ............................................................................................................ 66 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 66 5
  • 6. Elemento Paladio (Pd) ............................................................................................................................ 66 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 66 Paladio................................................................................................................................................. 67 Efectos del Paladio sobre la salud ....................................................................................................... 67 Efectos ambientales del Paladio .......................................................................................................... 68 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 68 Elemento Plata (Ag) ................................................................................................................................ 68 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 68 Plata..................................................................................................................................................... 69 Efectos de la Plata sobre la salud ........................................................................................................ 70 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 70 Elemento Cadmio (Cd) ........................................................................................................................... 71 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 71 Cadmio ................................................................................................................................................ 71 Efectos del Cadmio sobre la salud ...................................................................................................... 72 Otros efectos sobre la salud que pueden ser causados por el Cadmio son: ......................................... 72 Efectos ambientales del Cadmio ......................................................................................................... 72 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 73 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en el sol ................................................................................................................................................................ 75 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los meteoritos.................................................................................................................................................... 76 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en la corteza terrestre ........................................................................................................................................... 77 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los océanos........................................................................................................................................................ 78 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los seres humanos ............................................................................................................................................. 79 Elemento Hafnio (Hf) ............................................................................................................................. 81 Propiedades químicas.......................................................................................................................... 81 6
  • 7. Hafnio ................................................................................................................................................. 81 Efectos del Hafnio sobre la salud ........................................................................................................ 81 Efectos ambientales del Hafnio........................................................................................................... 82 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 82 Elemento Tantalio (Ta) ........................................................................................................................... 82 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 82 Tantalio ............................................................................................................................................... 83 Efectos del Tantalio sobre la salud ..................................................................................................... 83 Efectos ambientales del Tantalio ........................................................................................................ 83 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 83 Elemento Volframio (W) ........................................................................................................................ 84 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 84 Volframio ............................................................................................................................................ 84 Efectos del Volframio sobre la salud .................................................................................................. 85 Efectos ambientales del Volframio ..................................................................................................... 85 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 85 Elemento Renio (Re)............................................................................................................................... 86 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 86 Renio ................................................................................................................................................... 86 Efectos del Renio sobre la salud ......................................................................................................... 87 Efectos ambientales del Renio ............................................................................................................ 87 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 87 Elemento Osmio (Os) ............................................................................................................................. 87 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 87 Osmio .................................................................................................................................................. 88 Efectos del Osmio sobre la salud ........................................................................................................ 88 Efectos ambientales del Osmio ........................................................................................................... 89 La abundancia del elemento en diferentes ambientes ......................................................................... 89 Elemento Iridio (Ir) ................................................................................................................................. 89 7
  • 8. Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 89 Iridio.................................................................................................................................................... 90 Efectos del Iridio sobre la salud .......................................................................................................... 90 Efectos ambientales del Iridio ............................................................................................................. 90 Elemento Platino (Pt) .............................................................................................................................. 91 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 91 Platino ................................................................................................................................................. 91 Efectos del Platino sobre la salud ....................................................................................................... 92 Efectos ambientales del Platino .......................................................................................................... 92 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 92 Elemento Oro (Au) ................................................................................................................................. 93 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 93 Oro ...................................................................................................................................................... 93 Efectos del Oro sobre la salud............................................................................................................. 94 Efectos ambientales del Oro ............................................................................................................... 94 Abundancia del oro en diferentes ambientes ...................................................................................... 94 Elemento Mercurio (Hg) ......................................................................................................................... 95 Propiedades Químicas ......................................................................................................................... 95 Mercurio.............................................................................................................................................. 95 Efectos del Mercurio sobre la salud .................................................................................................... 96 Efectos ambientales del Mercurio ....................................................................................................... 97 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ............................................................................. 97 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en el universo ....................................................................................................................................................... 98 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los meteoritos.................................................................................................................................................. 100 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en la corteza terrestre ......................................................................................................................................... 101 Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los océanos...................................................................................................................................................... 102 8
  • 9. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los humanos .................................................................................................................................................... 103 Elemento Rutherfordio (Rf) .................................................................................................................. 105 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 105 Rutherfordio ...................................................................................................................................... 105 Efectos del Rutherfordio sobre la salud ............................................................................................ 105 Efectos ambientales del Rutherfordio ............................................................................................... 106 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 106 Elemento Dubnio (Db) .......................................................................................................................... 106 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 106 Dubnio............................................................................................................................................... 106 Efectos del Dubnio sobre la salud ..................................................................................................... 107 Efectos ambientales del Dubnio ........................................................................................................ 107 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 107 Elemento Seaborgio (Sg) ...................................................................................................................... 107 Seaborgio .......................................................................................................................................... 108 Efectos del Seaborgio sobre la salud................................................................................................. 108 Efectos ambientales del Seaborgio ................................................................................................... 108 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 108 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 108 Bohrio ............................................................................................................................................... 109 Efectos del Bohrio sobre la salud ...................................................................................................... 109 Efectos ambientales del Bohrio......................................................................................................... 109 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 109 Elemento Hassio (Hs) ........................................................................................................................... 110 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 110 Hassio................................................................................................................................................ 110 Efectos del Hassio sobre la salud ...................................................................................................... 111 Efectos ambientales del Hassio ......................................................................................................... 111 9
  • 10. Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 111 Elemento Meitnerio (Mt) ...................................................................................................................... 111 Propiedades Químicas ....................................................................................................................... 111 Meitnerio ........................................................................................................................................... 112 Efectos del Meitnerio sobre la salud ................................................................................................. 112 Efectos ambientales del Meitnerio .................................................................................................... 112 Abundancia del elemento en diferentes ambientes ........................................................................... 112 Conclusiones ............................................................................................................................................. 113 Bibliografía ............................................................................................................................................... 114 Guía de laboratorio ............................................................................................................................... 116 10
  • 11. Introducción En nuestro trabajo de investigación estudiaremos los metales del bloque d (elementos de transición de la tabla periódica de los elementos) tratando en primer lugar algunos aspectos principales como ser: tendencias periódicas a ganar o perder electrones, comparación entre ellos en diferentes ambientes (océanos, universo, sol, meteoritos, corteza terrestre, seres humanos), propiedades químicas y físicas, métodos de obtención, porcentajes de abundancia, utilidades en medicina, metalurgia joyería, interacción que tienen en nuestro organismos así como también en el medio ambiente . Considerando como elemento de transición a aquellos que poseen electrones alojados en el orbital d, estos elementos incluyen la mayor parte de los metales de mayor importancia económica. 11
  • 12. Justificación La Química está jugando, y va a jugar sin duda, un papel central en la resolución de muchos problemas de la sociedad moderna, desde la síntesis de medicamentos más eficaces hasta el desarrollo de materiales con nuevas y sorprendentes propiedades. Este objetivo no se debe alcanzar a cualquier precio, sino que es necesario el desarrollo de nuevos procesos industriales llevados a cabo en condiciones suaves, eficientes y selectivas. Para ello es necesario el diseño de nuevas tecnologías que estén en consonancia con los postulados de la química sostenible. Ello incluye básicamente la utilización de materias primas sencillas, prevención en la generación de residuos, eficiencia energética y economía atómica. El impacto o el papel que juegan algunos de estos elementos químicos como ser los metales de transición de la tabla periódica de los elementos es fundamental para poder llevar a cabo todo lo anteriormente expuesto debido a esto es que nos hemos inclinado a investigar sus propiedades químicas y físicas asi como el efecto que estos puedan tener en nuestros organismos y el medio ambiente sus usos a nivel industrial, medicinal, metalurgia y energía atómica, para poder aprovechar al máximo todas las bondades que en ellos están presentes asi como todas las precauciones que debemos tener al manipularlos. 12
  • 13. Objetivo general  Conocer los elementos de transición, un grupo fundamental en la química inorgánica y en otras áreas, así como describir sus propiedades, los compuestos que forman, porcentajes de abundancia, utilidades, interacciones con el ambiente y los seres humanos.  Conocer la importancia en la industria y medicina de los principales metales de transición que se encuentran ubicados en la tabla periódica de los elementos. Objetivos específicos  Describir las aplicaciones en la medicina, metalurgia, joyería, energía nuclear, electrónica que se le pueden dar a los principales elementos de transición de la tabla periódica de los elementos. 13
  • 14. Marco Teórico Los elementos de transición. Bloque d: elementos situados entre los bloque s y p. Tienen ocupados, En su estado fundamental, los niveles 3d, 4d o 5d: (n-1)d ns Bloque f: elementos situados después del lantano y del actinio. Tienen ocupados, en su estado fundamental, los niveles 4f o 5f Elementos de transición y de transición interna: presentan sus capas d o f parcialmente ocupadas en alguno de sus estados de oxidación: Nb(0) 4d45s1 Cu(0) 3d104s1 Cu(II) 3d9 BLOQUE f BLOQUE d 14
  • 15. Propiedades generales de los metales de transición • Sólidos (excepto Hg) • En general, dúctiles y maleables. • En general, puntos de fusión altos. • Brillo. • Plateados o grises (excepto Cu y Au). • Conductores del calor y la electricidad. • Forman aleaciones.  pueden presentar varios estados de oxidación.  pueden presentar varias estructuras cristalinas (polimorfismo).  menos electropositivos que los metales S.  suelen formar compuestos de coordinación y organometálicos.  Algunos fueron los primeros elementos “descubiertos”: Au, Ag, Cu, Fe.  Alquimistas (1000aC-l700dC): Pt, Zn.  Extracción química (1700-1 900): Co, Ni, Mn, Mo, Zr, U, Ti, Nb, lantánidos.  Identificación instrumental (1860-1925): Ho, Pr, Nd, Ac, Pa.  Elementos sintéticos (1937-1961): Tc, Np, Pu, Pm, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm.  La extracción de los metales de sus menas coincide con el desarrollo de la Civilización Humana: Edad de Bronce, Edad de Hierro, etc.  Son elementos que dominan el mundo contemporáneo: Fe, Cu, Al, Zn, Ti, Co.  Uso decorativo de metales como Au y Ag debido a su aspecto atractivo, su inercia química y su maleabilidad. 15
  • 16. Las estructuras metálicas Suelen adoptar un Empaquetamiento Compacto de sus Átomos Esto explica la elevada densidad de muchos metales 16
  • 17. Radio covalente e iónico: contracción lantánida El 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 apantallantes: aumenta la carga nuclear efectiva • Los valores son mayores para la segunda y tercera serie (llenado de periodos superiores) Son similares para la segunda y tercera serie para un mismo grupo. • Tendencias semejantes para los radios iónicos. Contracción lantánida: disminución del radio atómico en la serie de los lantánidos (La-Hf) Esto se debe al llenado de orbitales 4f, muy poco apantallantes • Prácticamente cancela el aumento de radio esperable conforme se baja en un grupo de transición. Una consecuencia importante de la similitud de radios iónicos entre la segunda y tercera serie es que muestran muchas semejanzas en cuanto a reactividad química. 17
