INSTITUTO
“ MILPA ALTA II ”
QUÍMICA
PROFESOR:
ANDY MISAEL GALVAN DURAN
ALUMNO:
GALINDO CALDIÑO ABRAHAM
GRUPO:
2SIS2
Características de la clasificación periódica moderna
de los elementos.
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INDICE
"ELEMENTOS QUÍMICOS Y SU CLASIFICACIÓN"
2.1
Características de la clasificación periódica moderna de los elementos.
2.1.1 Tabla
periódica larga y Tabla cuántica.
2.2 Propiedades
atómicas y su variación periódica.
2.2.1 Carga
nuclear efectiva.
2.2.2 Radio
atómico, radio covalente, radio iónico.
2.2.3 Energía de
ionización.
2.2.4 Afinidad
electrónica.
2.2.5 Número de
oxidación.
2.2.6
Electronegatividad.
2.3 Aplicación:
Impacto económico o ambiental de
algunos
elementos.
2.3.1 Abundancia
de los elementos en la naturaleza.
2.3.2 Elementos
de importancia económica.
2.3.3 Elementos
contaminantes.
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Características de la clasificación periódica moderna
de los elementos.
La primera clasificación
sistemática de los elementos tuvo su origen en los estudios sobre
electroquímica realizados por Berzeliuz, quien los dividió en metales y no
metales.
En 1817, J.W. Dobereiner presento
una clasificación basada en las propiedades químicas y físicas de los
elementos. Encontró la existencia de triadas de elementos, al observar el
comportamiento semejante entre tres elementos, y hallo que el elemento central
posees un peso atómico muy aproximado al promedio de los pesos de los otros
dos, por ejemplo la triada de cloro, bromo y yodo.
En 1862, el geologo frances Beguyer de Chancurtois hizo una
distribución de los elementos ordenándolos, por sus pesos atómicos, en una
línea enrollada helicoidalmente conocida como tornillo telúrico, los elementos
que tienen propiedades semejantes quedan alineados horizontalmente .
En 1864, el químico ingles J. Newlands observo que al
agregar los elementos en orden creciente a sus masas atómicas , el octavo
elemento tenia propiedades semejantes al primero. Dicha ley se le conoce como
ley de las octavas.
La famosa tabla
que Mendeleiev publicaba
en 1869 en su libro "Los principios de la Química" proponía una
ordenación de similar aspecto a la que los químicos emplean en la actualidad.
Clasificó los 60 elementos conocidos hasta entonces, predijo la existencia de
otros 10 aún desconocidos, y llegó a pronosticar algunas características de los
elementos aún pendientes de descubrir. Nadie prestó especial atención a su
tabla hasta que empezaron a descubrirse elementos predichos por él. Con la
aparición del espectroscopio se descubrieron el galio, por Lecoq De Boisbandren,
el escandio, por Cleve, y el germanio, por Winkler.
El trabajo de Moseley ofrecía
un método para determinar exactamente cuántos puestos vacantes quedaban en la
Tabla Periódica. Una vez descubierto, los químicos pasaron a usar el número
atómico, en lugar del peso atómico, como principio básico de ordenación de la
Tabla. El cambio eliminó muchos de los problemas pendientes en la disposición
de los elementos.
La tabla periódica representa una de las ideas más extraordinarias de la
ciencia moderna, ya que dio un orden a la Química y durante casi 200 años de
vida, ha sabido adaptarse y madurar sin apenas variaciones.
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TABLA PERIODICA
TABLA PERIODICA
La clasificación de los elementos basada en su número
atómico dio como resultado la tabla periódica moderna, de Alfred
Werner,
actualmente conocida como tabla periódica larga. Esta tabla está integrada por
todos los elementos encontrados en la naturaleza, así como los obtenidos
artificialmente (sintéticos) en el laboratorio, y se encuentran acomodados en
función de la estructura electrónica de sus átomos, observándose un acomodó
progresivo de los electrones de Valencia en los niveles de energía (periodos).
Los elementos que presentan configuraciones electrónicas externas similares,
quedan agrupados en columnas verticales llamadas familias o grupos. Podemos
distinguir que en ella se encuentran ubicados también por clases de elementos,
pesados, grupos o familias y bloques.