  • 18. Configuraciones electrónicas: estados de oxidación • Los elementos de la izquierda de la tabla periódica presentan mayor reactividad. • Al aumentar la carga del catión, aumenta su poder polarizante, lo que favorece el carácter covalente del enlace. • Por el contrario, los cationes en estado de oxidación bajo, favorecen interacciones de tipo iónico. • La disposición de orbitales d favorece la formación de complejos de coordinación. • Las configuraciones habituales son (n-1)dxns2, (n-1)dx+1ns1, y (n-1)dx+2nso (Pd). Esto genera diferentes estados de oxidación posibles • Estado de oxidación II: mejor para la primera serie y hacia la derecha. • Pueden llegar a alcanzar el estado de oxidación del grupo, no se suele superar el e.o. VIII. • La estabilidad del máximo e.o. aumenta al bajar en el grupo. • Los elementos más pesados de cada serie tienen menor tendencia a usar Todos sus electrones • Estado de oxidación 1: posible para (n-1)dx+1ns1, por ejemplo G 11. • Existen combinaciones en estados de oxidación. O y negativos. Configuraciones electrónicas: estados de oxidación •Estado de oxidación del grupo: estado de oxidación que se corresponde con el número total de electrones d y s. Coincide con el n° del grupo. •Los estados de oxidación más altos se estabilizan con fluoruros y óxidos. •Los estados de oxidación altos posibles se favorecen en medio básico: Fe(II) Fe(OH)2 Fe(OH)3 •Los haluros y óxidos en los estados de oxidación bajos (II y III) presentan un mayor carácter iónico. •Esto favorece el carácter básico de los óxidos. •Conforme aumenta el estado de oxidación, aumenta el carácter polarizaste y la covalencia del enlace. Esto aumenta el carácter ácido de los óxidos. Favorece la hidrólisis de óxidos y haluros. •Los cationes de haluros iónicos son ácidos de Lewis débiles. Forman acuocomplejos en disolución: [M(H2O)6]+3 (ácidos) [M(H2O)6]+2 (neutros) Otras propiedades de los metales de transición  Reaccionan con ácidos minerales dando H2.  Reacción con HCl(ac): algunos forman acuocomplejos y otros clorocomplejos.  Con ácidos oxidantes suelen pasivarse por formación del óxido en la superficie.  Muy reactivos en exceso de Oxígeno, especialmente si están finamente divididos (pirofóricos).  Algunos se pasivan.  En general, reaccionan con los halógenos. 18
  • 19. Gran capacidad para combinarse con otros no metales, dando lugar a compuestos con Propiedades metálicas (carburos, nitruros, boruros y siliciuros). Frecuentemente, son no estequiométricos. Materiales muy útiles.  Algunos tienen carácter noble: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt (Elementos del G. del Pt), Au.  Sus puntos de fusión son mayores que los del bloque s. Típicamente, por encima de 1000°C. Hay excepciones (G 12: los orbitales d no participan en el enlace metálico). Configuraciones electrónicas: Estados de oxidación de los metales de transición 19
  • 20. Geometría, índice de coordinación 20
  • 21. El color en los elementos de transición En general, el color de un complejo depende del metal en particular, su estado de oxidación, y los ligandos enlazados al metal 21
  • 22. El color, como lo observamos y por qué Si una sustancia Absorbe una Radiación de esta Longitud de onda Su color aparece en Esta zona 22
  • 23. Color absorbido y Observado 23
  • 24. El color y los espectros electrónicos de los elementos de transición [Ti(H2O)6]3+ 510 nm Como absorbe amarillo-verde Se ve de color púrpura 24
  • 25. Elementos de la primera serie de los metales de transición 25
  • 26. Elemento Escandio (Sc) Propiedades Químicas Nombre Escandio Número atómico 21 Valencia 3 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,3 Radio covalente (Å) 1,44 Radio iónico (Å) 0,81 Radio atómico (Å) 1,62 Configuración electrónica [Ar]3d14s2 Primer potencial de ionización (eV) 6,59 Masa atómica (g/mol) 44,956 Densidad (g/ml) 3,0 Punto de ebullición (ºC) 2730 Punto de fusión (ºC) 1539 Descubridor Lars Nilson en 1879 Escandio Elemento químico, símbolo Sc, número atómico 21 y peso atómico 44.956. Es el primer elemento de transición del primer periodo largo. Los isótopos del escandio son 40Sc y 51 Sc y uno correspondiente a cada valor intermedio. Excepto 45Sc, presente en la naturaleza, los isótopos se obtienen durante reacciones nucleares. El óxido y otros compuestos del escandio se emplean como catalizadores en la conversión de ácido acético en acetona, en la manufactura de propanol y en la conversión de ácidos dicarboxílicos en cetonas y compuestos cíclicos. El tratamiento con solución de sulfato de escandio es un medio económico para mejorar la germinación de semillas de muchas especies vegetales. El escandio-47 tiene una vida media adecuada para su empleo como trazador y se puede preparar sin transportador. La presencia de un 2.5-25% de átomos de escandio en el ánodo incrementa el voltaje, la estabilidad de éste y la vida de las baterías alcalinas de níquel. El mineral principal del escandio es la thortveitita, que se encuentra en formaciones graníticas (pegmatita) y en algunos minerales de estaño, tungsteno y de las tierras raras. Está ampliamente distribuido en muchas partes del mundo. Efectos del Escandio sobre la salud El escandio es principalmente peligroso en el lugar de trabajo, debido al hecho de que las humedades y los gases pueden ser inhalados con el aire. Esto puede provocar embolias pulmonares, especialmente durante largas exposiciones. El escandio puede ser una amenaza para el hígado cuando se acumula en al cuerpo humano. 26
  • 27. Efectos ambientales del Escandio El escandio es vertido al medio ambiente en muchos lugares diferentes, principalmente por industrias productoras de petróleo. También pueden entrar en el medio ambiente cuando se tiran los equipos domésticos. El escandio se acumula gradualmente en los suelos y el agua y esto conducirá finalmente al incremento de las concentraciones en humanos, animales y partículas del suelo. En los animales acuáticos el escandio produce daños a las membranas celulares, lo que tiene diversas influencias negativas en la reproducción y en las funciones del sistema nervioso. Abundancia de escandio % en el universo 3×10-6% % en el sol 4×10-6% % en meteoritos 0.00064% % en la corteza terrestre 0.0026% % en los océanos 1.5×10-10% % en los humanos N/A Elemento Titanio (Ti) Propiedades Químicas Nombre Titanio Número atómico 22 Valencia 2,3,4 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,5 Radio covalente (Å) 1,36 Radio iónico (Å) 0,68 Radio atómico (Å) 1,47 Configuración electrónica [Ar]3d24s2 Primer potencial de ionización (eV) 6,89 Masa atómica (g/mol) 47,90 Densidad (g/ml) 4,51 Punto de ebullición (ºC) 3260 Punto de fusión (ºC) 1668 Descubridor William Gregor en 1791 27
  • 28. Titanio Elemento químico, Ti, de número atómico 22 y peso atómico 47.90. Mientras que su comportamiento químico muestra muchas semejanzas con el del silicio y el zirconio, como un elemento del primer grupo de transición, la química de la solución acuosa, especialmente de los estados de oxidación más bajos, tiene algunas semejanzas con la del cromo y el vanadio. El principal estado de valencia es 4+, aunque también se conocen los estados 3+ y 2+, que son menos estables. El elemento arde al aire cuando se calienta para obtener el dióxido, TiO2, y cuando se combina con halógenos. Reduce el vapor de agua para formar el dióxido e hidrógeno, y reacciona de manera parecida con ácidos concentrados calientes, aunque forma el tricloruro con ácido clorhídrico. El metal absorbe hidrógeno para dar composiciones aproximadamente de TiH2, y forma el nitruro, TiN, y el carburo, TiC. Se conocen el sulfuro TiS2, así como los óxidos más bajos, Ti2O3 y TiO, y los sulfuros Ti2S3 y TiS. Se conocen sales de los tres estados de valencia. El dióxido de titanio, TiO2, se encuentra comúnmente en una forma negra o de color castaño conocida como rutilo. Las formas naturales que se encuentran menos en la naturaleza son la anatasita y la brooquita. Tanto el rutilo como la anatasita puros son de color blanco. El óxido básico negro, FeTiO3, se encuentra en forma natural como el mineral llamado ilmenita; éste es la principal fuente comercial del titanio. El dióxido de titanio se utiliza mucho como un pigmento blanco en pinturas exteriores por ser químicamente inerte, por su gran poder de recubrimiento, su opacidad al daño por la luz UV y su capacidad de auto limpieza. El dióxido también se ha empleado como agente blanqueador y opacador en esmaltes de porcelana, dando un acabado final de gran brillo, dureza y resistencia al ácido. Efectos del Titanio sobre la salud El titanio elemental y el dióxido de titanio tienen un nivel bajo de toxicidad. Animales de laboratorio (ratas) expuestos a dióxido de titanio por inhalación han desarrollado pequeñas áreas localizadas de polvo oscuro depositado en los pulmones. Una exposición excesiva en los humanos puede resultar en ligeros cambios en los pulmones. La inhalación del polvo puede causar tirantez y dolor en el pecho, tos, y dificultad para respirar. El contacto con la piel y los ojos puede provocar irritación. Vías de entrada: Inhalación, contacto con la piel, contacto con los ojos. Carcinogenicidad: La agencia internacional para la investigación del cáncer (IARC) ha incluido el dióxido de titanio en el grupo 3 (el agente no es clasificable con respecto a su carcinogenicidad en humanos). Efectos ambientales del Titanio  Baja toxicidad.  No se han documentado efectos ambientales negativos del titanio. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 0.0003% 28
  • 29. % en el sol 0.0004% % en los meteoritos 0.054% % en la corteza terrestre 0.66% % en los océanos 1×10-7% % en los humanos N/A Elemento Vanadio (V) Propiedades Químicas Nombre Vanadio Número atómico 23 Valencia 2,3,4,5 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,6 Radio covalente (Å) 1,25 Radio iónico (Å) 0,74 Radio atómico (Å) 1,34 Configuración electrónica [Ar]3d34s2 Primer potencial de ionización (eV) 6,81 Masa atómica (g/mol) 50,942 Densidad (g/ml) 4,51 Punto de ebullición (ºC) 3450 Punto de fusión (ºC) 1900 Descubridor Nils Sefstrom en 1830 Vanadio Elemento químico de símbolo V, número atómico 23, peso atómico 50.942. Es un metal que se utilizó inicialmente en aleaciones con hierro y acero. Varios de los compuestos de vanadio se emplean en la industria química, sobre todo en la fabricación de catalizadores de oxidación, y en la industria cerámica como agentes colorantes. El vanadio se parece a algunos otros elementos de transición en que forma muchos compuestos que con frecuencia son complejos por su valencia variable. Tiene al menos tres estados de oxidación, 2+, 3+ y 5+. Es anfótero, principalmente básico en los estados de oxidación bajos y ácido en los altos. Forma derivados de radicales más o menos bien definidos, tales como VO2+ y VO3+. En su forma pura es blando y dúctil. Puede trabajarse en caliente y frío fácilmente, pero debe calentarse en una atmósfera inerte o al vacío a causa de que se oxida rápido a temperaturas por 29
  • 30. encima del punto de fusión de su óxido. El metal retiene muy bien su fuerza a temperaturas elevadas. La resistencia del vanadio a los ácidos clorhídrico y sulfúrico es notable y resiste el ataque del agua salada aireada mejor que la mayor parte de los aceros inoxidables. Sin embargo, el vanadio no resiste al ácido nítrico. Efectos del Vanadio sobre la salud La mayor acumulación de Vanadio en los seres humanos tiene lugar a través de las comidas, como en el trigo, semilla de soja, aceite de oliva, aceite de girasol, manzanas y huevos. El Vanadio puede tener un número de efectos sobre la salud humana, cuando la toma es muy alta. Cuando el Vanadio es acumulado a través del aire, puede causar bronquitis y neumonía. Los efectos graves del Vanadio son irritación de pulmones, garganta, ojos y cavidades nasales. Otros efectos sobre la salud cuando se toma Vanadio son:  Daño cardiaco y vascular.  Inflamación del estómago e intestinos.  Daño en el sistema nervioso.  Sangrado del hígado y riñones.  Irritación de la piel.  Temblores severos y parálisis.  Sangrado de la nariz y dolor de cabeza.  Mareos.  Cambios de comportamiento. Efectos ambientales del Vanadio El Vanadio puede ser encontrado en el ambiente, en algas, plantas, invertebrados, peces y muchas otras especies. En mejillones y cangrejos se acumula fuertemente, el cual puede ser acumulado en concentraciones de 105 a 106 veces mayores que las concentraciones que son encontradas en el agua salada. El Vanadio causa la inhibición de ciertas enzimas de animales, lo cual tiene varios efectos neurológicos. Próximo a los efectos neurológicos el Vanadio puede causar desordenes respiratorios, parálisis y efectos negativos en el hígado y los riñones. Las pruebas de laboratorio en pruebas con animales han mostrado, que el Vanadio puede causar daño en el sistema reproductivo de animales machos, y el Vanadio puede causar alteraciones del ADN en algunos casos, pero no puede causar cáncer en animales. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 0.0001% % en el sol 0.00004% % en los meteoritos 0.0061% % en la corteza terrestre 0.019% % en los océanos 1.5×10-7% % en los humanos 3×10-6% 30
  • 31. Elemento Cromo (Cr) Propiedades Químicas Nombre Cromo Número atómico 24 Valencia 2,3,4,5,6 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,6 Radio covalente (Å) 1,27 Radio iónico (Å) 0,69 Radio atómico (Å) 1,27 Configuración electrónica [Ar]3d54s1 Primer potencial de ionización (eV) 6,80 Masa atómica (g/mol) 51,996 Densidad (g/ml) 7,19 Punto de ebullición (ºC) 2665 Punto de fusión (ºC) 1875 Descubridor Vaughlin en 1797 Cromo Elemento químico, símbolo Cr, número atómico 24, peso atómico 51.996; metal que es de color blanco plateado, duro y quebradizo. Sin embargo, es relativamente suave y dúctil cuando no está tensionado o cuando está muy puro. Sus principales usos son la producción de aleaciones anticorrosivas de gran dureza y resistentes al calor y como recubrimiento para galvanizados. El cromo elemental no se encuentra en la naturaleza. Su mineral más importante por abundancia es la cromita. Es de interés geoquímico el hecho de que se encuentre 0.47% de Cr2O3 en el basalto de la Luna, proporción que es de 3-20 veces mayor que el mismo espécimen terrestre. Existen cuatro isótopos naturales del cromo, 50Cr, 52Cr, 53Cr, 54Cr, Se han producido diversos isótopos inestables mediante reacciones radioquímicas. El más importante es el 51Cr, el cual emite rayos gamma débiles y tiene un tiempo de vida media aproximadamente de 27 días. El cromo galvanizado y pulido es de color blanco azuloso brillante. Su poder reflejante es 77% del de la plata. Sus propiedades mecánicas, incluyendo su dureza y la resistencia a la tensión, determinan la capacidad de utilización. El cromo tiene una capacidad relativa baja de forjado, enrollamiento y propiedades de manejo. Sin embargo, cuando se encuentra absolutamente libre de oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno es muy dúctil y puede ser forjado y manejado. Es difícil de almacenarlo libre de estos elementos. 31
  • 32. El cromo forma tres series de compuestos con otros elementos; éstos se representan en términos de los óxidos de cromo: cromo con valencia dos, CrO, óxido de Cr(II) u óxido cromoso; con valencia tres, Cr2O3, óxido de Cr(III) u óxido crómico, y con valencia seis, CrO3, anhídrido de Cr(VI) o anhídrido de ácido crómico. El cromo es capaz de formar compuestos con otros elementos en estados de oxidación (II), (III) y (VI). Se conocen también los peróxidos, ácido percrómico y percromatos. Los halogenuros (fluoruro, cloruro, yoduro y bromuro) de cromo son compuestos bastante comunes de este metal. El cloruro, por ejemplo, se utiliza en la producción de cromo metálico mediante la reducción del cloruro cromoso, CrCl2, con hidrógeno. Efectos del Cromo sobre la salud La gente puede estar expuesta al Cromo a través de respirarlo, comerlo o beberlo y a través del contacto con la piel con Cromo o compuestos del Cromo. El nivel de Cromo en el aire y el agua es generalmente bajo. En agua para beber el nivel de Cromo es usualmente bajo como en el agua de pozo, pero el agua de pozo contaminada puede contener el peligroso Cromo (VI); Cromo hexavalente. Para la mayoría de la gente que come comida que contiene Cromo III es la mayor ruta de entrada de Cromo, como Cromo III ocurre naturalmente en muchos vegetales, frutas, carnes, levaduras y granos. Varias maneras de preparación de la comida y almacenaje pueden alterar el contenido de Cromo en la comida. Cuando la comida es almacenada en tanques de acero o latas las concentraciones de Cromo pueden aumentar. El Cromo III es un nutriente esencial para los humanos y la falta de este puede causar condiciones del corazón, trastornos metabólicos y diabetes. Pero la toma de mucho Cromo III puede causar efectos sobre la salud también, por ejemplo erupciones cutáneas. El Cromo (VI) es un peligro para la salud de los humanos, mayoritariamente para la gente que trabaja en la industria del acero y textil. La gente que fuma tabaco también puede tener un alto grado de exposición al Cromo. El Cromo (VI) es conocido porque causa varios efectos sobre la salud. Cuando es un compuesto en los productos de la piel, puede causar reacciones alérgicas, como es erupciones cutáneas. Después de ser respirado el Cromo (VI) puede causar irritación de la nariz y sangrado de la nariz. Otros problemas de salud que son causados por el Cromo (VI) son:  Erupciones cutáneas.  Malestar de estómago y úlceras.  Problemas respiratorios.  Debilitamiento del sistema inmune.  Daño en los riñones e hígado.  Alteración del material genético.  Cáncer de pulmón.  Muerte. 32
  • 33. Efectos ambientales del Cromo Hay varias clases diferentes de Cromo que difieren de sus efectos sobre los organismos. El Cromo entra en el aire, agua y suelo en forma de Cromo (III) y Cromo (VI) a través de procesos naturales y actividades humanas. Las mayores actividades humanas que incrementan las concentraciones de Cromo (III) son el acero, las peleterías y las industrias textiles, pintura eléctrica y otras aplicaciones industriales del Cromo (VI). Estas aplicaciones incrementarán las concentraciones del Cromo en agua. A través de la combustión del carbón el Cromo será también emitido al agua y eventualmente se disolverá. El Cromo (III) es un elemento esencial para organismos que puede interferir en el metabolismo del azúcar y causar problemas de corazón, cuando la dosis es muy baja. El Cromo (VI) es mayoritariamente tóxico para los organismos. Este puede alterar el material genético y causar cáncer. Los cultivos contienen sistemas para gestionar la toma de Cromo para que está sea lo suficientemente baja como para no causar cáncer. Pero cuando la cantidad de Cromo en el suelo aumenta, esto puede aumentar las concentraciones en los cultivos. La acidificación del suelo puede también influir en la captación de Cromo por los cultivos. Las plantas usualmente absorben sólo Cromo (III). Esta clase de Cromo probablemente es esencial, pero cuando las concentraciones exceden cierto valor, efectos negativos pueden ocurrir. No es conocido que el Cromo se acumule en los peces, pero altas concentraciones de Cromo, debido a la disponibilidad de metales en las aguas superficiales, pueden dañar las agallas de los peces que nadan cerca del punto de vertido. En animales el Cromo puede causar problemas respiratorios, una baja disponibilidad puede dar lugar a contraer las enfermedades, defectos de nacimiento, infertilidad y formación de tumores. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 0.0015% % en el sol 0.002% % en los meteoritos 0.3% % en la corteza terrestre 0.014% % en los océanos 6×10-8% % en los humanos 3×10-6% Elemento Manganeso (Mn) Propiedades Químicas Nombre Manganeso Número atómico 25 Valencia 2,3,4,6,7 Estado de oxidación +2 33
  • 34. Electronegatividad 1,5 Radio covalente (Å) 1,39 Radio iónico (Å) 0,80 Radio atómico (Å) 1,26 Configuración electrónica [Ar]3d54s2 Potencial primero de ionización (eV) 7,46 Masa atómica (g/mol) 54,938 Densidad (g/ml) 7,43 Punto de ebullición (ºC) 2150 Punto de fusión (ºC) 1245 Descubridor Johann Gahn en 1774 Manganeso Elemento químico, símbolo Mn, de número atómico 25 y peso atómico 54.938. Es uno de los metales de transición del primer periodo largo de la tabla periódica; se encuentra entre el cromo y el hierro. Tiene propiedades en común con ambos metales. Aunque poco conocido o usado en su forma pura, reviste gran importancia práctica en la fabricación de acero. El manganeso se oxida con facilidad en el aire para formar una capa castaña de óxido. También lo hace a temperaturas elevadas. A este respecto su comportamiento es más parecido a su vecino de mayor número atómico en la tabla periódica (el hierro), que al de menor número atómico, el cromo. El manganeso es un metal bastante reactivo. Aunque el metal sólido reacciona lentamente, el polvo metálico reacciona con facilidad y en algunos casos, muy vigorosamente. Cuando se calienta en presencia de aire u oxígeno, el manganeso en polvo forma un óxido rojo, Mn3O4. Con agua a temperatura ambiente se forman hidrógeno e hidróxido de manganeso (II), Mn (OH)2. En el caso de ácidos, y a causa de que el manganeso es un metal reactivo, se libera hidrógeno y se forma una sal de manganeso (II). El manganeso reacciona a temperaturas elevadas con los halógenos, azufre, nitrógeno, carbono, silicio, fósforo y boro. En sus muchos compuestos, presenta estados de oxidación de 1+ hasta de 7+. Los estados de oxidación más comunes son 2+, 4+ y 7+. Todos los compuestos, excepto los que contienen Mn (II), son intensamente coloridos. Por ejemplo, el permanganato de potasio, KmnO4, produce soluciones acuosas que son de color rojo púrpura; el manganato de potasio, K2MnO4, produce soluciones de color verde intenso. Los compuestos de manganeso tienen muchas aplicaciones en la industria. El dióxido de manganeso se usa como un agente desecante o catalizador en pinturas y barnices y como decolorante en la fabricación de vidrio y en pilas secas. El permanganato de potasio se emplea como blanqueador para decoloración de aceites y como un agente oxidante en química analítica y preparativa. 34