CLASES
DE ELEMENTOS
Cuando
los elementos se clasifican de acuerdo a sus características físicas y
químicas, se forman dos grandes grupos: metales y no metales. Además, existe un tercer
conjunto de elementos que se caracterizan por la indefinición de sus propiedades
ubicadas entre los metales y no metales, llamados metaloides o semimetales.
Metales.
Los
metales son reconocidos por sus propiedades físicas, como el brillo metálico,
conductividad eléctrica y térmica, la dureza, la ductibilidad y la maleabilidad.
En los metales del mismo periodo es mas reactivo el que tiene un número menor
de electrones en su capa externa. Comparando al sodio y al aluminio, que se
encuentran en el periodo dos, el sodio es mas reactivo porque tiene un electrón
de Valencia y el aluminio tiene tres, pues es más fácil ceder un electrón que
dos o más.
Na 1s2,2s2,2p6,3s1
----------------------> Capa externa 1 electrón de
Valencia
Al 1s2, 2s2, 2p6, 3s2,
3p1
----------------------> Capa
externa 3 electrones de Valencia
Como se
observa en la tabla, casi el 80% de los elementos se clasifican como metales
No metales.
Los no metales son elementos que tienden a
ganar electrones para completar su capa externa (capa de Valencia) con ocho y,
así, lograr una configuración estable de gas noble. Son mas reactivos los de
menor número atómico, porque en este caso la distancia entre el núcleo y los electrones de su ultima orbita es menor y,
por lo tanto, la fuerza de atracción del núcleo hacia los electrones de
otros elementos es mayor. Así, en el grupo de los halógenos el mas reactivo es
el flúor, con numero atómico 9, y el menos reactivo es el yodo, con numero atómico 53; ya
que aunque los dos tienen siete electro-nes en su capa de Valencia (ns2,
np5), los del fluor son atraídos con mayor fuerza, por estar más
cerca del núcleo (nivel 2), que los del yodo, que está en el nivel 5.
Metaloides
Los elementos boro
(B), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As), antimonio (Sb), telurio (Te) y
polonio (Po), que se encuentran abajo y arriba de la Iínea en escalera que
divide a los metales de los no metales, se denominan metaloides porque sus
propiedades son intermedias entre los metales y los no metales; por ejemplo,
conducen la corriente eléctrica, pero no al grado de los metales.
PERIODO
En la tabla periodica, los elementos se encuentran
ordenados en lineas horizontales . Son siete en total y hay cortos y
largos. Cada periodo comienza con un metal activo y termina con un
gas noble, haciendo el recorrido de izquierda a derecha . Cabe señalar que en
un periodo el numero atomico aumenta en sentido del recorrido.
SIMBOLO
DE LOS ELEMENTOS
Se llama elemento a la sustancia que no puede
descomponer en otra mas sencilla por metodos quimicos . Cada elemento esta
representado en la tabla periodiaca mediante un simbolo.
Berzelius fue el primero en utilizar la
simbología moderna, propuso que a todos los elementos se les diera un símbolo
tomando la primera letra de su nombre. Cuando había dos o mas elementos cuyo
nombre comenzaba la misma letra , se añadía una segunda letra del nombre
, en otros casos se utilizaba la raíz latina del elemento. En la escritura de
los símbolos la primera letra siempre es mayúscula y la segunda es minúscula.
CONSTRUCCION DE TABLA PERIODICA CON BASE EN LA CONFIGURACION
ELECTRONICA.
Los elementos están ordenados en la tabla
periódica conforme su número atómico y el tipo de subnivel en el que se
encuentra colocado su ultimo electrón (electrón diferencial).
Los números atómicos de los elementos
conocidos hasta ahora solo permiten ocupar orbítales de los subniveles s, p, d,
y f., debido a esto, la tabla periódica de los elementos se divide en cuatro
bloques: bloque s, bloques p, bloques d y bloques f.
Los elementos que forman los bloques s y p se
llaman representativos, y conforme las familias de los subgrupos A. Los
elementos de la familia IA y IIA tienen su electrón diferencial en el orbital
de un subnivel s y de la familia IIIA , hasta VIIIA , en el subnivel p.