  • 35. Efectos del Manganeso sobre la salud El Manganeso es un compuesto muy común que puede ser encontrado en todas partes en la tierra. El manganeso es uno de los tres elementos trazas tóxicos esenciales, lo cual significa que no es sólo necesario para la supervivencia de los humanos, pero que es también tóxico cuando está presente en elevadas concentraciones en los humanos. Cuando la gente no cumple con la ración diaria recomendada su salud disminuirá. Pero cuando la toma es demasiado alta problemas de salud pueden aparecer. La toma de Manganeso por los humanos mayoritariamente tiene lugar a través de la comida, como son las espinacas, él te y la hierbas. Las comidas que contienen las más altas concentraciones son los granos y arroz, las semillas de soja, huevos, frutos secos, aceite de oliva, judías verdes y ostras. Después de ser absorbido en el cuerpo humano el manganeso será transportado a través de la sangre al hígado, los riñones, el páncreas y las glándulas endocrinas. Los efectos del manganeso mayormente ocurren en el tracto respiratorio y el cerebro. Los síntomas por envenenamiento con Manganeso son alucinaciones, olvidos y daños en los nervios. El Manganeso puede causar Parkinson, embolia de los pulmones y bronquitis. Cuando los hombres se exponen al manganeso por un largo periodo de tiempo el daño puede llegar a ser importante. Un síndrome que es causado por el manganeso tiene los siguientes síntomas: esquizofrenia, depresión, debilidad de músculos, dolor de cabeza e insomnio. El Manganeso es un elemento esencial para la salud de los humanos la falta de este puede también causar efectos sobre la salud. Estos son los siguientes efectos:  Engordar.  Intolerancia a la glucosa.  Coágulos de sangre.  Problemas de la piel.  Bajos niveles de colesterol.  Desorden del esqueleto.  Defectos de nacimiento.  Cambios en el color del pelo.  Síntomas neurológicos. Efectos ambientales del Manganeso Los compuestos del manganeso existen de forma natural en el ambiente como sólidos en suelos y pequeñas partículas en el agua. Las partículas de manganeso en el aire están presentes en las partículas de polvo. Estas usualmente se depositan en la tierra en unos pocos días. Los humanos aumentan las concentraciones de Manganeso en el aire por las actividades industriales y a través de la quema de productos fósiles. El Manganeso que deriva de las fuentes humanas puede también entrar en la superficie del agua, aguas subterráneas y aguas residuales. A través de la aplicación del Manganeso como pesticida el Manganeso entrará en el suelo. Para los animales el Manganeso es un componente esencial sobre unas 36 enzimas que son usadas para el metabolismo de carbohidratos, proteínas y grasas. 35
  • 36. Con animales que comen muy poco manganeso interfiere en el crecimiento normal, la formación de huesos y en la reproducción. Para algunos animales la dosis letal es bastante baja, lo cual significa que tienen pocas posibilidades de supervivencia incluso a pequeñas dosis de manganeso cuando este excede la dosis esencial. En plantas los iones del Manganeso son transportados hacia las hojas después de ser tomados en el suelo. Cuando muy poco manganeso puede ser absorbido desde el suelo esto causa disturbaciones en los mecanismos de las plantas. Por ejemplo disturbaciones en la división del agua en hidrógeno y oxígeno, en lo cual el Manganeso juega un papel importante. El Manganeso puede causar síntomas de toxicidad y deficiencia en plantas. Cuando el pH del suelo es bajo las deficiencias de Manganeso son más comunes. Concentraciones altamente tóxicas de Manganeso en suelo pueden causar inflamación de la pared celular, abrasamiento de las hojas y puntos marrones en las hojas. La deficiencia puede también causar estos efectos entre concentraciones tóxicas y concentraciones que causan deficiencias una pequeña área de concentraciones donde el crecimiento de la planta es óptimo puede ser detectado. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,0008% % En Sol 0,001% % En los meteoritos 0,27% % De la corteza terrestre 0,11% % En los océanos 2×10-7% % En seres humanos 0,00002% Elemento Hierro (Fe) Propiedades Químicas Nombre Hierro Número atómico 26 Valencia 2,3 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,25 Radio iónico (Å) 0,64 Radio atómico (Å) 1,26 Configuración electrónica [Ar]3d64s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,94 Masa atómica (g/mol) 55,847 36
  • 37. Densidad (g/ml) 7,86 Punto de ebullición (ºC) 3000 Punto de fusión (ºC) 1536 Descubridor antiguos Hierro Elemento químico, símbolo Fe, número atómico 26 y peso atómico 55.847. El hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre (5%). Es un metal maleable, tenaz, de color gris plateado y magnético. Los cuatro isótopos estables, que se encuentran en la naturaleza, tienen las masas 54, 56, 57 y 58. Los dos minerales principales son la hematita, Fe2O3, y la limonita, Fe2O3.3H2O. Las piritas, FeS2, y la cromita, Fe (CrO2)2, se explotan como minerales de azufre y de cromo, respectivamente. El hierro se encuentra en muchos otros minerales y está presente en las aguas freáticas y en la hemoglobina roja de la sangre. El uso más extenso del hierro (fierro) es para la obtención de aceros estructurales; también se producen grandes cantidades de hierro fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes, tintes (tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores) y abrasivos (colcótar). Este metal es un buen agente reductor y, dependiendo de las condiciones, puede oxidarse hasta el estado 2+, 3+ o 6+. En la mayor parte de los compuestos de hierro está presente el ion ferroso, hierro (II), o el ion férrico, hierro (III), como una unidad distinta. Por lo común, los compuestos ferrosos son de color amarillo claro hasta café verdoso oscuro; el ion hidratado Fe (H2O)62+, que se encuentra en muchos compuestos y en solución, es verde claro. Este ion presenta poca tendencia a formar complejos de coordinación, excepto con reactivos fuertes, como el ion cianuro, las poliaminas y las porfirinas. El ion férrico, por razón de su alta carga (3+) y su tamaño pequeño, tiene una fuerte tendencia a capturar aniones. El ion hidratado Fe(H2O)63+, que se encuentra en solución, se combina con OH-, F-, Cl-, CN-, SCN-, N3-, C2O42- y otros aniones para forma complejos de coordinación. Un aspecto interesante de la química del hierro es el arreglo de los compuestos con enlaces al carbono. La cementita, Fe3C, es un componente del acero. Los complejos con cianuro, tanto del ion ferroso como del férrico, son muy estables y no son intensamente magnéticos, en contraposición a la mayor parte de los complejos de coordinación del hierro. Los complejos con cianuro forman sales coloradas. Efectos del Hierro sobre la salud El Hierro puede ser encontrado en carne, productos integrales, patatas y vegetales. El cuerpo humano absorbe Hierro de animales más rápido que el Hierro de las plantas. El Hierro es una parte esencial de la hemoglobina: el agente colorante rojo de la sangre que transporta el oxígeno a través de nuestros cuerpos. La inhalación crónica de concentraciones excesivas de vapores o polvos de óxido de hierro puede resultar en el desarrollo de una neumoconiosis benigna, llamada sideriosis, que es observable como un cambio en los rayos X. Ningún daño físico de la función pulmonar se ha asociado con la 37
  • 38. siderosis. La inhalación de concentraciones excesivas de óxido de hierro puede incrementar el riesgo de desarrollar cáncer de pulmón en trabajadores expuestos a carcinógenos pulmonares. Efectos ambientales del Hierro El hierro (III) –O-arsenito, pentahidratado puede ser peligroso para el medio ambiente; se debe prestar especial atención a las plantas, el aire y el agua. Se recomienda encarecidamente que no se permita que el producto entre en el medio ambiente porque persiste en éste. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,11% % En Sol 0,1% % En los meteoritos del 22% % De la corteza terrestre 6,3% % En los océanos 3×10-7% % En seres humanos 0,006% Elemento Cobalto (Co) Propiedades Químicas Nombre Cobalto Número atómico 27 Valencia 2,3 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,26 Radio iónico (Å) 0,63 Radio atómico (Å) 1,25 Configuración electrónica [Ar]3d74s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,90 Masa atómica (g/mol) 58,93 Densidad (g/ml) 8,9 Punto de ebullición (ºC) 2900 Punto de fusión (ºC) 1495 Descubridor George Brandt en 1737 38
  • 39. Cobalto Elemento químico metálico, Co, con número atómico de 27 y un peso atómico de 58.93. El cobalto se parece al hierro y al níquel, tanto en estado libre como combinado. Se encuentra distribuido con amplitud en la naturaleza y forma, aproximadamente, el 0.001% del total de las rocas ígneas de la corteza terrestre, en comparación con el 0.02% del níquel. Se halla en meteoritos, estrellas, en el mar, en aguas dulces, suelos, plantas, animales y en los nódulos de manganeso encontrados en el fondo del océano. Se observan trazas de cobalto en muchos minerales de hierro, níquel, cobre, plata, manganeso y zinc; pero los minerales de cobalto importantes en el comercio son los arseniuros, óxidos y sulfuros. El cobalto y sus aleaciones son resistentes al desgaste y a la corrosión, aun a temperaturas elevadas. Entre sus aplicaciones comerciales más importantes están; la preparación de aleaciones para uso a temperaturas elevadas, aleaciones magnéticas, aleaciones para máquinas y herramientas, sellos vidrio a metal y la aleación dental y quirúrgica llamada vitallium. Las plantas y los animales necesitan cantidades pequeñas de cobalto. Su isótopo radiactivo producido artificialmente, cobalto-60, se utiliza mucho en la industria, la investigación y la medicina. El cobalto es ferromagnético y se parece al hierro y al níquel, en su dureza, resistencia a la tensión, capacidad de uso en maquinaria, propiedades térmicas y comportamiento electroquímico. Al metal no lo afectan el agua ni el aire en condiciones normales, y lo atacan con rapidez el ácido sulfúrico, el ácido clorhídrico y el ácido nítrico; pero el ácido fluorhídrico, el hidróxido de amonio y el hidróxido de sodio lo atacan lentamente. El cobalto presenta valencias variables y forma iones complejos y compuestos coloreados, como hacen todos los compuestos de transición. La tabla siguiente resume sus propiedades. Hay tres óxidos principales de cobalto: el cobaltoso gris, CoO; el cobáltico negro, Co2O3, formado al calentar compuestos a baja temperatura en exceso de aire, y el cobaltósico, Co3O4, el óxido estable, que se forma cuando las sales se calientan al aire a temperaturas que no excedan de 850ºC (1562ºF). Las sales más comunes de cobalto son derivados del cobalto (II); el estado de valencia mayor sólo se encuentra formando compuestos de coordinación. La vitamina B12 es un compuesto de coordinación del cobalto que se encuentra en la naturaleza y es muy importante. Los compuestos de cobalto tienen gran variedad de aplicaciones industriales, incluso se usan como catalizadores, y en agricultura para remediar la deficiencia de cobalto en el suelo y en la vegetación natural. Efectos del Cobalto sobre la salud El Cobalto está ampliamente dispersado en el ambiente de los humanos por lo que estos pueden ser expuesto a él por respirar el aire, beber agua y comer comida que contengan Cobalto. El Contacto cutáneo con suelo o agua que contenga Cobalto puede también aumentar la exposición.El Cobalto es beneficioso para los humanos porque forma parte de la vitamina B12, la cual es esencial para la salud humana. El cobalto es usado para tratar la anemia en mujeres embarazadas, porque este estimula la producción de glóbulos rojos. De cualquier manera, muy alta concentración de Cobalto puede dañar la salud humana. Cuando respiramos elevadas concentraciones de Cobalto a través del aire experimentamos efectos en los pulmones, como asma y neumonía. Esto ocurre principalmente en gente que trabaja con Cobalto. 39
  • 40. Cuando las plantas crecen sobre suelos contaminados estas acumularán muy pequeñas partículas de Cobalto, especialmente en las partes de la planta que nosotros comemos, como son los frutos y las semillas. Los efectos sobre la salud que son el resultado de la toma de altas concentraciones de Cobalto son:  Vómitos y náuseas.  Problemas de Visión.  Problemas de Corazón.  Daño del Tiroides. Efectos sobre la salud pueden también ser causado por radiación de los Isótopos radiactivos del Cobalto. Este causa esterilidad, pérdida de pelo, vómitos, sangrado, diarreas, coma e incluso la muerte. Esta radiación es algunas veces usada en pacientes con cáncer para destruir tumores. Estos pacientes también sufren pérdida de pelo, diarreas y vómitos. Efectos ambientales del Cobalto El Cobalto es un elemento que se encuentra de forma natural en el medio ambiente en el aire, agua, suelo, rocas, plantas y animales. Este puede también entrar en el aire y el agua y depositarse sobre la tierra a través del viento y el polvo y entrar en la superficie del agua a través de la escorrentía cuando el agua de lluvia corre a través del suelo y rocas que contienen Cobalto. Los humanos añaden Cobalto por liberación de pequeñas cantidades en la atmósfera por la combustión de carbón y la minería, el procesado de minerales que contienen Cobalto y la producción y uso de compuesto químicos con Cobalto. Los isótopos radiactivos del Cobalto no están presentes de forma natural en el medioambiente, pero estos son liberados a través de las operaciones de plantas de energía nuclear y accidentes nucleares. Porque esto tiene relativamente una vida de desintegración media corta estos no son particularmente peligrosos. El Cobalto no puede ser destruido una vez que este ha entrado en el medioambiente. Puede reaccionar con otras partículas o ser absorbido por las partículas del suelo o el agua. El Cobalto se mueve sólo bajo condiciones ácidas, pero al final la mayoría del Cobalto terminará en el suelo y sedimentos. El suelo que contienen muy bajas cantidades de Cobalto puede que las plantas que crecen en ellos tengan una deficiencia de Cobalto. Cuando los animales pastorean sobre estos suelos ellos sufren una carencia de Cobalto, el cual es esencial para ellos. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,0003% % En Sol 0,0004% % En los meteoritos 0,059% % De la corteza terrestre 0,003% % En los océanos 8×10-9% % En los seres humanos 2×10-6% 40
  • 41. Elemento Niquel (Ni) Propiedades Químicas Nombre Níquel Número atómico 28 Valencia 2,3 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,21 Radio iónico (Å) 0,78 Radio atómico (Å) 1,24 Configuración electrónica [Ar]3d84s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,68 Masa atómica (g/mol) 58,71 Densidad (g/ml) 8,9 Punto de ebullición (ºC) 2730 Punto de fusión (ºC) 1453 Descubridor Axel Cronstedt 1751 Níquel Símbolo Ni, número atómico 28, metal duro, blanco plateado, dúctil y maleable. La masa atómica del níquel presente en la naturaleza es 58.71. El níquel tiene cinco isótopos naturales con masas atómicas de 58, 60, 61, 62, 64. También se han identificado siete isótopos radiactivos, con números de masa de 56, 57, 59, 63, 65, 66 y 67. La mayor parte del níquel comercial se emplea en el acero inoxidable y otras aleaciones resistentes a la corrosión. También es importante en monedas como sustituto de la plata. El níquel finamente dividido se emplea como catalizador de hidrogenación. El níquel es un elemento bastante abundante, constituye cerca de 0.008% de la corteza terrestre y 0.01% de las rocas ígneas. En algunos tipos de meteoritos hay cantidades apreciables de níquel, y se piensa que existen grandes cantidades en el núcleo terrestre. Dos minerales importantes son los sulfuros de hierro y níquel, pentlandita y pirrotita (Ni, Fe)xSy; el mineral garnierita, (Ni, Mg)SiO3.nH2O, también es importante en el comercio. El níquel se presenta en pequeñas cantidades en plantas y animales. Está presente en pequeñas cantidades en el agua de mar, el petróleo y en la mayor parte del carbón. El níquel metálico es fuerte y duro (3.8 en la escala de Mohs), Cuando está finamente dividido, es de color negro. La densidad del níquel es 8.90 veces la del agua a 20ºC (68ºF); se funde a 1455ºC (2651ºF) y hierve a 2840ºC (5144ºF); es sólo moderadamente reactivo. Resiste la corrosión alcalina y no se inflama en trozos grandes, pero los alambres muy finos pueden incendiarse. Está por encima del hidrógeno en la serie electroquímica; se disuelve con lentitud en ácidos diluidos liberando hidrógeno. En forma metálica es un agente reductor fuerte. 41
  • 42. El níquel es dipositivo en sus compuestos, pero también puede existir en los estados de oxidación 0, 1+, 3+, 4+. Además de los compuestos simples o sales, el níquel forma una variedad de compuestos de coordinación o complejos. La mayor parte de los compuestos de níquel son verdes o azules a causa de la hidratación o de la unión de otros ligandos al metal. El ion níquel presente en soluciones acuosas de compuestos simples es a su vez un complejo, el [Ni(H2O)6]2+. Efectos del Níquel sobre la salud Los alimentos naturalmente contienen pequeñas cantidades de níquel. El chocolate y las grasas son conocidos por contener altas cantidades. El níquel es tomado y este aumentará cuando la gente come grandes cantidades de vegetales procedentes de suelos contaminados. Es conocido que las plantas acumulan níquel y como resultado la toma de níquel de los vegetales será eminente. Los fumadores tienen un alto grado de exposición al níquel a través de sus pulmones. Finalmente, el níquel puede ser encontrado en detergentes. Los humanos pueden ser expuestos al níquel al respirar el aire, beber agua, comer comida o fumar cigarrillos. El contacto de la piel con suelo contaminado por níquel o agua puede también resultar en la exposición al níquel. En pequeñas cantidades el níquel es esencial, pero cuando es tomado en muy altas cantidades este puede ser peligroso para la salud humana. La toma de altas cantidades de níquel tienen las siguientes consecuencias:  Elevadas probabilidades de desarrollar cáncer de pulmón, nariz, laringe y próstata.  Enfermedades y mareos después de la exposición al gas de níquel.  Embolia de pulmón.  Fallos respiratorios.  Defectos de nacimiento.  Asma y bronquitis crónica.  Reacciones alérgicas como son erupciones cutáneas, mayormente de las joyas.  Desordenes del corazón. Efectos ambientales del Níquel El níquel es liberado al aire por las plantas de energía y las incineradoras de basuras. Este se depositará en el suelo o caerá después de reaccionar con las gotas de lluvia. Usualmente lleva un largo periodo de tiempo para que el níquel sea eliminado del aire. El níquel puede también terminar en la superficie del agua cuando es parte de las aguas residuales. La mayor parte de todos los compuestos del níquel que son liberados al ambiente se absorberán por los sedimentos o partículas del suelo y llegará a inmovilizarse. En suelos ácidos, el níquel se une para llegar a ser más móvil y a menudo alcanza el agua subterránea. No hay mucha más información disponible sobre los efectos del níquel sobre los organismos y los humanos. Sabemos que altas concentraciones de níquel en suelos arenosos puede claramente dañar a las plantas y altas concentraciones de níquel en aguas superficiales puede disminuir el rango de crecimiento de las algas. Microorganismos pueden también sufrir una disminución del crecimiento debido a la presencia de níquel, pero ellos usualmente desarrollan resistencia al níquel. Para los animales el níquel, es un elemento esencial en pequeñas cantidades. Pero el níquel no es sólo favorable como elemento esencial; puede ser también peligroso cuando se excede la máxima cantidad tolerable. Esto puede causar varios tipos de cánceres en diferentes lugares de los cuerpos 42
  • 43. de los animales, mayormente en aquellos que viven cerca de refinerías. No es conocido que el níquel se acumule en plantas o animales. Como resultado el níquel no se biomagnifica en la cadena alimentaria. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,006% % En Sol 0,008% % En los meteoritos 1,3% % En la corteza terrestre 0,0089% % En los océanos 2×10-7% % En seres humanos 0,00001% Elemento Cobre (Cu) Propiedades Químicas Nombre Cobre Número atómico 29 Valencia 1,2 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,9 Radio covalente (Å) 1,38 Radio iónico (Å) 0,69 Radio atómico (Å) 1,28 Configuración electrónica [Ar]3d104s1 Primer potencial de ionización (eV) 7,77 Masa atómica (g/mol) 63,54 Densidad (g/ml) 8,96 Punto de ebullición (ºC) 2595 Punto de fusión (ºC) 1083 Descubridor Los antiguos Cobre Elemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por los humanos. La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, 43
  • 44. azurita, crisocola y brocantita. El cobre natural, antes abundante en Estados Unidos, se extrae ahora sólo en Michigan. El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Hay grandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si se utilizan los minerales de los grados más bajos, y no hay probabilidad de que se agoten durante un largo periodo. El bajo potencial de ionización del electrón 4s1 da por resultado una remoción fácil del mismo para obtener cobre(I), o ion cuproso, Cu+, y el cobre(II), o ion cúprico, Cu2+, se forma sin dificultad por remoción de un electrón de la capa 3d. Tiene dos isótopos naturales estables 63Cu y 65Cu. También se conocen nueve isótopos inestables (radiactivos). El cobre se caracteriza por su baja actividad química. Se combina químicamente en alguno de sus posibles estados de valencia. La valencia más común es la de 2+ (cúprico), pero 1+ (cuproso) es también frecuente; la valencia 3+ ocurre sólo en unos cuantos compuestos inestables. El cobre no es magnético; o más exactamente, es un poco paramagnético. Su conductividad térmica y eléctrica es muy alta. Es uno de los metales que puede tenerse en estado más puro, es moderadamente duro, es tenaz en extremo y resistente al desgaste. La fuerza del cobre está acompañada de una alta ductilidad. Las propiedades mecánicas y eléctricas de un metal dependen en gran medida de las condiciones físicas, temperatura y tamaño de grano del metal. De los cientos de compuestos de cobre, sólo unos cuantos son fabricados de manera industrial en gran escala. El más importante es el sulfato de cobre(II) pentahidratado o azul de vitriolo, CuSO4 . 5H2O. Otros incluyen la mezcla de Burdeos; 3Cu(OH)2CuSO4; verde de París, un complejo de metaarsenito y acetato de cobre; cianuro cuproso, CuCN; óxido cuproso, Cu2O; cloruro cúprico, CuCL2; óxido cúprico, CuO; carbonato básico cúprico; naftenato de cobre, el agente más ampliamente utilizado en la prevención de la putrefacción de la madera, telas, cuerdas y redes de pesca. Las principales aplicaciones de los compuestos de cobre las encontramos en la agricultura, en especial como fungicidas e insecticidas; como pigmentos; en soluciones galvanoplásticas; en celdas primarias; como mordentes en teñido, y como catalizadores. Efectos del Cobre sobre la salud El Cobre es una substancia muy común que ocurre naturalmente y se extiende a través del ambiente a través de fenómenos naturales, los humanos usan ampliamente el Cobre. Por ejemplo este es aplicado en industrias y en agricultura. La producción de Cobre se ha incrementado en las últimas décadas y debido a esto las cantidades de Cobre en el ambiente se ha expandido. El Cobre puede ser encontrado en muchas clases de comidas, en el agua potable y en el aire. Debido a que absorbemos una cantidad eminente de cobre cada día por la comida, bebiendo y respirando. Las absorción del Cobre es necesaria, porque el Cobre es un elemento traza que es esencial para la salud de los humanos. Aunque los humanos pueden manejar concentraciones de Cobre proporcionalmente altas, mucho Cobre puede también causar problemas de salud. La mayoría de los compuestos del Cobre se depositarán y se enlazarán tanto a los sedimentos del agua como a las partículas del suelo. Compuestos solubles del Cobre forman la mayor amenaza para la salud humana. Usualmente compuestos del Cobre solubles en agua ocurren en el ambiente después de liberarse a través de aplicaciones en la agricultura. 44