El conjunto de los elementos con
electrón diferencial situado en el subnivel d, forma los grupos o familias B y
se denomina de transición.
Los elementos del bloque f que forman la
serie del actinio y lantano tienen sus electrón diferencial colocado en un
orbital de subnivel f y reciben el nombre de tierras raras o de transicion interna.
GRUPOS
O FAMILIAS
Son conjuntos de
elementos que tienen propiedades químicas muy similares. Están colocados en 18
columnas verticales y se identifican con números romanos del I al VIII. Se
encuentran divididos en grupos A y B. A los elementos de los grupos A, del IA
al VIIA, se les llama elementos representativos, y a los de los grupos B,
elementos de transición.
Nombres
de las Familias o Grupos Representativos
Grupo
I Metales
Alcalinos
Grupo
II Metales
Alcalinotérreos
Grupo
III Familia
del boro
Grupo
IV Familia
del carbono
Grupo
V Familia
del nitrógeno
Grupo
VI Familia
del oxígeno o calcógenos
Grupo
VII Familia
de los halógenos
GrupoVIII Gases
nobles o inertes
Grupo IA
Los elementos que
pertenecen a este grupo son conocidos como metales alcalinos. Todos son suaves y brillantes
(exceptuando al hidrogeno, que es un no metal muy reactivos con el aire y el
agua; por ello, no se encuentran libres en la naturaleza y cuando se logran
aislar, para evitar que reaccionen, se deben conservar sumergidos en ciertos
líquidos, como por ejemplo aceites o éter de petróleo. Reaccionan con los
elementos del grupo VIIA, formando compuestos iónicos.
Su
configuración electrónica exterior es (ns1); tienden a perder este electrón y a
quedar con numero de oxidación de +1. Estos metales son los más
electropositivos. El francio, que es el último elemento de este grupo, es
radiactivo.
En la tabla periódica se
coloca al hidrogeno en este grupo debido al único electrón que posee; es un
elemento gaseoso y sus propiedades no son las mismas que las del resto de los
metales alcalinos.
Grupo
IIA
Estos elementos
presentan ciertas propiedades similares a los metales alcalinos, pero son un
poco menos reactivos y se les conoce como metales alcalinotérreos. Con el oxigeno del aire forman
óxidos, y reaccionan con los elementos del grupo VIIA (halógenos) formando
sales.
Tienen completo su orbital s en
su capa externa (ns2) y tienden a perder estos electrones tomando la
configuración del gas noble que les antecede; por ello, su número de oxidación
es de +2.
La reactividad de estos
metales aumenta al desplazarse de arriba hacia abajo en el grupo; por ejemplo,
el berilio y el magnesio reaccionan con el oxigeno formando óxidos solo a temperaturas
elevadas, mientras que el calcio, el estroncio y el bario lo hacen a
temperatura ambiente. El radio, al igual que el francio, del grupo anterior, es
un elemento radiactivo.
Grupo
IIIA
Este grupo está
formado por el boro, el aluminio, el galio, el indio y el talio. El boro es un
metaloide, y de los cuatro elementos metálicos restantes, tal vez el más
importante por sus propiedades y abundancia es el aluminio, el cual, al
combinarse con el oxigeno, forma una cubierta que impide cualquier reacción
posterior; por ello, este metal es empleado en la elaboración de artículos y
materiales estructurales.
La configuración electrónica
externa que presentan es (ns2np1). Estos elementos forman también
compuestos moleculares, que son característicos de los no metales; esto se
explica por la configuración electrónica que presentan y por su ubicación en la
tabla, ya que al desplazarse de izquierda a derecha en la tabla periódica, el
carácter metálico de los elementos representativos empieza a perderse
gradualmente.
Grupo IVA
El carbono es un no
metal y es el elemento que encabeza este grupo, al que también se le conoce
como la familia del carbono; los
dos elementos siguientes, el silicio y el germanio, son metaloides; estos tres
primeros elementos forman compuestos de carácter covalente. El estaño y el
plomo, elementos que finalizan este grupo, son metales.
La configuración electrónica
externa de los elementos de este grupo es (ns2np2). La tendencia que presentan en la
disminución de sus puntos de fusión y ebullición, del silicio hasta el plomo,
indica que el carácter metálico de los elementos de este grupo va en aumento.
Sin
duda, el mas importante de este grupo es el carbono, que da origen a todos los
compuestos orgánicos; es decir, la química de la vida. El silicio es un
elemento muy abundante en la corteza terrestre y es utilizado con frecuencia en
la fabricación de "chips" de microcomputadoras. El germanio, por ser
un semiconductor de la corriente eléctrica, es empleado en la manufactura de
transistores; y los dos últimos, el plomo y el estaño, tienen usos típicos de
los metales.
Grupo VA
Este grupo se conoce
como familia del nitrógeno. Está compuesto por el nitrógeno
y el fósforo, que son no metales; el arsénico y el antimonio, que son
metaloides; y por el bismuto, que es un metal. Por lo mismo, este grupo
presenta una variación muy notoria en las propiedades físicas y químicas de sus
elementos.
La configuración electrónica externa
que presentan es (ns2np3). El nitrógeno, que existe en forma de
gas diatónica, es un no metal, importante como compuesto principal de la
atmósfera terrestre (alrededor del 78%), y es vital para las plantas y los
animales. El fósforo es un no metal sólido de importancia biológica que al
reaccionar con el oxigeno del aire arde violentamente con desprendimiento de
grandes cantidades de calor.
Grupo
VIA
Forma la familia del oxigeno y
está constituido por oxigeno, azufre y selenio, que son no metales; así como
telurio y polonio, que son metaloides.
La configuración electrónica externa que
presentan es (ns2np4). Tienen
la tendencia a aceptar dos electrones para completar su última capa y formar
compuestos iónicos con muchos metales.
Los elementos de
este grupo reaccionan con los no metales de otros grupos, formando compuestos
moleculares, especialmente el oxigeno, que se encuentra en el aire en forma de
molécula diatónica (O2) y de ozono (O3). Además, es muy reactivo, ya que forma
compuestos con casi todos los elementos. Es necesario para la combustión y
esencial para la vida.
Grupo
VIIA
Así como los metales
alcalinos, los elementos del grupo VIIA o halógenos muestran
gran similitud química entre ellos. Los elementos de este grupo son no metales
y existen como moléculas diatónicas en su estado elemental. Los halógenos son
elementos muy reactivos a temperatura ambiente; el bromo es líquido y el yodo
sólido. Sin embargo, el astatine es un elemento radiactivo y se conoce poco
acerca de sus propiedades.
La configuración
electrónica externa que presentan es (ns2np5) y tienden a ganar un electrón para
completar su ultima capa. Por su alta reactividad no se encuentran en estado
puro en la naturaleza; a los aniones que forman al ganar un electrón se les
conoce como halogenuros o haluros. Forman compuestos iónicos con los metales
alcalinos o alcalinotérreos, y compuestos moleculares entre ellos o con los
otros no metales.
Grupo
VIIIA o grupo cero
En este grupo se
encuentran los gases nobles: helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón. Tienen
su ultima capa electo6nica completa (ns2np6), excepto
el helio, cuya única capa es (1s2), que también está completa; por ello, su
tendencia a combinarse entre ellos o con otros elementos es poca o casi nula.
Las energías de ionización de estos elementos están entre las más altas y no
presentan tendencia a ganar electrones; debido a esto, durante muchos años se
les llamo gases inertes, pues se pensaba que no reaccionaban. En la actualidad,
se han logrado sintetizar algunos compuestos, pero comúnmente se emplean como
gases puros.
El helio es el más ligero.
Comparado con el aire, tiene la séptima parte de su peso; por lo tanto, tiene
un poder de elevación considerable. Otro gas de este grupo, el argón, es un
excelente conductor del calor, y se utiliza en bulbos de luz y soldadura de
magnesio para evitar la oxidación.
Grupos B
A
los elementos que pertenecen a los grupos B en la tabla periódica, se les
conoce como elementos de transición; un elemento de transición
es aquel que tiene parcial-mente ocupado su orbital d o f. Se encuentran
ubicados en los periodos 4, 5, 6 y 7; los ubicados en el periodo 6 comprenden a
la serie de los lantánidos, y los del periodo 7, a la de los actínidos; a estas
dos series se les conoce como metales de transición interna.