  • 45. Las concentraciones del Cobre en el aire son usualmente bastante bajas, así que la exposición al Cobre por respiración es descartable. Pero gente que vive cerca de fundiciones que procesan el mineral cobre en metal pueden experimentar esta clase de exposición. La gente que vive en casas que todavía tiene tuberías de cobre está expuesta a más altos niveles de Cobre que la mayoría de la gente, porque el Cobre es liberado en sus aguas a través de la corrosión de las tuberías. La exposición profesional al Cobre puede ocurrir. En el Ambiente de trabajo el contacto con Cobre puede llevar a coger gripe conocida como la fiebre del metal. Esta fiebre pasará después de dos días y es causada por una sobre sensibilidad. Exposiciones de largo periodo al cobre pueden irritar la nariz, la boca y los ojos y causar dolor de cabeza, de estómago, mareos, vómitos y diarreas. Una toma grande de cobre puede causar daño al hígado y los riñones e incluso la muerte. Si el Cobre es cancerígeno no ha sido determinado aún. Efectos ambientales del Cobre La producción mundial de Cobre está todavía creciendo. Esto básicamente significa que más y más Cobre termina en el medioambiente. Los ríos están depositando barro en sus orillas que están contaminados con Cobre, debido al vertido de aguas residuales contaminadas con Cobre. El Cobre puede ser liberado en el medioambiente tanto por actividades humanas como por procesos naturales. Ejemplo de fuentes naturales son las tormentas de polvo, descomposición de la vegetación, incendios forestales y aerosoles marinos. Unos pocos de ejemplos de actividades humanas que contribuyen a la liberación del Cobre han sido ya nombrados. Otros ejemplos son la minería, la producción de metal, la producción de madera y la producción de fertilizantes fosfatados. El Cobre es a menudo encontrado cerca de minas, asentamientos industriales, vertederos y lugares de residuos. Cuando el Cobre termina en el suelo este es fuertemente atado a la materia orgánica y minerales. Como resultado este no viaja muy lejos antes de ser liberado y es difícil que entre en el agua subterránea. En el agua superficial el cobre puede viajar largas distancias, tanto suspendido sobre las partículas de lodos como iones libres. El Cobre puede interrumpir la actividad en el suelo, su influencia negativa en la actividad de microorganismos y lombrices de tierra. La descomposición de la materia orgánica puede disminuir debido a esto. Cuando los suelos de las granjas están contaminados con Cobre, los animales pueden absorber concentraciones de Cobre que dañan su salud. Principalmente las ovejas sufren un gran efecto por envenenamiento con Cobre, debido a que los efectos del Cobre se manifiestan a bajas concentraciones. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo de 6×10-6% % En Sol 0,00007% % En los meteoritos 0,011% % De la corteza terrestre 0,0068% % En los océanos 3×10-7% % En seres humanos 0,0001% 45
  • 46. Elemento Zinc (Zn) Propiedades Químicas Nombre Zinc Número atómico 30 Valencia 2 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,6 Radio covalente (Å) 1,31 Radio iónico (Å) 0,74 Radio atómico (Å) 1,38 Configuración electrónica [Ar]3d104s2 Primer potencial 9,42 de ionización (eV) Masa atómica (g/mol) 65,37 Densidad (g/ml) 7,14 Punto de ebullición (ºC) 906 Punto de fusión (ºC) 419,5 Andreas Marggraf Descubridor en 1746 Zinc Elemento químico de símbolo Zn, número atómico 30 y peso atómico 65.37. Es un metal maleable, dúctil y de color gris. Se conocen 15 isótopos, cinco de los cuales son estables y tienen masas atómicas de 64, 66, 67, 68 y 70. Cerca de la mitad del zinc común se encuentra como isótopo de masa atómica 64. Los usos más importantes del zinc los constituyen las aleaciones y el recubrimiento protector de otros metales. El hierro o el acero recubiertos con zinc se denominan galvanizados, y esto puede hacerse por inmersión del artículo en zinc fundido (proceso de hot-dip), depositando zinc electrolíticamente sobre el artículo como un baño chapeado (electro galvanizado), exponiendo el artículo a zinc en polvo cerca de su punto de fusión (sherardizing) o rociándolo con zinc fundido (metalizado). El zinc es uno de los elementos menos comunes; se estima que forma parte de la corteza terrestre en un 0.0005-0.02%. Ocupa el lugar 25 en orden de abundancia entre los elementos. Su principal mineral es la blenda, marmatita o esfalerita de zinc, ZnS. Es un elemento esencial para el El zinc puro y recientemente pulido es de color blanco azuloso, lustroso y moderadamente duro (2.5 en la 46
  • 47. escala de Mohs). El aire húmedo provoca su empañamiento superficial, haciendo que tenga color gris. El zinc puro es dúctil y maleable pudiéndose enrollar y tensar, pero cantidades pequeñas de otros metales como contaminantes pueden volverlo quebradizo. Se funde a 420ºC (788ºF) y hierve a 907ºC (1665ºF). El zinc es buen conductor del calor y la electricidad. Como conductor del calor, tiene una cuarta parte de la eficiencia de la plata. A 0.91ºK es un superconductor eléctrico. El zinc puro no es ferromagnético. Es un metal químicamente activo. Puede encenderse con alguna dificultad produciendo una flama azul verdosa en el aire y liberando óxido de zinc en forma de humo. El zinc metálico en soluciones ácidas reacciona liberando hidrógeno para formar iones zinc, Zn2+. Se disuelve también en soluciones fuertemente alcalinas para formar iones dinegativos de tetrahidroxozincatos, Zn(OH)2-4, escrito algunas veces como ZnO2-2.en las fórmulas de los zincatos. El zinc es siempre divalente en sus compuestos, excepto algunos cuando se une a otros metales, que se denominan aleaciones de zinc. Forma también muchos compuestos de coordinación. En la mayor parte de ellos la unidad estructural fundamental es un ion central de zinc, rodeado por cuatro grupos coordinados dispuestos espacialmente en las esquinas de un tetraedro regular. Efectos del Zinc sobre la salud El Zinc es una substancia muy común en la naturaleza. Muchos alimentos contienen ciertas concentraciones de Zinc. El agua potable también contiene cierta cantidad de Zinc. La cual puede ser mayor cuando es almacenada en tanques de metal. Las fuentes industriales o los emplazamientos para residuos tóxicos pueden ser la causa del Zinc en el agua potable llegando a niveles que causan problemas. El Zinc es un elemento traza que es esencial para la salud humana. Cuando la gente absorbe muy poco Zinc estos pueden experimentar una pérdida del apetito, disminución de la sensibilidad, el sabor y el olor. Pequeñas llagas, y erupciones cutáneas. La acumulación del Zinc puede incluso producir defectos de nacimiento. Incluso los humanos pueden manejar proporcionalmente largas cantidades de Zinc, demasiada cantidad de Zinc puede también causar problemas de salud eminentes, como es úlcera de estómago, irritación de la piel, vómitos, náuseas y anemia. Niveles alto de Zinc pueden dañar el páncreas y disturbar el metabolismo de las proteínas, y causar arterioesclerosis. Exposiciones al clorato de Zinc intensivas pueden causar desordenes respiratorios. En el Ambiente de trabajo el contacto con Zinc puede causar la gripe conocida como la fiebre del metal. Esta pasará después de dos días y es causada por una sobre sensibilidad. El Zinc puede dañar a los niños que no han nacido y a los recién nacidos. Cuando sus madres han absorbido grandes concentraciones de Zinc los niños pueden ser expuestos a éste a través de la sangre o la leche de sus madres. Efectos ambientales del Zinc El Zinc ocurre de forma natural en el aire, agua y suelo, pero las concentraciones están aumentando por causas no naturales, debido a la adición de Zinc a través de las actividades humanas. La mayoría del Zinc es adicionado durante actividades industriales, como es la minería, la combustión de carbón y residuos y el procesado del acero. La producción mundial de Zinc está todavía creciendo. Esto significa básicamente que más y más Zinc termina en el ambiente. 47
  • 48. El agua es contaminada con Zinc, debido a la presencia de grandes cantidades de Zinc en las aguas residuales de plantas industriales. Estas aguas residuales no son depuradas satisfactoriamente. Una de las consecuencias es que los ríos están depositando fango contaminado con Zinc en sus orillas. El zinc puede también incrementar la acidez de las aguas. Algunos peces pueden acumular Zinc en sus cuerpos, cuando viven en cursos de aguas contaminadas con Zinc, cuando el Zinc entra en los cuerpos de estos peces este es capaz de biomagnificarse en la cadena alimentaria. Grandes cantidades de Zinc pueden ser encontradas en los suelos. Cuando los suelos son granjas y están contaminados con Zinc, los animales absorben concentraciones que son dañinas para su salud. El Zinc soluble en agua que está localizado en el suelo puede contaminar el agua subterránea. El Zinc no sólo puede ser una amenaza para el ganado, pero también para las plantas. Las plantas a menudo tienen una toma de Zinc que sus sistemas no puede manejar, debido a la acumulación de Zinc en el suelo. En suelos ricos en Zinc sólo un número limitado de plantas tiene la capacidad de sobrevivir. Esta es la razón por la cual no hay mucha diversidad de plantas cerca de fábricas de Zinc. Debido a que los efectos del Zinc sobre, las plantas es una amenaza sería para la producción de las granjas. A pesar de esto estiércol que contiene zinc es todavía aplicado. Finalmente, el Zinc puede interrumpir la actividad en los suelos, con influencias negativas en la actividad de microorganismos y lombrices. La descomposición de la materia orgánica posiblemente sea más lenta debido a esto. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 0,00003% % En el sol 0,0002% % En los meteoritos 0,018% % De la corteza terrestre 0,0078% % en los océanos 5×10-7% % En los seres humanos 0,0033% 48
  • 49. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en el universo elemento % de abundancia Sc 0,000003 Ti 0,003 V 0,0001 Cr 0,0015 Mn 0,0008 Fe 0,11 Co 0,0003 Ni 0,006 Cu 0,000006 Zn 0,00003 % de abundancia 0,12 0,1 0,08 0,06 % de abundancia 0,04 0,02 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 49
  • 50. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en el sol elemento % de abundancia Sc 0,000004 Ti 0,0004 V 0,00004 Cr 0,002 Mn 0,001 Fe 0,1 Co 0,0004 Ni 0,008 Cu 0,00007 Zn 0,0002 % de abundancia 0,12 0,1 0,08 0,06 % de abundancia 0,04 0,02 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 50
  • 51. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los meteoritos elemento % de abundancia Sc 0,00064 Ti 0,054 V 0,0061 Cr 0,3 Mn 0,27 Fe 22 Co 0,059 Ni 1,3 Cu 0,011 Zn 0,018 % de abundancia 25 20 15 % de abundancia 10 5 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 51
  • 52. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en la corteza terrestre elemento % de abundancia Sc 0,0026 Ti 0,66 V 0,019 Cr 0,014 Mn 0,11 Fe 6,3 Co 0,003 Ni 0,0089 Cu 0,0068 Zn 0,0078 % de abundancia 7 6 5 4 % de abundancia 3 2 1 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 52
  • 53. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los océanos elemento % de abundancia Sc 1,5E-10 Ti 0,0000001 V 0,00000015 Cr 0,00000006 Mn 0,0000002 Fe 0,0000003 Co 0,000000008 Ni 0,0000002 Cu 0,0000003 Zn 0,0000005 % de abundancia 0,0000006 0,0000005 0,0000004 0,0000003 % de abundancia 0,0000002 0,0000001 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 53
  • 54. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la primera serie de los metales de transición en los seres humanos elemento % de abundancia Sc 0 Ti 0 V 0,000003 Cr 0,000003 Mn 0,00002 Fe 0,006 Co 0,000002 Ni 0,00001 Cu 0,0001 Zn 0,0033 % de abundancia 0,007 0,006 0,005 0,004 % de abundancia 0,003 0,002 0,001 0 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 54
  • 55. Elementos de la segunda serie de los metales de transición 55
  • 56. Elemento Itrio (Y) Propiedades Químicas Nombre Itrio Número atómico 39 Valencia 3 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,2 Radio covalente (Å) 1,48 Radio iónico (Å) 0,93 Radio atómico (Å) 1,80 Configuración electrónica [Kr]4d15s2 Primer potencial de ionización 6,62 (eV) Masa atómica (g/mol) 88,906 Densidad (g/ml) 4,47 Punto de ebullición (ºC) 2927 Punto de fusión (ºC) 1509 Johann Gadolin en Descubridor 1794 Itrio Símbolo Y, número atómico 39 y peso atómico 88.906, que se asemeja mucho a los elementos de tierras raras. El isótopo estable 89Y constituye el 100% del elemento natural, que casi siempre se encuentra asociado a las tierras raras y con frecuencia se clasifica como una de ellas. El itrio metálico absorbe hidrógeno, y cuando en aleaciones llega a una composición de YH2, se parece mucho a los metales. De hecho, en ciertos niveles de composición la aleación es mejor conductora de la electricidad que el metal puro. El itrio forma la matriz de los fósforos de itrio y europio activados, que emiten una luz brillante y roja clara cuando son excitados por electrones. La industria de la televisión utiliza esos fósforos en la manufactura de pantalla de televisión. El itrio se utiliza comercialmente en la industria metálica para aleaciones y como "atrapador" para eliminar oxígeno e impurezas no metálicas de otros metales. Para las propiedades del metal y sus sales. Efectos del Itrio sobre la salud El itrio es uno de los elementos químicos raro, que puede ser encontrado en equipamientos de casas como televisores en color, lámparas fluorescentes, lámparas ahorradoras de energía y vidrios. Todos los elementos químicos tienen propiedades comparables. El itrio raramente se encuentra en la naturaleza, se da en muy pequeñas cantidades. El itrio es usualmente encontrado 56
  • 57. sólo en dos estados. El uso del itrio está todavía creciendo, debido en realidad a sus buenas condiciones para producir catalizadores y brillo en el cristal. El itrio es mayormente peligroso en el ambiente de trabajo, debido a que las partículas y los gases pueden ser inhalados en el aire. Puede producir daño en los pulmones, especialmente durante exposiciones de largo tiempo. El itrio puede también causar cáncer en humanos, así como aumentar las posibilidades de cáncer de pulmón cuando es inhalado. Finalmente, puede ser una amenaza para el hígado cuando se acumula en el cuerpo humano. Efectos ambientales del Itrio El itrio es introducido en el ambiente en muchos lugares diferentes, mayoritariamente por industrias que procesan el petróleo. Este puede también entrar en el ambiente cuando los equipos de las casas son tirados a las basuras. El itrio podrá gradualmente acumularse en suelos y agua y eventualmente podrá acumularse en humanos, animales y partículas del suelo. En animales acuáticos el Itrio causa daño en las células de membranas, lo cual tiene bastantes influencias negativas en la reproducción y las funciones del sistema nervioso. La abundancia del elemento en diferentes ambientes. % En el universo 7×10-7% % En el sol 1×10-6% % En los meteoritos 0,00019% % De la corteza terrestre 0,0029% % En los océanos 1.3×10-9% % En los seres humanos N / A Elemento Circonio (Zr) Propiedades Químicas Nombre Zirconio Número atómico 40 Valencia 2,3,4 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,4 Radio covalente (Å) 1,48 Radio iónico (Å) 0,80 Radio atómico (Å) 1,60 Configuración electrónica [Kr]4d25s2 Primer potencial 6,98 de ionización (eV) 57
  • 58. Masa atómica (g/mol) 91,22 Densidad (g/ml) 6,49 Punto de ebullición (ºC) 3580 Punto de fusión (ºC) 1852 Martin Klaproth Descubridor en 1789 Zirconio Elemento químico de símbolo, Zr, número atómico 40 y peso atómico 91.22. Se encuentran en la naturaleza los siguientes isótopos: 90, 91, 94 y 96. El zirconio es uno de los elementos más abundantes y está ampliamente distribuido en la corteza terrestre. Es muy reactivo químicamente y sólo se halla combinado. En la mayor parte de las reacciones se enlaza con oxígeno en preferencia sobre otros elementos, encontrándose en la corteza terrestre sólo como el óxido ZrO2, baddeleyita, o como parte de los complejos de óxido, como el zircón, la elpidita y la eudialita. Desde el punto de vista comercial, el zircón es su mineral más importante. El zirconio y hafnio son prácticamente indistinguibles en sus propiedades químicas, y sólo se les encuentra juntos. El mayor empleo del zirconio corresponde a sus compuestos para la industria cerámica: refractarios, vidriados, barnizados, moldes fundidos y arenas abrasivas, componentes de cerámica eléctrica. La incorporación del óxido de zirconio al vidrio incrementa significativamente su resistencia a los álcalis. El zirconio metálico se utiliza casi exclusivamente para el revestimiento de los elementos combustibles de uranio en las plantas nucleares. Otra aplicación significativa es la del flash fotográfico. El zirconio es un metal lustroso, plateado, con una densidad de 6.49 g/cm3 a 20ºC. Se funde cerca de los 1852ºC. Se estima que su punto de ebullición es a los 3580ºC, pero ciertas observaciones sugieren que es cerca de los 8600ºC. Las energías libres de formación de sus compuestos indican que el zirconio reaccionaría sólo con cualquiera de los no metales, excepto los gases inertes, a temperaturas comunes. En la práctica, se ha comprobado que el metal no es reactivo a la temperatura ambiente, porque se forma una capa de óxido invisible en la superficie. La capa hace que el metal sea pasivo, y permanece con brillo al aire indefinidamente. A temperaturas elevadas es muy reactivo con elementos no metálicos y muchos de los elementos metálicos, y forma compuestos sólidos y en solución. El zirconio tiene una covalencia normal de 4, y exhibe casi siempre covalencias coordinadas de 5, 6, 7 y 8. El zirconio posee un estado de oxidación 4 en casi todos sus compuestos. Se han preparado halogenuros en que el estado de oxidación es 2 y 3; mientras que el zirconio a menudo forma parte de complejos aniónicos o catiónicos, no hay evidencia definitiva del ion zirconio momovalente en algunos de sus compuestos. Las pruebas de manejo del zirconio realizadas muestran que no tiene toxicidad. Generalmente no produce consecuencias el contacto con sus compuestos, aunque algunas personas son alérgicas a ellos. Esa alergia se manifiesta por la aparición de granulomas no malignos. La inhalación de aspersores que contienen ciertos compuestos y polvos metálicos de zirconio tiene efectos inflamatorios. 58
  • 59. Efectos del Zirconio sobre la salud El zirconio y sus sales generalmente tienen baja toxicidad sistémica. El zirconio 95 es uno de los radionucleidos implicados en las pruebas atmosféricas de armas nucleares. Está entre los radionucleidos que han producido y continuarán produciendo elevación de los riesgos de cáncer durante las décadas y siglos venideros. Efectos ambientales del Zirconio Es improbable que el zirconio presente un peligro para el medio ambiente. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 5×10-6% % En Sol 4×10-6% % En los meteoritos 0,00066% % De la corteza terrestre 0,013% % En los océanos 2.6×10-9% % En los seres humanos 5×10-6% Elemento Niobio (Nb) Propiedades Químicas Nombre Niobio Número atómico 41 Valencia 2,3,4,5 Estado de oxidación +5 Electronegatividad 1,6 Radio covalente (Å) 1,37 Radio iónico (Å) 0,70 Radio atómico (Å) 1,46 Configuración electrónica [Kr]4d45s1 Primer potencial de ionización (eV) 6,81 Masa atómica (g/mol) 92,906 Densidad (g/ml) 8,4 Punto de ebullición (ºC) 3300 Punto de fusión (ºC) 2468 Descubridor Charles Hatchett 1801 59
  • 60. Niobio Símbolo Nb, número atómico 41 y peso atómico 92.906. En Estados Unidos este elemento se llamó originalmente columbio. La industria metalúrgica y los metalurgistas aún utilizan este nombre antiguo. La mayor parte del niobio se usa en aceros inoxidables especiales, en aleaciones de alta temperatura y en aleaciones superconductoras como Nb3Sn. El niobio también se utiliza en pilas nucleares. Es muy inerte a todos los ácidos, menos el fluorhídrico, supuestamente por tener una película de óxido sobre la superficie. El niobio metálico se oxida lentamente en solución alcalina. Reacciona con el oxígeno y los halógenos en caliente para formar los halogenuros y el óxido en estado de oxidación V, con nitrógeno para formar NbN y con carbono para formar NbC, así como con otros elementos como arsénico, antimonio, teluro y selenio. El óxido Nb2O5, que se funde a 1520º (2768ºF), se disuelve en álcali fundido para formar un niobato complejo soluble, Nb6O198-. Los niobatos normales, entre ellos el NbO43-, son insolubles. El óxido se disuelve en ácido fluorhídrico para producir especies iónicas como NbOF52- y NbOF63-, según la concentración de los iones fluoruro e hidrógeno. El complejo fluorado mayor que puede existir en solución es NbF6-. Efectos del Niobio sobre la salud El niobio, cuando es inhalado, es retenido principalmente en los pulmones, y secundariamente en los huesos. Interfiere con el calcio como activador del sistema enzimático. En los animales de laboratorio, la inhalación de nitruro o pentóxido de niobio resulta en cicatrizaciones de los pulmones a niveles de exposición superiores a los 40 mg/m3. Efectos ambientales del Niobio No se han documentado efectos ambientales negativos. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 2×10-7% % En Sol 4×10-7% % En los meteoritos 0.000019% % De la corteza terrestre 0,0017% % En los océanos 1×10-10% % En los seres humanos N / A Elemento Molibdeno (Mo) Propiedades Químicas Nombre Molibdeno Número atómico 42 60