METALES
DE TRANSICION
Los metales de
transición se localizan en la parte central de la tabla periódica y se les
identifica con facilidad mediante un número romano seguido de la letra
"b" en muchas tablas. No hay que olvidar, sin embargo, que ciertas
tablas periódicas emplean un sistema distinto de rótulos, en el que los primeros
grupos de metales de transición están marcados como grupos "a" y los
dos últimos grupos de metales de transición se identifican como grupos
"b". Otras tablas no emplean la designación de "a" o
"b".
METALES
DE TRANSICIÓN INTERNOS
Las dos filas de la
parte inferior de la tabla periódica se conocen como metales de transición
internos. Localiza el lantano con el numero atómico 57. La serie de elementos
que siguen al lantano (los elementos con número atómico del 58 al 71) se
conocen como los lantánidos. Estos elementos tienen dos electrones externos en
el subnivel 6s, más electrones adicionales en el subnivel 4f. De manera
similar, la serie de elementos que siguen al actino (los elementos con número
atómico del 90 al 103) se conocen como actínidos, que tienen dos electrones
externos en el subnivel 7s, más electrones adicionales en el subnivel 5f. En el
pasado, a los elementos de transición internos se les llamaba "tierras
raras", pero esta no era una buena clasificación, pues la mayor parte no
son tan raros como algunos otros elementos son, sin embargo muy difícil de
separar.
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PROPIEDADES ATÓMICAS Y SU VARIACIÓN
PERIODICA
Este tema
trata sobre las variaciones periódicas en las propiedades físicas y
comportamiento químico de los elementos.
· Carga nuclear
· Radio atómico
· Radio iónico
· Potencial de ionización
· Afinidad Electrónica
· Electronegatividad
Carga
Nuclear Efectiva:
La
definición de carga nuclear nos da la oportunidad de entender los efectos de
protección sobre las propiedades periódicas.
Radio
Atómico:
Muchas
propiedades físicas como la densidad, puntos de ebullición y de fusión tienen
relación con el tamaño del átomo, la densidad electrónica se extiende mas allá
del núcleo por lo cual se piensa en el tamaño atómico como el volumen que
contiene cerca de 90% de la densidad electrónica alrededor del núcleo.
Al
querer dar más detalles se proporciona el tamaño del átomo en términos de
radio atómico, siendo esta la mitad de la distancia entre dos núcleos de dos
átomos.
Átomos
unidos entre sí en una red tridimensional: su radio es solo la mitad de la
distancia de un núcleo a otro de dos átomos vecinos.
Elementos
existentes como moléculas diatómicas simples: su radio será la mitad de la
distancias entre núcleos de dos átomos de una molécula.
Radio
Iónico:
Es el radio de
los cationes y aniones. Se mide por difracción de rayos X.
El radio
iónico afecta propiedades químicas y físicas de los compuestos iónicos.
Un átomo
neutro que se convierte en un ion, se espera que cambie su radio, si forma un
anión el radio aumenta (por la carga nuclear es constante pero la repulsión
resultante aumenta la nube electrónica).
Potencial de
ionización:
Existe
una relación entre la configuración electrónica y el comportamiento químico. La
estabilidad de los electrones es reflejada en la energía de ionización de los
átomos.
La
energía de ionización es la energía mínima es expresada en kj/mol, Esta
es la cantidad de energía necesaria para separar un mol de electrones de un mol
de átomos en estado gaseoso.
Afinidad Electrónica:
Es la
capacidad de un átomo de aceptar uno o más electrones, Es un cambio de
energía que sucede cuando un átomo en estado gaseoso acepta un
electrón en forma de anión.
Electronegatividad:
Es la
capacidad que tiene un átomo para atraer electrones. De la misma manera que la
afinidad electrónica y la energía de ionización, la electronegatividad aumenta
hacia arriba y ala derecha en la tabla periódica.
Número de oxidación.
Carga eléctrica formal que se asigna a un
átomo en un compuesto.