  • 61. Valencia 2,3,4,5,6 Estado de oxidación +6 Electronegatividad 1,8 Radio covalente (Å) 1,45 Radio iónico (Å) 0,62 Radio atómico (Å) 1,39 Configuración electrónica [Kr]4d55s1 Primer potencial de ionización 7,24 (eV) Masa atómica (g/mol) 95,94 Densidad (g/ml) 10,2 Punto de ebullición (ºC) 5560 Punto de fusión (ºC) 2610 Descubridor Carl Wilhelm Scheele en 1778 Molibdeno Elemento químico, símbolo Mo, con número atómico 42 y peso atómico 95.94; es uno de los elementos de transición. Metal gris plateado con una densidad de 10.2 g/cm3 (5907 oz/in3), se funde a 2610ºC (4730ºF). El molibdeno se encuentra en muchas partes del mundo, pero pocos depósitos son lo suficientemente ricos para garantizar la recuperación de los costos. La mayor parte del molibdeno proviene de minas donde su recuperación es el objetivo primario de la operación. El restante se obtiene como un subproducto de ciertas operaciones del beneficio del cobre. El molibdeno forma compuestos en los cuales presenta estados de oxidación, 0, 2+, 3+, 4+, 5+, 6+. No se ha observado como catión ionizable, pero se conocen especies catiónicas como el molibdenilo. La química del molibdeno es extremadamente compleja y, con excepción de los halogenuros y calcogenuros, son muy pocos los compuestos simples conocidos. El dióxido y el trióxido de molibdeno son los óxidos más comunes y estables; otros óxidos descritos son metaestables y, en lo esencial, son especies de laboratorio. El ácido molíbdico, H2MoO4 (o MoO3.H2O), forma una serie estable de sales normales, del tipo M22+MoO4, M2+MoO4 y M23+(MoO4)3. Se pueden formar molibdatos poliméricos o isopolimolibdatos por la acidificación de una solución de molibdato o, en algunos casos, al calentar los molibdatos normales. El peróxido de hidrógeno reacciona con varios molibdatos para formar una serie de compuestos peroxianiónicos. Otro grupo de compuestos del molibdeno son los heteropolielectrólitos, con mucho una familia fundamental de sales y ácidos libres: cada miembro contiene un anión complejo y de alto peso molecular. El molibdeno también forma halogenuros y oxihalogenuros, que representan un intervalo amplio en estabilidad y una serie de compuestos homólogos con S, Se y Te, semejantes a los óxidos. 61
  • 62. Efectos del Molibdeno sobre la salud Basado en experimentación animal, el molibdeno y sus compuestos son altamente tóxicos. Se ha informado de alguna evidencia de disfunción hepática con hiperbilirubinemia en trabajadores crónicamente expuestos a una planta soviética de molibdeno y cobre. Además, se han encontrado signos de gota en trabajadores de fábricas y entre los habitantes de zonas de Armenia ricas en molibdeno. Las características principales fueron dolores de la articulación de las rodillas, manos, pies, deformidades en las articulaciones, eritemas, y edema de las zonas de articulación. Efectos ambientales del Molibdeno No se han documentado efectos negativos del molibdeno sobre el medio ambiente. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 5×10-7% % En Sol 9×10-7% % En los meteoritos 0,00012% % De la corteza terrestre 0,00011% % En los océanos 1×10-6% % En seres humanos 0,00001% Elemento Tecnecio (Tc) Propiedades Químicas Nombre Tecnecio Número atómico 43 Valencia 7 Estado de oxidación - Electronegatividad 1,9 Radio covalente (Å) 1,56 Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) 1,36 Configuración electrónica [Kr]4d55s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,29 Masa atómica (g/mol) 97 Densidad (g/ml) 11,5 Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) 21,40 62
  • 63. Descubridor Carlo Perrier en 1937 Tecnecio Elemento químico de símbolo Tc y número atómico 43. Fue el primer elemento obtenido de manera artificial en un ciclotrón. También se obtiene como el principal constituyente de los productos de fisión en un reactor nuclear o, en forma alterna, por la acción de neutrones sobre el 98Mo. El isótopo 99Tc es el más útil en la investigación química por su larga vida media: 2 x 105 años. La química del tecnecio se parece mucho a la del renio, y se han preparado algunos compuestos en muchos casos. Efectos del Tecnecio sobre la salud Se ha informado de que los acero no aleado, bajos en carbono, pueden estar protegidos efectivamente por una cantidad tan pequeña como 55 ppm de KTcO4 en agua destilada aireada a temperaturas de hasta 250oC. Esta protección contra la corrosión está limitada a los sistemas cerrados, ya que el tecnecio es radioactivo y debe estar confinado. El tecnecio 98 tiene una actividad específica de 6.2 x 108 Bq/g. Una actividad de este nivel no se puede permitir que se extienda. El tecnecio 99 es un peligroso contaminante y debe ser manejado en una caja de guantes. Efectos ambientales del Tecnecio No se han documentado efectos ambientales negativos del tecnecio. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Rutenio (Ru) Propiedades Químicas Nombre Rutenio Número atómico 44 Valencia 2,3,4,6,8 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 2,2 63
  • 64. Radio covalente (Å) 1,26 Radio iónico (Å) 0,69 Radio atómico (Å) 1,34 Configuración electrónica [Kr]4d75s1 Primer potencial de ionización (eV) 7,55 Masa atómica (g/mol) 101,07 Densidad (g/ml) 12,2 Punto de ebullición (ºC) 4900 Punto de fusión (ºC) 2500 Descubridor Karl Klaus en 1844 Rutenio Elemento químico de símbolo Ru, número atómico 44 y peso atómico 101.07. El rutenio es un metal duro, blanco, manejable sólo a altas temperaturas y con dificultad. Es un excelente catalizador y se utiliza en reacciones que incluyen hidrogenación, isomerización, oxidación y reformación. Los usos del rutenio metálico puro son mínimos. Es un endurecedor eficaz para el platino y el paladio. Sus aleaciones con grandes porcentajes (30-70%) de rutenio y con otros metales preciosos han sido utilizadas para contactos eléctricos y en aplicaciones donde se requiere resistencia al agua y a la corrosión extrema como en estilográficas y pivotes de instrumentos. El rutenio es resistente a los ácidos comunes, entre ellos el agua regia, a temperaturas hasta de 100ºC (212ºF) y hasta de 300ºC (570ºF) en el caso del ácido fosfórico a 100ºC (212ºF). El rutenato de potasio, KRuO2.H2O, es soluble en agua y se utiliza en la purificación del rutenio. El tricloruro de rutenio, RuCl3, es soluble en agua pero se descompone en agua caliente; el tetróxido de rutenio es muy volátil y venenoso. Efectos del Rutenio sobre la salud Los compuestos del rutenio se encuentran muy raramente. Todos los compuestos del rutenio deben ser considerados como altamente tóxicos y como carcinógenos. Los compuestos del rutenio manchan mucho la piel. Parece que el rutenio ingerido es retenido fuertemente en los huesos. El óxido de rutenio, RuO4, es altamente tóxico y volátil, y debe ser evitado. El rutenio 106 es uno de los radionucleidos implicados en las pruebas atmosféricas de armas nucleares, que empezó en 1945, con una prueba estadounidense, y terminó en 1980 con una prueba china. Está entre los radionucleidos de larga vida que han producido y continuarán produciendo aumentos de riesgo de cáncer durante las décadas y siglos venideros. Efectos ambientales del Rutenio No se han documentado efectos negativos del rutenio sobre el medio ambiente. 64
  • 65. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 4×10-7% % En Sol 5×10-7% % En los meteoritos 0.000081% % De la corteza terrestre 9.9×10-8% % En los océanos 7×10-11% % En los seres humanos N / A Elemento Rodio (Rh) Propiedades Químicas Nombre Rodio Número atómico 45 Valencia 2,3,4,6 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,35 Radio iónico (Å) 0,86 Radio atómico (Å) 1,34 Configuración electrónica [Kr]4d85s1 Primer potencial de ionización (eV) 7,76 Masa atómica (g/mol) 102,905 Densidad (g/ml) 12,4 Punto de ebullición (ºC) 4500 Punto de fusión (ºC) 1966 Descubridor William Wollaston en 1803 Rodio Elemento químico, de símbolo Rh, de número atómico 45 y peso atómico 102.905. El rodio es un metal blanco, duro, considerablemente menos dúctil que el platino o el paladio, pero mucho más dúctil que cualquier otro metal de este grupo. Se usa principalmente como un elemento de aleación para el platino. Es un excelente catalizador para la hidrogenación y es activo en la reformación catalítica de hidrocarburos. El rodio se emplea también en aplicaciones para contactos eléctricos. Es galvanizado fácilmente para formar superficies duras, resistentes al desgaste y de brillo permanente, utilizadas tanto en contactos eléctricos estacionarios como corredizos, en espejos y reflectores, y como acabado en joyería. El rodio es resistente a la mayor parte de los ácidos comunes, incluida el agua regia, aun a 65
  • 66. temperaturas moderadas. Lo atacan el ácido sulfúrico caliente, el ácido bromhídrico caliente, el hipoclorito de sodio y los halógenos libres a 200-600ºc (390-1110ºF). El tricloruro de rodio, RhCl3, es un compuesto rojo insoluble en agua. El trihidróxido de rodio es soluble en algunos ácidos y puede servir para producir sales de rodio. El sulfato de rodio, Rh2 (SO4)3. XH2O, es rojo o amarillo y soluble en agua. Efectos del Rodio sobre la salud Los compuestos del rodio se encuentran muy raramente. Todos los compuestos del rodio deben ser considerados como altamente tóxicos y carcinógenos. Los compuestos del rodio manchan la piel fuertemente. Inflamable. Posible explosión del polvo si se encuentra en forma de polvo o granular, mezclado con agua. Reacciona con difluoruro de oxígeno provocando peligro de fuego. Vías de exposición: La sustancia puede ser absorbida por el cuerpo por inhalación de su aerosol. Riesgo de inhalación: La evaporación a 20°C es insignificante; sin embargo cuando se dispersa se puede alcanzar rápidamente una concentración peligrosa de partículas en el aire. Los efectos sobre la salud de la exposición a esta sustancia no han sido investigados. No se dispone de datos suficientes acerca del efecto de esta sustancia en la salud humana, por lo tanto se debe tener la máxima precaución. Efectos ambientales del Rodio No verter el material al medio ambiente sin los adecuados permisos gubernamentales. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo de 6×10-8% % En Sol 2×10-7% % En los meteoritos 0.000018% % De la corteza terrestre 7×10-8% % En los océanos N / A % En los seres humanos N / A Elemento Paladio (Pd) Propiedades Químicas Nombre Paladio Número atómico 46 Valencia 2,4 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,31 66
  • 67. Radio iónico (Å) 0,50 Radio atómico (Å) 1,37 Configuración electrónica [Kr]4d105s0 Primer potencial de ionización (eV) 8,38 Masa atómica (g/mol) 106,4 Densidad (g/ml) 12,0 Punto de ebullición (ºC) 3980 Punto de fusión (ºC) 1552 Descubridor William Wollaston en 1803 Paladio Elemento químico, símbolo Pd, número atómico 46 y peso atómico 106.4. Es un metal blanco y muy dúctil semejante al platino, al que sigue en abundancia e importancia. El paladio soportado sobre carbono o alúmina se emplea como catalizador en ciertos procesos químicos en que intervienen reacciones de hidrogenación en fase líquida y gaseosa. Quizá el uso más frecuente del paladio puro corresponda a los contactos eléctricos para bajo voltaje. El paladio sobresale por el número de metales con que forma aleaciones y generalmente produce soluciones sólidas dúctiles. El paladio es blando y dúctil y puede fabricarse como alambres finos y placas delgadas. Calentado a temperaturas superiores a 80ºC (1472ºF), se forma un óxido opaco, PdO, ligero y adherente, que no tiende a descarapelarse ni a desprenderse. Por encima de los 800ºC (1472ºF), el óxido se disocia y se obtiene el metal brillante si se enfría rápidamente a la temperatura ambiente. El hidrógeno es absorbido fácilmente por el paladio y se difunde a una velocidad relativamente rápida cuando se calienta. Esta propiedad se aprovecha en los purificadores de hidrógeno, que dejan pasar este gas, pero no otros. En atmósferas ordinarias, el paladio es resistente al deslustre, más pierde esta cualidad en atmósferas contaminadas con azufre. A la temperatura ambiente, es resistente a los ácidos fluorhídrico, fosfórico, perclórico, acético, clorhídrico, y a los ácidos sulfúricos como gases, pero puede ser atacado por algunos de ellos a 100ºC (212ºF). Los cloruros de paladio y los compuestos relacionados con él son los más importantes. El cloruro de paladio, PdCl2, se emplea en electrodeposición, y los cloruros afines se utilizan en el ciclo de refinado y como fuentes de paladio-esponja puro, en procesos de descomposición térmica. El monóxido de paladio, PdO, y el dihidróxido, Pd(OH)2, se emplean como fuentes de catalizadores de paladio. El tetranitropaladato de sodio, Na2Pd(NO2)4, y otras sales complejas se utilizan como bases en galvanoplastia. Efectos del Paladio sobre la salud Puede provocar irritación de la piel, los ojos o el tracto respiratorio. Puede causar hipersensibilidad de la piel. El líquido puede provocar quemaduras en la piel y ojos. Si ingerido, no provocar el vómito, si está consciente darle agua, leche... En caso de contacto, enjuagar los ojos o la piel con abundante agua. 67
  • 68. Los compuestos del paladio se encuentran muy raramente. Todos los compuestos del paladio deben ser considerados como altamente tóxicos y carcinógenos. El cloruro de paladio es tóxico, y dañino si es ingerido, inhalado o absorbido a través de la piel. Provoca daños en la médula, hígado y riñones en los animales de laboratorio. Irritante. Sin embargo el cloruro de paladio fue inicialmente prescrito como tratamiento para la tuberculosis en la dosis de 0,065 g por día (aproximadamente 1 mg/k) sin demasiados efectos secundarios negativos. Efectos ambientales del Paladio No verter el material al medio ambiente sin los adecuados permisos gubernamentales. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 2×10-7% % En Sol 3×10-7% % En los meteoritos 0.000066% % De la corteza terrestre 6.3×10-7% % En los océanos N / A % En los seres humanos N / A Elemento Plata (Ag) Propiedades Químicas Nombre Plata Número atómico 47 Valencia 1 Estado de oxidación +1 Electronegatividad 1,9 Radio iónico (nm) 0,126 Radio atómico (nm) 0,144 Configuración electrónica [ Kr ] 4d10 5s1 Primer potencial de ionización (kj/mol) 758 Segundo potencial de ionización (kj/mol) 2061 Potencial estándar 0,779 V (Ag+ / Ag) Masa atómica (g/mol) 107,87 g.mol -1 Densidad (g/cm3 a 20oC) 10,5 Punto de ebullición (ºC) 2212 °C 68
  • 69. Punto de fusión (ºC) 962 °C Descubridor Los antiguos Plata Elemento químico, símbolo Ag, número atómico 47 y masa atómica 107.870. Es un metal lustroso de color blanco-grisáceo. Desde el punto de vista químico, es uno de los metales pesados y nobles; desde el punto de vista comercial, es un metal precioso. Hay 25 isótopos de la plata. Sus masas atómicas fluctúan entre 102 y 117. En la mayor parte de sus aplicaciones, la plata se alea con uno o más metales. La plata, que posee las más altas conductividades térmica y eléctrica de todos los metales, se utiliza en puntos de contacto eléctricos y electrónicos. También se emplea mucho en joyería y piezas diversas. Entre las aleaciones en que es un componente están las amalgamas dentales y metales para cojinetes y pistones de motores. La plata es un elemento bastante escaso. Algunas veces se encuentra en la naturaleza como elemento libre (plata nativa) o mezclada con otros metales. Sin embargo, la mayor parte de las veces se encuentra en minerales que contienen compuestos de plata. Los principales minerales de plata son la argentita, la cerargirita o cuerno de plata y varios minerales en los cuales el sulfuro de plata está combinado con los sulfuros de otros metales. Aproximadamente tres cuartas partes de la plata producida son un subproducto de la extracción de otros minerales, sobre todo de cobre y de plomo. La plata pura es un metal moderadamente suave (2.5-3 en la escala de dureza de Mohs), de color blanco, un poco más duro que el oro. Cuando se pule adquiere un lustre brillante y refleja el 95% de la luz que incide sobre ella. Su densidad es 10.5 veces la del agua. La calidad de la plata, su pureza, se expresa como partes de plata pura por cada 1000 partes del metal total. La plata comercial tiene una pureza del 999 (ley 0.999). Aunque la plata es el metal noble más activo químicamente, no es muy activa comparada con la mayor parte de los otros metales. No se oxida fácilmente (como el hierro), pero reacciona con el azufre o el sulfuro de hidrógeno para formar la conocida plata deslustrada. El galvanizado de la plata con rodio puede prevenir esta decoloración. La plata no reacciona con ácidos diluidos no oxidantes (ácidos clorhídrico o sulfúrico) ni con bases fuertes (hidróxido de sodio). Sin embargo, los ácidos oxidantes (ácido nítrico o ácido sulfúrico concentrado) la disuelven al reaccionar para formar el ion positivo de la plata, Ag+. Este ion, que está presente en todas las soluciones simples de compuestos de plata solubles, se reduce fácilmente a metal libre, como sucede en la deposición de espejos de plata por agentes reductores orgánicos. La plata casi siempre es monovalente en sus compuestos, pero se conocen óxidos, fluoruro y sulfuro divalentes. Algunos compuesto de coordinación de la plata contienen plata divalente y trivalente. Aunque la plata no se oxida cuando se calienta, puede ser oxidada química o electrolíticamente para formar óxido o peróxido de plata, un agente oxidante poderoso. Por esta actividad, se utiliza mucho como catalizador oxidante en la producción de ciertos materiales orgánicos. 69
  • 70. Efectos de la Plata sobre la salud Las sales solubles de plata, especialmente el nitrato de plata (AgNO3), son letales en concentraciones de hasta 2 g. Los compuestos de plata pueden ser absorbidos lentamente por los tejidos corporales, con la consecuente pigmentación azulada o negruzca de la piel (argiria). Contacto con los ojos: Puede causar graves daños en la córnea si el líquido se pone en contacto con los ojos. Contacto con la piel: Puede causar irritación de la piel. Contacto repetido y prolongado con le piel puede causar dermatitis alérgica. Peligros de la inhalación: Exposición a altas concentraciones del vapor puede causar mareos, dificultades para respirar, dolores de cabeza o irritación respiratoria. Concentraciones extremadamente altas pueden causar somnolencia, espasmos, confusión, inconsciencia, coma o muerte. El líquido o el vapor pueden irritar la piel, los ojos, la garganta o los pulmones. El mal uso intencionado consistente en la concentración deliberada de este producto e inhalación de su contenido puede ser dañino o mortal. Peligros de la ingestión: Moderadamente tóxico. Puede causar molestias estomacales, náuseas, vómitos, diarrea y narcosis. Si el material se traga y es aspirado en los pulmones o si se produce el vómito, puede causar neumonitis química, que puede ser mortal. La sobre-exposición crónica a un componente o varios componentes de la plata tiene los siguientes efectos en los animales de laboratorio:  Daños renales.  Daños oculares.  Daños pulmonares.  Daños hepáticos.  Anemia.  Daños cerebrales. La sobre-exposición crónica a un componente o varios componentes de la plata se supone que tiene los siguientes efectos en los humanos: Anormalidades cardiacas Se ha informado de la relación entre sobre-exposiciones repetidas y prolongadas a disolventes y daños cerebrales y del sistema nervioso permanentes. La respiración repetida o el contacto con la piel de la metil-etil-cetona puede aumentar la potencia de las neurotoxinas tales como el hexano si la exposición tiene lugar al mismo tiempo. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo de 6×10-8% % En el sol 1×10-7% % En los meteoritos 0.000014% % en la corteza terrestre 7.9×10-6% % En los océanos 1×10-8% 70
  • 71. % Ens seres humanos N / A Elemento Cadmio (Cd) Propiedades Químicas Nombre Cadmio Número atómico 48 Valencia 2 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,7 Radio covalente (Å) 1,48 Radio iónico (Å) 0,97 Radio atómico (Å) 1,54 Configuración electrónica [Kr]4d105s2 Primer potencial de ionización (eV) 9,03 Masa atómica (g/mol) 112,40 Densidad (g/ml) 8,65 Punto de ebullición (ºC) 765 Punto de fusión (ºC) 320,9 Descubridor Fredrich Stromeyer en 1817 Cadmio Elemento químico relativamente raro, símbolo Cd, número atómico 48; tiene relación estrecha con el zinc, con el que se encuentra asociado en la naturaleza. Es un metal dúctil, de color blanco argentino con un ligero matiz azulado. Es más blando y maleable que el zinc, pero poco más duro que el estaño. Peso atómico de 112.40 y densidad relativa de 8.65 a 20ºC (68ºF). Su punto de fusión de 320.9ºC (610ºF) y de ebullición de 765ºC (1410ºF) son inferiores a los del zinc. Hay ocho isótopos estables en la naturaleza y se han descrito once radioisótopos inestables de tipo artificial. El cadmio es miembro del grupo IIb (zinc, cadmio y mercurio) en la tabla periódica, y presenta propiedades químicas intermedias entre las del zinc metálico en soluciones ácidas de sulfato. El cadmio es divalente en todos sus compuestos estables y su ion es incoloro. El cadmio no se encuentra en estado libre en la naturaleza, y la greenockita (sulfuro de cadmio), único mineral de cadmio, no es una fuente comercial de metal. Casi todo el que se produce es obtenido como subproducto de la fundición y refinamiento de los minerales de zinc, los cuales por lo general contienen de 0.2 a 0.4%. Estados Unidos, Canadá, México, Australia, Bélgica, Luxemburgo y República de Corea son fuentes importantes, aunque no todos son productores. 71
  • 72. En el pasado, un uso comercial importante del cadmio fue como cubierta electro depositado sobre hierro o acero para protegerlos contra la corrosión. La segunda aplicación es en baterías de níquel-cadmio y la tercera como reactivo químico y pigmento. Se recurre a cantidades apreciables en aleaciones de bajo punto de fusión semejantes a las del metal de Wood, en rociadoras automáticas contra el fuego y en cantidad menor, en aleaciones de latón (laton), soldaduras y cojinetes. Los compuestos de cadmio se emplean como estabilizadores de plásticos y en la producción de cadmio fosforado. Por su gran capacidad de absorber neutrones, en especial el isótopo 113, se usa en barras de control y recubrimiento de reactores nucleares. Efectos del Cadmio sobre la salud El Cadmio puede ser encontrado mayoritariamente en la corteza terrestre. Este siempre ocurre en combinación con el Zinc. El Cadmio también consiste en las industrias como inevitable subproducto del Zinc, plomo y cobre extracciones. Después de ser aplicado este entra en el ambiente mayormente a través del suelo, porque es encontrado en estiércoles y pesticidas. La toma por los humanos de Cadmio tiene lugar mayormente a través de la comida. Los alimentos que son ricos en Cadmio pueden en gran medida incrementar la concentración de Cadmio en los humanos. Ejemplos son patés, champiñones, mariscos, mejillones, cacao y algas secas. Una exposición a niveles significativamente altas ocurren cuando la gente fuma. El humo del tabaco transporta el Cadmio a los pulmones. La sangre transportará el Cadmio al resto del cuerpo donde puede incrementar los efectos por potenciación del Cadmio que está ya presente por comer comida rico en Cadmio. Otra alta exposición puede ocurrir con gente que vive cerca de los vertederos de residuos peligrosos o fábricas que liberan Cadmio en el aire y gente que trabaja en las industrias de refinerías del metal. Cuando la gente respira el Cadmio este puede dañar severamente los pulmones. Esto puede incluso causar la muerte. El Cadmio primero es transportado hacia el hígado por la sangre. Allí es unido a proteínas para formar complejos que son transportados hacia los riñones. El Cadmio se acumula en los riñones, donde causa un daño en el mecanismo de filtración. Esto causa la excreción de proteínas esenciales y azúcares del cuerpo y el consecuente daño de los riñones. Lleva bastante tiempo antes de que el Cadmio que ha sido acumulado en los riñones sea excretado del cuerpo humano. Otros efectos sobre la salud que pueden ser causados por el Cadmio son:  Diarreas, dolor de estómago y vómitos severos  Fractura de huesos  Fallos en la reproducción y posibilidad incluso de infertilidad  Daño al sistema nervioso central  Daño al sistema inmune  Desordenes psicológicos  Posible daño en el ADN o desarrollo de cáncer. Efectos ambientales del Cadmio De forma natural grandes cantidades de Cadmio son liberadas al ambiente, sobre 25.000 toneladas al año. La mitad de este Cadmio es liberado en los ríos a través de la descomposición de rocas y 72
  • 73. algún Cadmio es liberado al aire a través de fuegos forestales y volcanes. El resto del Cadmio es liberado por las actividades humanas, como es la manufacturación. Las aguas residuales con Cadmio procedentes de las industrias mayoritariamente terminan en suelos. Las causas de estas corrientes de residuos son por ejemplo la producción de Zinc, minerales de fosfato y las bioindustrias del estiércol. El Cadmio de las corrientes residuales pueden también entrar en el aire a través de la quema de residuos urbanos y de la quema de combustibles fósiles. Debido a las regulaciones sólo una pequeña cantidad de Cadmio entra ahora en el agua a través del vertido de aguas residuales de casas o industrias. Otra fuente importante de emisión de Cadmio es la producción de fertilizantes fosfatados artificiales. Parte del Cadmio terminará en el suelo después de que el fertilizante es aplicado en las granjas y el resto del Cadmio terminará en las aguas superficiales cuando los residuos del fertilizante es vertido por las compañías productoras. El Cadmio puede ser transportado a grandes distancias cuando es absorbido por el lodo. Este lodo rico en Cadmio puede contaminar las aguas superficiales y los suelos. El Cadmio es fuertemente adsorbido por la materia orgánica del suelo. Cuando el Cadmio está presente en el suelo este puede ser extremadamente peligroso, y la toma a través de la comida puede incrementar. Los suelo que son ácidos aumentan la toma de Cadmio por las plantas. Esto es un daño potencial para los animales que dependen de las plantas para sobrevivir. El Cadmio puede acumularse en sus cuerpos, especialmente cuando estos comen muchas plantas diferentes. Las vacas pueden tener grandes cantidades de Cadmio en sus riñones debido a esto. Las lombrices y otros animales esenciales para el suelo son extremadamente sensibles al envenenamiento por Cadmio. Pueden morir a muy bajas concentraciones y esto tiene consecuencias en la estructura del suelo. Cuando las concentraciones de Cadmio en el suelo son altas esto puede influir en los procesos del suelo de microorganismos y amenazar a todo el ecosistema del suelo. En ecosistemas acuáticos el Cadmio puede bioacumularse en mejillones, ostras, gambas, langostas y peces. La susceptibilidad al Cadmio puede variar ampliamente entre Organismos acuáticos. Organismos de agua salada se sabe que son más resistentes al envenenamiento por Cadmio que organismos de agua dulce. Animales que comen o beben Cadmio algunas veces tienen la presión sanguínea alta, daños del hígado y daños en nervios y el cerebro. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 2×10-7% % En Sol 6×10-7% % En los meteoritos 0.000044% % De la corteza terrestre 0.000015% % En los océanos 5×10-9% % En los seres humanos 0,00007% 73
  • 74. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en el universo elemento % de abundancia Y 0,0000007 Zr 0,000005 Nb 0,0000002 Mo 0,0000005 Tc 0 Ru 0,000004 Rh 0,00000006 Pd 0,0000002 Ag 0,00000006 Cd 0,0000002 % de abundancia 0,000006 0,000005 0,000004 0,000003 % de abundancia 0,000002 0,000001 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 74
  • 75. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en el sol elemento % de abundancia Y 0,000001 Zr 0,000004 Nb 0,0000004 Mo 0,0000009 Tc 0 Ru 0,0000005 Rh 0,0000002 Pd 0,0000003 Ag 0,0000001 Cd 0,0000006 % de abundancia 0,0000045 0,000004 0,0000035 0,000003 0,0000025 0,000002 % de abundancia 0,0000015 0,000001 0,0000005 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 75
  • 76. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los meteoritos elemento % de abundancia Y 0,00019 Zr 0,00066 Nb 0,000019 Mo 0,00012 Tc 0 Ru 0,000081 Rh 0,000018 Pd 0,000066 Ag 0,000014 Cd 0,000044 % de abundancia 0,0007 0,0006 0,0005 0,0004 % de abundancia 0,0003 0,0002 0,0001 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 76
  • 77. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en la corteza terrestre elemento % de abundancia Y 0,0029 Zr 0,013 Nb 0,0017 Mo 0,00011 Tc 0 Ru 0,000000099 Rh 0,00000007 Pd 0,00000063 Ag 0,0000079 Cd 0,000015 % de abundancia 0,014 0,012 0,01 0,008 % de abundancia 0,006 0,004 0,002 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 77
  • 78. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los océanos elemento % de abundancia Y 1,3E-09 Zr 2,6E-09 Nb 1E-10 Mo 0,000001 Tc 0 Ru 7E-11 Rh 0 Pd 0 Ag 0,00000001 Cd 0,000000005 % de abundancia 0,0000012 0,000001 0,0000008 0,0000006 % de abundancia 0,0000004 0,0000002 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 78
  • 79. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la segunda serie de los metales de transición en los seres humanos elemento % de abundancia Y 0 Zr 0,000005 Nb 0 Mo 0,00001 Tc 0 Ru 0 Rh 0 Pd 0 Ag 0 Cd 0,00007 % de abundancia 0,00008 0,00007 0,00006 0,00005 0,00004 % de abundancia 0,00003 0,00002 0,00001 0 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 79
  • 80. Elementos de la tercera serie de los metales de transición 80
  • 81. Elemento Hafnio (Hf) Propiedades químicas Nombre Hafnio Número atómico 72 Valencia 2,3,4 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,3 Radio covalente (Å) 1,50 Radio iónico (Å) 0,81 Radio atómico (Å) 1,58 Configuración electrónica [Xe]4f145d26s2 Primer potencial de ionización (eV) 5,54 Masa atómica (g/mol) 178,49 Densidad (g/ml) 13,1 Punto de ebullición (ºC) 5400 Punto de fusión (ºC) 2222 Hafnio Elemento metálico, símbolo Hf, número atómico 72 y peso atómico 178.49. Hay cinco isótopos naturales. Es uno de los elementos menos abundantes en la corteza terrestre. El hafnio es un metal plateado, lustroso, que se funde cerca de los 2222ºC (4032ºF). El metal no tiene aplicaciones excepto en barras de control para reactores nucleares. La química del hafnio es casi idéntica a la del zirconio. La semejanza de ambos es una consecuencia de la contracción lantánida, la cual lleva a valores de radio iónico casi idénticos. Antes de su descubrimiento, y desde entonces, el hafnio se extrae junto con el zirconio de sus minerales y se halla con el zirconio en todos sus derivados. Dado que las propiedades químicas son análogas, no hay incentivos para separar al hafnio, excepto para efectuar estudios nucleares y su uso en componentes de reactores nucleares. Efectos del Hafnio sobre la salud El hafnio metálico normalmente no causa problemas pero todos los compuestos del hafnio deben ser considerados como tóxicos aunque evidencias iniciales parecen sugerir que el peligro es limitado. El polvo del metal presenta un peligro de incendio y explosión. El hafnio metálico no tiene toxicidad conocida. El metal es completamente insoluble en agua, soluciones salinas o productos químicos corporales. La exposición al hafnio puede ocurrir a través de la inhalación, ingestión, y contacto con los ojos o la piel. 81
  • 82. La sobre-exposición al hafnio y sus compuestos puede provocar leve irritación de los ojos, piel y membranas mucosas. No se ha informado de signos y síntomas de la exposición crónica al hafnio. Efectos ambientales del Hafnio Efectos en los animales: Son escasos los datos disponibles acerca de la toxicidad del hafnio metálico o su polvo. Los estudios con animales indican que los compuestos del hafnio provocan irritaciones de los ojos, la piel y la membrana mucosa, y daños hepáticos. La LD 50 oral del tetracloruro de hafnio en ratas es de 2,362 mg/kg, y la LD 50 intraperitoneal en ratones para el oxicloruro de hafnio es de 112 mg/k. (LD 50: Dosis Letal 50. Dosis individual de una sustancia que provoca la muerte del 50% de la población animal debido a la exposición a la sustancia por cualquier vía distinta a la inhalación. Normalmente expresada como miligramos o gramos de material por kilogramo de peso del animal.) La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el universo 7×10-8% % En el sol 1×10-7% % En los meteoritos 0.000017% % De la corteza terrestre 0,00033% % en los océanos 8×10-10% % En los seres humanos N / A Elemento Tantalio (Ta) Propiedades Químicas Nombre Tantalio Número atómico 73 Valencia 2,3,4,5 Estado de oxidación +5 Electronegatividad 1,5 Radio covalente (Å) 1,38 Radio iónico (Å) 0,73 Radio atómico (Å) 1,46 Configuración electrónica [Xe]4f145d36s2 Primer potencial de ionización (eV) 6,02 Masa atómica (g/mol) 180,948 82
  • 83. Densidad (g/ml) 16,61 Punto de ebullición (ºC) 5425 Punto de fusión (ºC) 2996 Descubridor Anders Ekeberg en 1802 Tantalio Elemento químico cuyo símbolo es Ta, su número atómico es 73 y su peso atómico 180.948. Es un elemento del quinto grupo de la tabla periódica y pertenece a la serie de los de transición 5d. Se le conocen también estados de oxidación de IV, III y II. El metal tantalio se emplea en la fabricación de capacitores para equipo electrónico, los cuales incluyen radios de banda civil, detectores de humo, marcapasos cardiacos y automóviles. Se utiliza también en las superficies para transferencia de calor del equipo de producción en la industria química, en especial cuando se tienen condiciones extraordinarias corrosivas. Su inercia química ha hecho que se le hayan encontrado aplicaciones dentales y quirúrgicas. El tantalio forma aleaciones con un gran número de metales. Tiene una importancia especial el ferrotantalio, el cual se agrega a los aceros austeníticos con el fin de reducir la corrosión intergranular. El metal es bastante inerte al ataque con ácidos, excepto al ácido fluorhídrico. Se oxida con mucha lentitud en soluciones alcalinas. Los halógenos (halogenuros) y el oxígeno reaccionan con él en caliente, para formar haluros y óxido correspondientes, con estado de oxidación V. A temperatura elevada absorbe hidrógeno y se combina con el nitrógeno, el fósforo, el arsénico, el antimonio, el silicio, el carbono y el boro. El tantalio forma también compuestos por reacción directa con el azufre, el selenio y el telurio, a temperaturas elevadas. Efectos del Tantalio sobre la salud Puede ser dañino por inhalación, ingestión o absorción cutánea. Provoca irritación de los ojos y la piel. El material es irritante de las membranas mucosas y el tracto respiratorio superior. No se han documentado efectos adversos sobre la salud de trabajadores expuestos industrialmente al tantalio. Dosis masivas de tantalio administradas a ratas por vía intratraqueal han producido lesiones en el tracto respiratorio. En contacto con el tejido, el tantalio metálico es inerte. Efectos ambientales del Tantalio No verter el material al medio ambiente sin los adecuados permisos gubernamentales. Aislar los óxidos de tantalio para prevenir la polución del medio. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 8×10-9% % En sol N / A % En los meteoritos 2×10-6% % De la corteza terrestre 0,00017% % En los océanos 2×10-10% % En los seres humanos N / A 83
  • 84. Elemento Volframio (W) Propiedades Químicas Nombre Volframio Número atómico 74 Valencia 2,3,4,5,6 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 1,7 Radio covalente (Å) 1,46 Radio iónico (Å) 0,64 Radio atómico (Å) 1,39 Configuración electrónica [Xe]4f145d46s2 Primer potencial de ionización (eV) 8,03 Masa atómica (g/mol) 183,85 Densidad (g/ml) 19,3 Punto de ebullición (ºC) 5930 Punto de fusión (ºC) 3410 Fausto y Juan José de Descubridores Elhuyar en 1783 Volframio Elemento químico de símbolo W, de número atómico 74 y peso atómico 183.85. Este metal tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo y brillo metálico gris plateado. Su punto de fusión de 3410ºC (6170ºF) es el más alto de los metales. El metal exhibe una baja presión de vapor, alta densidad y gran fuerza a temperaturas elevadas en ausencia de aire, y es extremadamente duro. Desde el punto de vista químico, el tungsteno es relativamente inerte. No lo atacan con facilidad los ácidos comunes, los álcalis o el agua regia. Reacciona con una mezcla de ácidos nítrico y fluorhídrico. Las sales oxidantes fundidas, como el nitrito de sodio, lo atacan fácilmente. El cloro, el bromo, el yodo, el dióxido de carbono, el monóxido de carbono y el azufre gaseosos reaccionan con tungsteno sólo a altas temperaturas. El carbono, el boro, el silicio y el nitrógeno también forman compuestos con él a temperaturas elevadas; con hidrógeno no reacciona. Las aleaciones ferrosas consumen el 40% del tungsteno obtenido en las minas. Cuando se adiciona al hierro o al acero, el tungsteno mejora la dureza y la fuerza a temperaturas elevadas. El carburo de tungsteno (representa el 38% de todo el W) ha remplazado al diamante en muchas aplicaciones para troqueles y perforaciones. Es uno de los mejores materiales para herramientas duras, y retiene sus propiedades a altas temperaturas. El tungsteno metálico puro en alambre, barra y lámina (15%) es importante en lámparas eléctricas, productos electrónicos e industria eléctrica. Otras 84
  • 85. aplicaciones son varillas para soldar, blancos para rayos X, alambres de plomo, cátodos para tubos de poder y plaquitas de distribuidores de automóviles y aeronaves. Los compuestos de tungsteno incluyen estados de oxidación de 2+ a 6+; los estados de oxidación elevados son los más estables. La química del tungsteno se asemeja a las del cromo y del molibdeno, los cuales ocupan también el mismo subgrupo en la tabla periódica. La química acuosa del tungsteno es complicada por su tendencia a formar iones complejos. El tungsteno forma cuatro óxidos estables bien definidos y dos carburos. Otros compuestos importantes son el carbonilo, nitruro, boruro, fosfuro, siliciuro y sulfuro. Efectos del Volframio sobre la salud Se ha demostrado que el volframio actúa antagonizando la acción del elemento traza esencial molibdeno. Se ha demostrado en diversos estudios que el polvo del metal volframio administrado a animales no es del todo inerte. Un estudio encontró que los conejillos de indias tratados oralmente o intravenosamente con volframio sufrieron de anorexia, cólicos, incoordinación de movimientos, temblores, diseña y pérdida de peso. Larga experiencia industrial ha indicado que no se desarrolla neumoconiosis en los trabajadores expuestos únicamente al volframio o a sus compuestos solubles (a concentraciones en el aire de mg/m3). Efectos agudos sobre la salud: Irritación de la piel y los ojos al contacto. La inhalación causará irritación de los pulmones y de la membrana mucosa. La irritación de los ojos provocará lagrimeo y enrojecimiento. Enrojecimiento, formación de costras y picores son las características de la inflamación cutánea. Se deben seguir las normas de higiene industrial y usar siempre equipo de protección cuando se maneje este compuesto. Efectos crónicos sobre la salud: Este producto no tiene efectos crónicos. Se sabe que la exposición repetida o prolongada a este compuesto agrava las afecciones médicas. Todos los compuestos del volframio están considerados como altamente tóxicos. El polvo del metal presenta un peligro de incendio y explosión. Efectos ambientales del Volframio No se espera que este producto sea peligroso para el medio ambiente. No existen datos específicos relativos a la eco toxicidad de este producto. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 5×10-8% % En Sol 4×10-7% % En los meteoritos 0.000012% % De la corteza terrestre 0,00011% % en los océanos 1.2×10-8% % En los seres humanos N / A 85
  • 86. Elemento Renio (Re) Propiedades Químicas Nombre Renio Número atómico 75 Valencia 2,4,6,7 Estado de oxidación - Electronegatividad 1,9 Radio covalente (Å) 1,59 Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) 1,37 Configuración electrónica [Xe]4f145d56s2 Primer potencial de ionización (eV) 7,94 Masa atómica (g/mol) 186,2 Densidad (g/ml) 21,0 Punto de ebullición (ºC) 5900 Punto de fusión (ºC) 3180 Descubridor Walter Noddack en 1925 Renio Elemento químico de símbolo Re, con número atómico 75 y peso atómico 186.2. El renio es un elemento de transición, metal denso con punto de fusión elevado. El renio, al igual que su homólogo tecnecio, puede oxidarse a temperaturas elevadas con oxígeno, para forma el heptóxido volátil, Re2O7; éste, a su vez, puede reducirse a un óxido menor, ReO2. Los compuestos ReO3, Re2O3 y Re2O se conocen bien. El ácido perrénico, HReO4 es un ácido monobásico fuerte y un agente oxidante muy débil. También se conocen los complejos perrenatos, como el perrenato hexamina de cobalto [Co(NH3)6(ReO4)3]. Los compuestos halogenados de renio son muy complicados; se ha dado a conocer una larga serie de halogenuros y oxihalogenuros. El renio forma dos sulfuros perfectamente caracterizados, Re2S7 y ReS2, así como también dos seleniuros, Re2Se7 y ReSe2. Los sulfuros tienen su equivalente en los compuestos de tecnecio, Tc2S7 y TcS2. El renio no se encuentra en la naturaleza en estado elemental y no se ha encontrado ninguna mena mineral. Las menas gadolinita y molibdenita pueden contener un poco de renio y es de esta última de sonde se extrae el renio a partir del polvo liberado en los fundidores de molibdeno. Aunque hubo alguna producción de molibdeno en los años posteriores a su descubrimiento, no fue hasta los años 50 que se volvió comercialmente rentable, cuando el uso del renio en catalizadores creó una demanda. La producción anual mundial está ahora alrededor de las 5 toneladas y las reservas de 86
  • 87. renio se estiman en 3500 toneladas, encontradas principalmente en menas de EEUU, Rusia y Chile. El renio es un metal plateado, normalmente producido como polvo gris. Bajo presión en el vacío y calentamiento en presencia de hidrógeno, es posible fabricar objetos de renio puro, aunque hay muy poca demanda de dichos objetos. El renio es añadido al wolframio y al molibdeno para formar aleaciones que son usadas para filamentos de hornos y lámparas. También se emplea en pares térmicos que pueden medir temperaturas de por encima de 2000 oC, y para contactos eléctricos que resisten arcos eléctricos. Ha sido usado ocasionalmente para platear joyas. El electroplateado con renio fue conseguido por primera vez en 1934 y se mostró que daba un depósito brillante y duro. Sin embargo, el metal es susceptible a la oxidación y su superficie necesita ser protegida por una capa de iridio. El renio también es usado como catalizador en la industria química, especialmente en procesos relacionados con la adición de hidrógeno gas a otras moléculas, y es particularmente valorado porque, al contrario que otros catalizadores, no es fácilmente desactivado por trazas de azufre y fósforo. Efectos del Renio sobre la salud Efectos potenciales sobre la salud: Puede causar irritación de los ojos. Puede causar irritación de la piel. El líquido puede provocar quemaduras en piel y ojos. Ingestión: Puede causar irritación del tracto respiratorio. Las propiedades toxicológicas de esta sustancia no han sido totalmente investigadas. Los vapores pueden provocar mareos o asfixia. Efectos ambientales del Renio No se ha encontrado información relativa a la toxicidad ambiental del renio. La abundancia del elemento en diferentes ambientes Universo% en 23% % En Sol el 23% % En los meteoritos N / A % De la corteza terrestre 5.5×10-7% % en los océanos 7.2×10-10% % En los seres humanos N / A Elemento Osmio (Os) Propiedades Químicas Nombre Osmio Número atómico 76 Valencia 2,3,4,6,8 87
  • 88. Estado de oxidación +4 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,28 Radio iónico (Å) 0,67 Radio atómico (Å) 1,35 Configuración electrónica [Xe]4f145d66s2 Primer potencial de ionización (eV) 8,77 Masa atómica (g/mol) 190,2 Densidad (g/ml) 22,6 Punto de ebullición (ºC) 5500 Punto de fusión (ºC) 3000 Descubridor Smithson Tennant en 1803 Osmio Elemento químico, símbolo Os, número atómico 76 y peso atómico 190.2. Es un metal duro, blanco, que aparece rara vez en la naturaleza. El osmio, al igual que otros metales como el platino, es activo catalíticamente. El tetróxido de osmio se emplea como reactivo orgánico y colorante para observar tejidos al microscopio. Las aleaciones de osmio con rodio, rutenio, iridio o platino se utilizan en plumines de estilográficas, puntas de compases, agujas fonográficas, contactos eléctricos y pivotes de instrumentos, debido a su extrema dureza y resistencia a la corrosión. La química del osmio es muy complicada por las muchas valencias exhibidas por el elemento y la tendencia de cada una de ellas a formar muchos iones complejos. El osmio es un metal muy duro y sus aleaciones son de gran resistencia. El osmio puro y las aleaciones en que predomina no se pueden trabajar, por lo que deben emplearse en forma fundida o mediante metalurgia de polvos. El tetracloruro de osmio, OsCl4, es un sólido negro insoluble en ácidos no oxidantes. El tetróxido de osmio, OsO4, es un sólido cristalino de color amarillo muy pálido con punto de fusión de 40ºC (104ºF) y punto de ebullición de 130ºC (266ºF); es el compuesto más importante del osmio. Este compuesto, muy venenoso, es soluble en agua y en tetracloruro de carbono. Es un agente oxidante poderoso. Efectos del Osmio sobre la salud El tetróxido de osmio, OsO4, es altamente tóxico. Concentraciones en el aire tan bajas como 10-7 g/m3 pueden provocar congestión pulmonar, daños cutáneos, y graves daños oculares. El óxido, en particular, debe ser manejado solamente por químicos debidamente cualificados. El tetróxido de osmio puede ser absorbido en el cuerpo por inhalación de su vapor, inhalación de su aerosol e ingestión. Riesgo de inhalación: Se puede alcanzar rápidamente una contaminación peligrosa en el aire por evaporación de esta sustancia a 20°C. Inhalación: Sensación de quemadura, tos, dolor de cabeza, respiración sibilante, falta de aliento, alteraciones visuales. Los síntomas pueden aparecer con retraso. Piel: Enrojecimiento, 88
  • 89. quemaduras cutáneas, dolor, decoloración cutánea, ampollas. Ojos: Enrojecimiento, dolor, visión borrosa, pérdida de visión, graves quemaduras profundas. Ingestión: Calambres abdominales, sensación de quemadura, conmoción o colapso. Riesgos químicos: El osmio se descompone en vapores de osmio productores de calor. El osmio es un fuerte oxidante y reacciona con combustibles y materiales reductores. Reacciona con el ácido hidroclórico para formas gas tóxico de cloro. Forma compuestos inestables con las bases. Efectos de la exposición a largo plazo: Lagrimeo. El osmio es corrosivo para los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La inhalación del osmio puede provocar edema pulmonar. La exposición a elevadas concentraciones puede resultar en la muerte. Los efectos pueden presentarse con retraso. Efectos de la exposición prolongada o repetida: El contacto repetido o prolongado con la piel puede causar dermatitis. Puede tener efectos en los riñones. Efectos ambientales del Osmio No se ha encontrado información relativa a los efectos del osmio sobre el medio ambiente. Sin embargo, se espera que su eco toxicidad sea muy baja debido a su fuerza como oxidante, lo que le hace ser fácilmente convertido en su dióxido, una forma del metal que es razonablemente inocua. La abundancia del elemento en diferentes ambientes % En el Universo 3×10-7% % En Sol 2×10-7% % En los meteoritos 0.000066% % De la corteza terrestre 1.8×10-7% % En los océanos N / A % En los seres humanos N / A Elemento Iridio (Ir) Propiedades Químicas Nombre Iridio Número atómico 77 Valencia 2,3,4,6 Estado de oxidación +4 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,37 Radio iónico (Å) 0,66 Radio atómico (Å) 1,36 Configuración electrónica [Xe]4f145d76s2 Primer potencial de ionización (eV) 9,25 89
  • 90. Masa atómica (g/mol) 192,2 Densidad (g/ml) 22,5 Punto de ebullición (ºC) 5300 Punto de fusión (ºC) 2454 Descubridor Smithson Tennant en 1804 Iridio Elemento químico, símbolo Ir, número atómico 77 y peso atómico 192.2. El iridio en estado libre es una sustancia metálica blanca y dura. El iridio tiene mucha menor resistencia a la oxidación que el platino o el rodio, pero mayor que el rutenio o el osmio. Aproximadamente a 600ºC (1110ºF) se forma una fina película de óxido adherente, IrO2. Es el único metal que puede utilizarse sin protección al aire hasta 2300ºC (4170ºF), con esperanza de vida. No lo ataca ningún ácido, incluyendo el agua regia, posee una fuerte tendencia a formar compuestos de coordinación. Los compuestos principales son el tricloruro de iridio, IrCl3, un compuesto de color verde e insoluble en agua; el cloruro de iridio (IV) y sodio, Na2IrCl6.6H2O, sólido cristalino de color negro soluble en agua; el cloruro de iridio (III) y sodio, Na3IrCl6.12H2O, un sólido cristalino de color verde oliva, soluble en agua, y el cloruro de iridio (IV) y amonio, (NH4)2IrCl6, sólido cristalino de color rojinegro, relativamente insoluble. Las propiedades especiales de iridio han llevado a aplicaciones especializadas, entre otras, crisoles para el crecimiento a alta temperatura de cristales para láser, termopares de iridio-rodio para muy altas temperaturas y revestimientos aplicados sobre otros materiales. Por lo general se mezcla con platino como base, ya que la aleación platino-iridio 30%, por ejemplo, es casi tan resistente a la corrosión como el iridio y es mucho más fácil de fabricar. Efectos del Iridio sobre la salud Altamente inflamable. Efectos potenciales sobre la salud: Ojos: Puede provocar irritación ocular. Piel: Bajo peligro de manejo industrial normal. Ingestión: Puede provocar irritación del tracto digestivo. Se espera que tenga un bajo peligro si es ingerido. Inhalación: Bajo peligro por su manejo industrial normal. Efectos ambientales del Iridio No permitir que el producto alcance las aguas del suelo, las reservas de agua o los sistemas de alcantarillado. El núcleo de la Tierra es rico en iridio. Se obtiene a partir de depósitos de grava con el platino 90
  • 91. Elemento Platino (Pt) Propiedades Químicas Nombre Platino Número atómico 78 Valencia 2,4 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 2,2 Radio covalente (Å) 1,28 Radio iónico (Å) 0,52 Radio atómico (Å) 1,38 Configuración electrónica [Xe]4f145d96s1 Primer potencial de ionización (eV) 9,03 Masa atómica (g/mol) 195,09 Densidad (g/ml) 21,4 Punto de ebullición (ºC) 4530 Punto de fusión (ºC) 1769 Descubridor Julius Scaliger en 1735 Platino Es un metal noble blanco, blando y dúctil. Los metales del grupo del platino (platino, paladio, iridio, rodio, osmio y rutenio) se encuentran ampliamente distribuidos sobre la tierra, pero su dilución extrema imposibilita su recuperación, excepto en circunstancias especiales. Los metales del grupo del platino se utilizan mucho en el campo de la química a causa de su actividad catalítica y de su baja reactividad. Como catalizador, el platino se emplea en las reacciones de hidrogenación, deshidrogenación, isomerización, ciclización, deshidratación, deshalogenación y oxidación. El platino no es afectado por la atmósfera aun en ambientes industriales con contenido de azufre. Conserva su brillantez y no exhibe película de óxido cuando se calienta, aunque se forma una película fina adherente debajo de los 450ºC (842ºF). El hidrógeno u otras atmósferas reductoras no son peligrosas para el platino a temperaturas elevadas. El platino puede ser maquinado en alambres finos y láminas delgadas y, por procesos especiales, en alambres extremadamente finos. El platino puede obtenerse en forma esponjosa por descomposición térmica del cloroplatinato de amonio o al reducirlo de una solución acuosa. En esta forma muestra un alto poder de absorción respecto a los gases, especialmente oxígeno, hidrógeno y monóxido de carbono. La alta actividad catalítica del platino está relacionada directamente con esta propiedad. El platino posee una fuerte tendencia a formar compuestos de coordinación. El dióxido de platino, PtO2, es un compuesto castaño oscuro insoluble, conocido comúnmente como catalizador de Adams. El cloruro de 91
  • 92. platino(II), PtCl2, es un sólido verde oliva insoluble en agua. El ácido cloroplatínico, H2PtCl6, es el compuesto de platino más importante. Efectos del Platino sobre la salud El Platino es un metal noble. Las concentraciones de platino en el suelo, agua y aire son mínimas. En algunos lugares los depósitos, puede ser encontrado que son muy ricos en platino, mayormente en Sur África, la Unión Soviética y Estados Unidos. El Platino es usado como componente de varios productos metálicos, como son los electrodos y este puede ser usado como catalizador en un número de reacciones químicas. Los enlaces del platino son a menudo aplicados en medicina para curar el cáncer. Los efectos sobre la salud del Platino están fuertemente ligados a la clase de enlace que estos forman y el nivel de exposición y la inmunidad de la persona que es expuesta. El Platino como metal no es muy peligroso, pero las sales de Platino pueden causar varios efectos sobre la salud, como son:  Alteración del ADN.  Cáncer.  Reacciones alérgicas de la piel y mucosas.  Daños en órganos, como es el intestino, riñones y la médula.  Daños en la audición. Finalmente, un peligro del Platino es que este puede causar la potenciación de toxicidad de otros productos químicos peligrosos en el cuerpo humano, como es el Selenio. Efectos ambientales del Platino La aplicación del platino en productos metálicos no es conocido que cause muchos problemas ambientales, pero sabemos que causa problemas de salud serios en el lugar de trabajo. El Platino es emitido al aire a través de los escapes de los coches que utilizan gasolina. Consecuentemente, los niveles de Platino en el aire pueden ser más altos en ciertas localizaciones, por ejemplo en garajes, en túneles y en terrenos de empresas de camiones. Los efectos del Platino sobre los animales y el ambiente posiblemente no hayan sido investigados todavía extensamente. La única cosa que conocemos es que el Platino se acumulará en las raíces de plantas después de ser tomado. Si se come raíces de plantas que contengan Platino puede hacer un daño en los animales y humanos, pero no está todavía claro. Los microorganismos pueden ser capaces de convertir las substancias de platino en sustancias más peligrosas en suelos, pero sobre este tema nosotros también tenemos poca información. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 5×10-7% % en el sol 9×10-7% % en meteoritos 0.000098% % en la corteza terrestre 3.7×10-6% % en los océanos N/A % en los humanos N/A 92
  • 93. Elemento Oro (Au) Propiedades Químicas Nombre Oro Número atómico 79 Valencia 1,3 Estado de oxidación +1 Electronegatividad 2,4 Radio covalente (Å) 1,50 Radio iónico (Å) 1,37 Radio atómico (Å) 1,44 Configuración electrónica [Xe]4f145d106s1 Primer potencial 9,29 de ionización (eV) Masa atómica (g/mol) 196,967 Densidad (g/ml) 19,3 Punto de ebullición (ºC) 2970 Punto de fusión (ºC) 1063 Descubridor 3000 AC Oro Elemento químico, símbolo Au, número atómico 79 y peso atómico 196.967; es un metal muy denso, blando y de color amarillo intenso. El oro se clasifica como metal pesado y noble; en el comercio es el más común de los metales preciosos. El cobre, la plata y el oro están en el mismo grupo en la tabla periódica. La fuente del símbolo químico, Au, es su nombre en latín aurum (amanecer radiante). Hay sólo un isótopo estable del oro, con número de masa 197. Usos: Cerca de tres cuartas partes de la producción mundial del oro se consume en joyería. Sus aplicaciones industriales, especialmente en electrónica, consumen 10-15%. El remanente está dividido entre los empleos médicos y dentales, acuñación y reservas para el gobierno y particulares. Las monedas y demás objetos decorativos de oro son en realidad aleaciones porque el metal es muy blando (2.5-3 en la escala de Mohs) para ser útil con un manejo frecuente. El 198Au radiactivo se utiliza en radiaciones medicinales, en diagnóstico y en algunas aplicaciones industriales como trazador. También se usa como trazador en el estudio del movimiento de sedimentos sobre el fondo oceánico y en los alrededores de los puertos. Las propiedades del oro hacia la energía radiante han permitido el desarrollo de reflectores eficientes para calentadores infrarrojos y hornos, así como para retención y enfoque de calor en procesos industriales. 93
  • 94. Localización: El oro se encuentra distribuido por todo el mundo, pero es muy escaso, de tal suerte que es un elemento raro. El agua de mar contiene concentraciones bajas de oro del orden de 10 partes de oro por billón de partes de agua. En el plancton o en el fondo marino se acumulan concentraciones superiores. En la actualidad, no existen procesos económicos adecuados para la extracción del oro marino. El oro metálico, o natural, y varios minerales telúricos son las únicas formas de oro presentes en la Tierra. El oro natural existe en las rocas y minerales de otros metales, especialmente en el cuarzo y la pirita, o puede estar disperso en arenas y gravas (oro de aluvión). Propiedades: La densidad del oro es 19,3 veces la del agua a 20ºC (68ºF), tal que 1 m3 de oro pesa cerca de 19 000 kg (1 pie3, unas 1200 libras). Las masas del oro, al igual que otros metales preciosos, se miden en la escala Troy, la cual contiene 12 onzas por libra. Se funde a 1063ºC (1947.97ºF) y ebulle a 2970ºC (5180ºF). Es algo volátil por debajo de su punto de ebullición. Es un buen conductor de calor y electricidad. Es el metal más dúctil y maleable. Pueden hacerse láminas transparentes, con espesor de 0.00001 mm con facilidad o estirarlo en alambres con pesos de 0.5 mg/m. Su calidad se expresa en la escala de finura como partes de oro puro por mil partes de metal total, o en la escala de quilate como partes de oro puro por 24 partes de metal total. El oro se disuelve con facilidad en mercurio para formar amalgamas. Es uno de los metales menos reactivos químicamente. No pierde lustre, ni se quema al aire. Es inerte en soluciones fuertemente alcalinas y en todos los ácidos puros, menos el ácido selénico. Compuestos: El oro puede tener valencia 1+ o 3+ en sus compuestos. La tendencia a formar complejos es tan fuerte que todos los compuestos de oxidación 3+ son complejos. Los compuestos del estado de oxidación 1+ no son muy estables y tienden a oxidarse al estado 3+ o reducirse a oro metálico. Todos los compuestos de cualquier estado de oxidación se reducen con facilidad. En sus complejos el oro forma enlaces más fácilmente y más estables con los halógenos y el azufre, menos estables con oxígeno y fósforo y muy débiles con nitrógeno. Los enlaces entre oro y carbono son normalmente estables, como en los complejos de cianuro y varios compuestos orgánicos. Efectos del Oro sobre la salud Efectos de la sobre-exposición: Inhalación: Puede provocar irritación si la exposición es prolongada o excesiva. Ingestión: No se esperan efectos adversos. Piel: Puede provocar irritación y reacción alérgica. Ojos: Puede provocar irritación Efectos ambientales del Oro La eco toxicidad del oro no ha sido evaluada. Sin embargo, se espera que la degradación del oro bajo condiciones aerobias sea muy pobre y no hay evidencia que sugiera que pueda crear problemas ecológicos al ser vertido en el medio. Ya que el oro es insoluble, se cree que tiene características mínimas de bioacumulación y biodisponibilidad. Abundancia del oro en diferentes ambientes % en el universo 6×10-8% % en el sol 1×10-7% % en los meteoritos 0.000017% 94
  • 95. % en la corteza terrestre 3.1×10-7% % en los océanos 5×10-9% % en los humanos 0.00001% Elemento Mercurio (Hg) Propiedades Químicas Nombre Mercurio Número atómico 80 Valencia 1,2 Estado de oxidación +2 Electronegatividad 1,9 Radio covalente (Å) 1,49 Radio iónico (Å) 1,10 Radio atómico (Å) 1,57 Configuración electrónica [Xe]4f145d106s2 Primer potencial 10,51 de ionización (eV) Masa atómica (g/mol) 200,59 Densidad (g/ml) 16,6 Punto de ebullición (ºC) 357 Punto de fusión (ºC) -38,4 Descubridor Los antiguos Mercurio Elemento químico, símbolo Hg, número atómico 80 y peso atómico 200.59. Es un líquido blanco plateado a temperatura ambiente (punto de fusión -38.4ºC o -37.46ºF); ebulle a 357ºC (675.05ºF) a presión atmosférica. Es un metal noble, soluble únicamente en soluciones oxidantes. El mercurio sólido es tan suave como el plomo. El metal y sus compuestos son muy tóxicos. El mercurio forma soluciones llamadas amalgamas con algunos metales (por ejemplo, oro, plata, platino, uranio, cobre, plomo, sodio y potasio). En sus compuestos, el mercurio se encuentra en los estados de oxidación 2+, 1+ y más bajos; por ejemplo, HgCl2, Hg2Cl2 o Hg3(AsF6)2. A menudo los átomos de mercurio presentan dos enlaces covalentes; por ejemplo, Cl-Hg-Cl o Cl-Hg-Hg-Cl. Algunas sales de mercurio(II), por ejemplo, Hg(NO3)2 o Hg(ClO4)2, son muy solubles en agua y por lo general están disociadas. Las soluciones acuosas de estas sales reaccionan como ácidos fuertes a causa de la hidrólisis que ocurre. Otras sales de mercurio(III), como HgCl2 o Hg(Cn)2, también se disuelven en agua, pero en solución sólo están poco disociadas. Hay compuestos en que los átomos de mercurio están directamente 95
  • 96. enlazados a átomos de carbono o de nitrógeno; por ejemplo, H3C-Hg-CH3 o H3C-CO-NH-Hg-NH-CO-CH3. En complejos, como K2(HgI4), a menudo tiene tres o cuatro enlaces. El mercurio metálico se usa en interruptores eléctricos como material líquido de contacto, como fluido de trabajo en bombas de difusión en técnicas de vacío, en la fabricación de rectificadores de vapor de mercurio, termómetros, barómetros, tacómetros y termostatos y en la manufactura de lámparas de vapor de mercurio. Se utiliza en amalgamas de plata para empastes de dientes. Los electrodos normales de calomel son importantes en electroquímica; se usan como electrodos de referencia en la medición de potenciales, en titulaciones potenciométricas y en la celda normal de Weston. El mercurio se encuentra comúnmente como su sulfuro HgS, con frecuencia como rojo de cinabrio y con menos abundancia como metalcinabrio negro. Un mineral menos común es el cloruro de mercurio(I). A veces los minerales de mercurio contienen gotas pequeñas de mercurio metálico. La tensión superficial de mercurio líquido es de 484 dinas/cm, seis veces mayor que la del agua en contacto con el aire. Por consiguiente, el mercurio no puede mojar ninguna superficie con la cual esté en contacto. En aire seco el mercurio metálico no se oxida, pero después de una larga exposición al aire húmedo, el metal se cubre con una película delgada de óxido. No se disuelve en ácido clorhídrico libre de aire o en ácido sulfúrico diluido, pero sí en ácidos oxidantes (ácido nítrico, ácido sulfúrico concentrado y agua regia). Efectos del Mercurio sobre la salud El Mercurio es un elemento que puede ser encontrado de forma natural en el medio ambiente. Puede ser encontrado en forma de metal, como sales de Mercurio o como Mercurio orgánico. El Mercurio metálico es usado en una variedad de productos de las casas, como barómetros, termómetros, bombillas fluorescentes. El Mercurio en estos mecanismos está atrapado y usualmente no causa ningún problema de salud. De cualquier manera, cuando un termómetro se rompe una exposición significativamente alta al Mercurio ocurre a través de la respiración, esto ocurrirá por un periodo de tiempo corto mientras este se evapora. Esto puede causar efectos dañinos, como daño a los nervios, al cerebro y riñones, irritación de los pulmones, irritación de los ojos, reacciones en la piel, vómitos y diarreas. El Mercurio no es encontrado de forma natural en los alimentos, pero este puede aparecer en la comida así como ser expandido en las cadenas alimentarias por pequeños organismos que son consumidos por los humanos, por ejemplo a través de los peces. Las concentraciones de Mercurio en los peces usualmente exceden en gran medida las concentraciones en el agua donde viven. Los productos de la cría de ganado pueden también contener eminentes cantidades de Mercurio. El Mercurio no es comúnmente encontrado en plantas, pero este puede entrar en los cuerpos humanos a través de vegetales y otros cultivos. Cuando espray que contienen Mercurio son aplicados en la agricultura. El Mercurio tiene un número de efectos sobre los humanos, que pueden ser todos simplificados en las siguientes principalmente:  Daño al sistema nervioso.  Daño a las funciones del cerebro.  Daño al ADN y cromosomas. 96
  • 97.  Reacciones alérgicas, irritación de la piel, cansancio, y dolor de cabeza  Efectos negativos en la reproducción, daño en el esperma, defectos de nacimientos y abortos. El daño a las funciones del cerebro pueden causar la degradación de la habilidad para aprender, cambios en la personalidad, temblores, cambios en la visión, sordera, incoordinación de músculos y pérdida de la memoria. Daño en el cromosoma y es conocido que causa mongolismo. Efectos ambientales del Mercurio El Mercurio entra en el ambiente como resultado de la ruptura de minerales de rocas y suelos a través de la exposición al viento y agua. La liberación de Mercurio desde fuentes naturales ha permanecido en el mismo nivel a través de los años. Todavía las concentraciones de Mercurio en el medioambiente están creciendo; esto es debido a la actividad humana. La mayoría del Mercurio liberado por las actividades humanas es liberado al aire, a través de la quema de productos fósiles, minería, fundiciones y combustión de residuos sólidos. Algunas formas de actividades humanas liberan Mercurio directamente al suelo o al agua, por ejemplo la aplicación de fertilizantes en la agricultura y los vertidos de aguas residuales industriales. Todo el Mercurio que es liberado al ambiente eventualmente terminará en suelos o aguas superficiales. El Mercurio del suelo puede acumularse en los champiñones. Aguas superficiales ácidas pueden contener significantes cantidades de Mercurio. Cuando los valores de pH están entre cinco y siete, las concentraciones de Mercurio en el agua se incrementarán debido a la movilización del Mercurio en el suelo. El Mercurio que ha alcanzado las aguas superficiales o suelos los microorganismos pueden convertirlo en metil mercurio, una substancia que puede ser absorbida rápidamente por la mayoría de los organismos y es conocido que daña al sistema nervioso. Los peces son organismos que absorben gran cantidad de metil mercurio de agua superficial cada día. Como consecuencia, el metil mercurio puede acumularse en peces y en las cadenas alimenticias de las que forman parte. Los efectos del Mercurio en los animales son daño en los riñones, trastornos en el estómago, daño en los intestinos, fallos en la reproducción y alteración del ADN. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo 1×10-7% % en el sol 2×10-6% % en meteoritos 0.000025% % en la corteza terrestre 6.7×10-6% % en los océanos 5×10-9% % en los humanos N/A 97
  • 98. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en el universo elemento % de abundancia Hf 0,00000007 Ta 0,000000008 W 0,00000005 Re 23 Os 0,0000003 Ir - Pt 0,0000005 Au 0,00000006 Hg 0,0000001 % de abundancia 25 20 15 % de abundancia 10 5 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 98
  • 99. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en el sol elemento % de abundancia Hf 0,0000001 Ta 0 W 0,0000004 Re 23 Os 0,0000002 Ir - Pt 0,0000009 Au 0,0000001 Hg 0,000002 % de abundancia 25 20 15 % de abundancia 10 5 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 99
  • 100. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los meteoritos elemento % de abundancia Hf 0,00001 Ta 0,000002 W 0,000012 Re 0 Os 0,000066 Ir - Pt 0,000098 Au 0,000017 Hg 0,000025 % de abundancia 0,00012 0,0001 0,00008 0,00006 % de abundancia 0,00004 0,00002 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 100
  • 101. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en la corteza terrestre elemento % de abundancia Hf 0,00033 Ta 0,00017 W 0,00011 Re 0,00000055 Os 0,00000018 Ir Pt 0,0000037 Au 0,00000031 Hg 0,00000017 % de abundancia 0,00035 0,0003 0,00025 0,0002 % de abundancia 0,00015 0,0001 0,00005 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 101
  • 102. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los océanos elemento % de abundancia Hf 8E-10 Ta 2E-10 W 0,000000012 Re 7,2E-10 Os 0 Ir Pt 0 Au 0,000000005 Hg 0,000000005 % de abundancia 1,4E-08 1,2E-08 1E-08 8E-09 % de abundancia 6E-09 4E-09 2E-09 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 102
  • 103. Gráfica que compara la abundancia de los elementos de la tercera serie de los metales de transición en los humanos elemento % de abundancia Hf 0 Ta 0 W 0 Re 0 Os 0 Ir Pt 0 Au 0,00001 Hg 0 % de abundancia 0,000012 0,00001 0,000008 0,000006 % de abundancia 0,000004 0,000002 0 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 103
  • 104. Elementos de la cuarta serie de los metales de transición 104
  • 105. Elemento Rutherfordio (Rf) Propiedades Químicas Nombre Rutherfordio Número atómico 104 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d27s2 Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) 261 Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Desconocido Rutherfordio Primer elemento después de la serie de los actínidos y el duodécimo elemento transuránico. En 1964 G. N. Flerov y colaboradores, en los laboratorios Dubna de la Unión Soviética, declararon ser los primeros en presentar la identificación del elemento 104, y un poco después sugirieron el nombre de Kurchatovio (símbolo Ku). El grupo de Dubna reclamó la preparación del elemento 104, número de masa 260, irradiando plutonio-242, con iones neón-22. En el laboratorio de Radiación Lawrence de la Universidad de California, en Berkeley, A. Ghiorso y colaboradores intentaron obtener confirmación adicional del descubrimiento de Dubna. Por 1969 el grupo de Berkeley tuvo, sin duda alguna, éxito en el descubrimiento incuestionable de dos isótopos emisores alfa del elemento 104 con número de masa 257 y 259, al bombardear 249Cf con proyectiles de 12C y 13C en el acelerador lineal de iones pesados de Berkeley (HILAC). Dado que el grupo de Berkeley concluyó que el descubrimiento del grupo de Dubna no fue válido, sugirió que el elemento 104 se nombrara Rutherfordio, con el símbolo Rf, en honor de Lord Rutherford. Efectos del Rutherfordio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. 105
  • 106. Efectos ambientales del Rutherfordio Debido a su vida media tan extremadamente corta (alrededor de 10 minutos), no existe razón para considerar los efectos del rutherfordio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Dubnio (Db) Propiedades Químicas Nombre Dubnio Número atómico 105 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d37s2 Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) 262 Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Albert Ghiorso en 1970 Dubnio Elemento químico sintetizado e identificado sin lugar a duda por primera vez por A. Ghiorso y colegas en marzo de 1970 en el Laboratorio de Radiación Lawrence, Berkeley (California), en el acelerador lineal de iones pesados (HILAC). El isótopo de Dubnio tiene una vida media de 1.6 segundos y decae emitiendo partículas alfa con energías de 9.06 (55%), 9.10 (25%) y 9.14 (20%) MeV. Tiene masa 262, de acuerdo con la identificación de Lawrencio 256 resultante, por dos métodos diferentes. 106
  • 107. Efectos del Dubnio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Dubnio Debido a su vida media tan extremadamente corta (alrededor de 34 segundos), no existe razón para considerar los efectos del dubnio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Seaborgio (Sg) Propiedades Químicas Nombre Seaborgio Número atómico 106 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d47s2 Potencial primero de ionización - (eV) Masa atómica (g/mol) (263) Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Albert Ghiorso en 1974 107
  • 108. Seaborgio Elemento con número atómico 106. Sintetizado e identificado en 1974; es el decimocuarto de los elementos transuránicos sintéticos. El descubrimiento del Seaborgio tuvo lugar casi simultáneamente en dos laboratorios nucleares muy distantes: el Lawrence de Berkeley, en la Universidad de California, y el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear de Dubna (cerca de Moscú). Se usaron dos aproximaciones diferentes e independientes en esta difícil realización, en que se bombardeó con iones pesados. Con base en su posición en la tabla periódica se espera que tenga propiedades análogas a las del tungsteno (número atómico 74). Efectos del Seaborgio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Seaborgio Debido a su vida media tan extremadamente corta (21 segundos), no existe razón para considerar los efectos del seaborgio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Bohrio (Bh) Propiedades Químicas Nombre Bohrio Número atómico 107 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d57s2 108
  • 109. Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) (262) Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Peter Armbruster Bohrio Elemento químico que se espera que tenga propiedades químicas semejantes a las del elemento renio. Fue sintetizado e identificado sin ambigüedad en 1981 por un equipo de Darmstadt, Alemania, equipo dirigido por P. Armbruster y G. Müzenberg. La reacción usada para producir el elemento fue propuesta y aplicada en 1976 por un grupo de Dubna (cerca de Moscú), que estaba bajo la guía de Yu. Organessian. Un blanco de 209Bi fue bombardeado por un haz de proyectiles de 54Cr. La mejor técnica para identificar un nuevo isótopo es su correlación genética con isótopos conocidos a través de una cadena de decaimiento radiactivo. En general, estas cadenas de decaimiento se interrumpen por fisión espontánea. Con el fin de aplicar el análisis de cadena de decaimiento deberían producirse aquellos isótopos que son más estables frente a la fisión espontánea, es decir, isótopos con números impares de protones y neutrones. Para hacer que estas pérdidas por fisión se mantengan pequeñas, debe producirse un núcleo con la mínima energía de excitación posible. En este aspecto, son ventajosas las reacciones en las que se utilizan compañeros de colisión relativamente simétricos y núcleos estrechamente enlazados de capa cerrada como el 209Bi y el 208Pb como blancos, y el 48Ca y el 50Ti como proyectiles. En el experimento de Darmstadt se encontraron seis cadenas de decaimiento. Todos los decaimientos pueden atribuirse al 262Bh, un núcleo impar producido en una reacción de un neutrón. El isótopo 262Bh decae por decaimiento de partícula alfa, con una vida media de unos 5ms. Ciertos experimentos de Dubna, llevados a cabo en 1983, establecieron la producción de 262Bh en la reacción 209Bi + 54Cr. Efectos del Bohrio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Bohrio Debido a su vida media tan extremadamente corta (0,44 segundos), no existe razón para considerar los efectos del bohrio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% 109
  • 110. % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Hassio (Hs) Propiedades Químicas Nombre Hassio Número atómico 108 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - Configuración electrónica [Rn]5f146d67s2 Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) (265) Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Peter Armbruster y Gottfried Munzenber en Descubridores 1984 Hassio Elemento químico que se espera tenga propiedades químicas similares a las del elemento osmio. Fue sintetizado e identificado en 1984 en Darmstadt, Alemania, por el mismo equipo que identificó por primera vez los elementos Bh y Mt. El isótopo 265Hs fue producido en una reacción de fusión bombardeando un blanco de 208Pb con un haz de proyectiles de 58Fe. Las mismas técnicas experimentales se emplearon en la búsqueda de los elementos Bh y Mt. El descubrimiento de los elementos Bh y Mt se hizo por la detección de isótopos con números impares de protones y neutrones. En esta región, los núcleos impar-impar muestran la mayor estabilidad contra la fisión. Los elementos con número atómico par son intrínsecamente menos estables contra la fisión espontánea que los elemento impares. Se esperaba que los isótopos del elemento Hs decayeran por fisión espontánea, lo que explica por qué el elemento Mt fue sintetizado antes que el elemento Hs. 110
  • 111. Como en el caso de los elementos Bh y Mt, el isótopo 265Hs fue producido por fusión en un canal de desexcitación de un neutrón. En este caso, el sistema compuesto fue el 266Hs. Nuevamente, el mecanismo de reacción fue la fusión en frío. El isótopo 265Hs tiene una vida media de alrededor de 2 ms y decae por la emisión de una partícula alfa de 10.36 MeV. Los experimentos realizados en Dubna se basaban en la existencia de cadenas alfa que llevaban a especies de vida más larga. Estas cadenas fueron observadas directamente en los experimentos de Darmstadt. Suponer dichas cadenas para el 263Hs y el 264Hs, así como para el 265Hs, sugiere que la existencia de estos isótopos del elemento sea muy probable. Los nuevos elementos Bh a Mt se estabilizan por efectos de capa contra la fisión espontánea por 15 órdenes de magnitud, cuando se comparan con gotas líquidas del mismo volumen. Es posible que esta estabilidad especial ocurra porque estos núcleos prefieran una forma de salchicha, que se ha predicho que es la más favorable para ellos, desde el punto de vista energético. Efectos del Hassio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Hassio Debido a su vida media tan extremadamente corta (12 minutos), no existe razón para considerar los efectos del hassio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% % en los meteoritos 0% % en la corteza terrestre 0% % en los océanos 0% % en los humanos 0% Elemento Meitnerio (Mt) Propiedades Químicas Nombre Meitnerio Número atómico 109 Valencia - Estado de oxidación - Electronegatividad - Radio covalente (Å) - Radio iónico (Å) - Radio atómico (Å) - 111
  • 112. Configuración electrónica [Rn]5f146d77s2 Primer potencial de ionización (eV) - Masa atómica (g/mol) 266 Densidad (g/ml) - Punto de ebullición (ºC) - Punto de fusión (ºC) - Descubridor Heavy Ion Research Laboratory en 1982 Meitnerio Elemento que se espera sea químicamente similar al elemento iridio. Se ha producido un átomo y se ha observado su decaimiento en la reacción de fusión entre el 58Fe y el 209Bi. Este experimento fue llevado a cabo en 1982 por el mismo equipo alemán que descubrió el elemento Bh, usando las mismas técnicas. Se usó una dosis total de 7x1017 iones para bombardear capas delgadas de bismuto, durante un tiempo de irradiación de 250 h. La energía de excitación del sistema compuesto se ajusta bien a la sistemática para un canal de reacción de un neutrón que lleve al isótopo 266Mt de acuerdo con la asignación que se desprende de sus propiedades de decaimiento por partícula alfa (11.1 MeV) está dentro de lo esperado a partir de la sistemática de las energías de decaimiento por partícula alfa. Se ha estimado una vida media de entre 2 y 20 ms. La sección transversal para una producción es extremadamente pequeña (aproximadamente 10-39 m2). De cada 1011 encuentros nucleares, aparentemente sólo uno lleva a la producción de un átomo de elemento Mt. Sin embargo, la probabilidad de producir el evento observado aleatoriamente es de 10-18. Aun con un solo átomo encontrado, se puede considerar que la existencia del elemento Mt es muy probable. Yu. Ts. Oranessian y su equipo de Dubna repitieron el experimento de Darmstadt en 1984, con una dosis de irradiación diez veces más alta. Se separó químicamente el nucleído 246Cf, un emisor alfa con una vida media de 1.5 días y el séptimo miembro de la cadena de decaimiento. Se registró que había siete decaimientos alfa que eran compatibles con la energía de decaimiento y la vida media del 246Cf. Además, se observó un evento de fisión del 258Rf. Así, la formación de este isótopo 266Mt ha sido confirmada de manera indirecta. Efectos del Meitnerio sobre la salud Al ser tan inestable, cualquier cantidad formada se descompondrá en otros elementos con tanta rapidez que no existe razón para estudiar sus efectos en la salud humana. Efectos ambientales del Meitnerio Debido a su vida media tan extremadamente corta (3,8 milisegundos), no existe razón para considerar los efectos del meitnerio en el medio ambiente. Abundancia del elemento en diferentes ambientes % en el universo N/A % en el sol 0% 112
  • 113. Conclusiones  Cuando los metales de transición se combinan con elementos más electronegativos, el estado de oxidación mas bajo en todos ellos con excepción del Cu es 2+.  A la mayoría de elementos de la tabla periódica se les es más fácil regalar y compartir electrones de carga positiva pero a los elementos de transición se les es más fácil robar electrones de carga negativa o positiva.  Todos los elementos de transición de la tabla periódica de los elementos son metales los cuales pueden llegar a formar óxidos, oxísales, hidruros y complejos químicos además todos tienen importancia a nivel industrial, medica joyería, energía nuclear y en la electrónica. . 113
  • 114. Bibliografía  Tabla Periódica de los Elementos. Edigol Ediciones. 1ª edición. Idioma Español. 21x29 cm.  Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2006). Química inorgánica. (2 ed.). united kingdom: Pearson Prentice Hall.  http://citationmachine.net/index2.php?reqstyleid=2&mode=form&reqsrcid=APAWebPage.  K. F. Purcell, J.C. Kotz, Química Inorgánica, Reverté, Barcelona, l979.  N. H. Greeenwood, A. Earnshow, The chemistry of the elements, Pergamon Press, Oxford, l984.  A.F. Wells, Structural Inorganic Chemistry, Clarendon Press, Oxford, 4ª Ed., l.985. Traducción al español: Reverté, l983.  Adams, D.M. y Raynor, J.B.; Química Inorgánica Práctica Avanzada; Reverté, 1966.  Marr, G. y Rockett, B.W.; Practical Inorganic Chemistry; Van Nostrand, 1972.  Petrucci, R.H., Harwood, W.S. y Herring, F.G.; Química General, 8ª ed.; Pearson/Prentice Hall, 2003.  Riesenfeld, E.H.; Prácticas de Química Inorgánica, 14ª ed.; Labor, 1943.  Shriver&Atkins; Química Inorgánica, 4ª ed.; McGraw-Hill, 2006.  Brauer, G.; Química Inorgánica Preparativa; Reverté, 1958.  Brown, T. (2004). Química: La Ciencia Central. México: Prentice Hall.  Raymond, C. (2010). Química. México: Mc Graw Hill.  Whitten, K. Química General. México: Mc Graw Hill.  Adams, D.M. y Raynor, J.B.; Química Inorgánica Práctica Avanzada; Reverté, 1966.  Celis, M. Gutiérrez de; Prácticas de Química Inorgánica; SAETA, 1942.  Dodd, R.E. y Robinson, P.L.; Química Inorgánica Experimental; Reverté, 1965.  Grubitsch, H.; Química Inorgánica Experimental; Aguilar, 1959. 114
  • 116. Glosario Actínidos: metales de transición interna que se ubican en el séptimo periodo de la tabla. Alcalinos: metales del grupo 1 de la tabla periódica. Alcalino térreos: metales del grupo 2 de la tabla periódica. Aniones: átomos con carga eléctrica positiva. Berilio: cuarto elemento de la tabla periódica, posee Z=4. Bloque: división de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos. Estos son: s, p, d, f. Cationes: átomos con carga eléctrica positiva. Configuración electrónica: distribución de los electrones en la corteza del átomo en sus distintos niveles y subniveles. Configuración electrónica abreviada: configuración electrónica del gas noble anterior más lo falta para cumplir la configuración electrónica del elemento dado. Deuterio: átomo formado por un neutrón y un protón. Diagrama atómico: representación grafica de un átomo que muestra la composición de su núcleo y cantidad de electrones por nivel. Dúctiles: materiales que se pueden trabajar para formar hilos o alambres. Electronegativos: átomos que tienden a ganar electrones. Electropositivos: átomos que tienden a ganar electrones. Electrones de Valencia: electrones del último nivel de energía de un átomo. Elementos químicos: sustancia pura que no puede descomponerse en otras más simples. Grupo local: conjunto de unas 40 galaxias en la que se encuentra la Vía Láctea. Grupos: conjunto de elementos químicos que tienen la misma cantidad de electrones en el Guía de laboratorio LABORATORIO DE ELEMENTOS DE TRANSICIÓN Y ORGANOMETÁLICOS PRÁCTICA No. X TENDENCIAS DE REACTIVIDAD EN LOS ELEMENTOS DE LA PRIMERA SERIE DE TRANSICIÓN I. OBJETIVO Que el alumno relacione las propiedades teóricas estudiadas con las propiedades que presentan los compuestos de metales de transición en el laboratorio, observando mediante reacciones las diferencias en reactividad de algunos elementos de transición, para tratar de establecer una correlación entre los mismos. II. FUNDAMENTO La tabla periódica está construida agrupando a los elementos en grupos o familias, en donde cada elemento perteneciente a alguno de ellos se localiza en un periodo diferente, dependiendo de su configuración electrónica. Aun cuando el estudio de los elementos de transición puede abordarse a partir del grupo al que pertenecen una serie de ellos, ha resultado más conveniente hacerlo por periodos, considerando que de esta forma la variación de propiedades físicas y químicas es sistemática y puede aportar información para relacionar y sistematizar el comportamiento de los elementos. Propiedades como capacidad de coordinación, poder oxidante o reductor de sus 116
  • 117. compuestos, propiedades ácido-base, presencia de propiedades magnéticas, color de compuestos de coordinación y tendencias en reactividad son algunos de los factores que experimentalmente pueden obtenerse, y entonces relacionarlas con la configuración electrónica y la ubicación de estos elementos en la tabla. MATERIAL Y REACTIVOS Mechero Bunsen Sulfato de cobalto 0.1 M Pinzas para tubo de ensaye Sulfato de níquel 0.1 M Tubos de ensaye Sulfato de zinc 0.1 M Gradilla Hidróxido de sodio 3 M Pipetas graduadas Hidróxido de amonio 3 M Cloruro de amonio Hidróxido de potasio Sulfato de manganeso 0.1 M Agua destilada Sulfato de fierro 0.1 M IV. PROCEDIMIENTO SOLUCIONES DE LOS IONES: Se prepara 1mL de cada una de las soluciones que se indican a continuación: Sulfatos 0.1 M de Mn(II), Fe (II), Co(II), Ni(II) y Zn(II). Se calienta cada solución hasta inicio de ebullición para reducir la concentración de oxígeno disuelto y después se procura agitarlas lo menos posible. OPERATORIA: Agregar 1mL de hidróxido de sodio 3 M a cada alícuota. Después de una rápida agitación, se dejan reposar las mezclas hasta que desaparezca el aspecto turbio. Anote la apariencia de las mezclas, (1) inmediatamente, (2) después de 15minutos, y (3) después de al menos hora y media. Observe los cambios que sucedan y anótelos. A otra serie de tubos agregue 1mL de hidróxido de amonio 3 M, y después de mezclar agregue aproximadamente 0.2g de cloruro de amonio, anotando cualquier tendencia en la formación de soluciones claras. Con otra serie de tubos agregue aproximadamente 1g de hidróxido de potasio a cada una de las soluciones. Caliente la mezcla a 55-60°C con agitación. Diluya cada mezcla con dos veces su volumen de agua. Realice observaciones (1) inmediatamente, (2)después de 15 minutos, y (3) después de al menos hora y media. Observe los cambios que sucedan y anótelos. Con la ayuda de sus observaciones y libros de texto, conteste el siguiente: V. CUESTIONARIO: 1. Señale la tendencia en facilidad de reacción para los metales de la primera serie de transición analizados, proponiendo el tipo de compuestos formados. 2. Señale la tendencia en formación de los complejos para los iones de la primera serie de transición 3. Explique las tendencias obtenidas en términos de potencial de ionización y configuración electrónica u otras propiedades 117
  • 119. . 119