El número de oxidación presupone que hay
enlaces iónicos entre átomos unidos por enlace covalente. Su variación en una
reacción química indica la existencia de un proceso de oxidación-reducción.
Se puede definir como el número de cargas que
habría que asignar a cada uno de los átomos de los distintos elementos que
forman un compuesto, si todos ellos pasaran al estado de iones. Así, el número
de oxidación de cualquier elemento en estado natural (atómico o molecular) es
cero, y el de un ion es igual a su carga. En los compuestos covalentes, los
pares de electrones se asignan al átomo más electronegativo de los dos que los
comparten, y así ambos se consideran iones, quedando con número de oxidación negativo
el átomo más electronegativo y con número de oxidación positivo el menos electronegativo.
El oxígeno tiene número de oxidación -2, excepto en los peróxidos, que tiene
-1. El hidrógeno combinado con elementos más electronegativos tiene de número
de oxidación +1, y -1 cuando se combina con elementos menos electronegativos.
Electronegatividad.
La electronegatividad de un elemento es la
capacidad que tiene un átomo de dicho elemento para atraer hacia sí los
electrones, cuando forma parte de un compuesto. Si un átomo tiene una gran
tendencia a atraer electrones se dice que es muy electronegativo (como los
elementos próximos al flúor) y si su tendencia es a perder esos electrones se dice
que es muy electropositivo (como los elementos alcalinos). La
electronegatividad tiene numerosas aplicaciones tanto en las energías de enlaces,
como en las predicciones de la polaridad de los enlaces y las moléculas y,
también, en la racionalización de los tipos de reacciones que pueden
experimentar las especies químicas.
Tendencia que presenta un átomo a atraer
electrones de otro cuando forma parte de un compuesto. Si un átomo atrae
fuertemente electrones, se dice que es altamente electronegativo, por el contrario,
si no atrae fuertemente electrones el átomo es poco electronegativo. Cabe
destacar, que cuando un átomo pierde fácilmente sus electrones, este es
denominado “electropositivo”. La electronegatividad posee relevancia en el momento
de determinar la polaridad de una molécula o enlace, así como el agua (H2O) es polar,
en base a la diferencia de electronegatividad entre Hidrógeno y Oxígeno.
En la tabla periódica la electronegatividad
aumenta de izquierda a derecha en un período y de abajo hacia arriba en un
grupo.
Abundancia de los Elementos en la naturaleza
El número de elementos que existen en la
naturaleza es de 92 pero pueden añadirse algunos elementos obtenidos
artificialmente, que hacen un total de 118, de los cuales los metales
representan un 75% y el resto no metales, pero que tienen una gran importancia económica.
Los elementos metálicos más comunes son los
siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo,
cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, manganeso,
mercurio, molibdeno, níquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio,
plata, sodio, tantalio, talio, torio, estaño, titanio, volframio, uranio,
vanadio y zinc.
La mayor parte de los elementos son sólidos a
temperatura ambiente, dos de ellos (mercurio y bromo) son líquidos y el resto
son gases. Pocos elementos se encuentran en la naturaleza en estado libre (no
combinados), entre ellos el oxígeno, nitrógeno; los gases nobles (helio, neón,
argón, kriptón, xenón y radón); azufre, cobre plata y oro. Los más de los
elementos se encuentran en la naturaleza combinados con otros elementos
formando compuestos.
Los átomos de un elemento tienen el mismo
número atómico, pero no necesariamente el mismo peso atómico. Los átomos con el
mismo número atómico, pero diferentes pesos, se llaman isótopos. Todos los
elementos tienen isótopos, aunque en ciertos casos sólo se conocen los isótopos
sintéticos. Muchos de los isótopos de los diferentes elementos son inestables,
o radiactivos, y por ende se desintegran para forma átomos estables, del mismo
elemento o de algún otro.
Se cree que los elementos químicos son
resultado de la síntesis por procesos de fusión a muy altas temperaturas (en el
orden de los 100 000 000ºC o 180 000 000ºF y superiores).
La fusión de las partículas nucleares simples
(protones y neutrones) lleva primero a núcleos atómicos como el helio y luego a
los núcleos más pesados y complejos de los elementos ligeros (litio, boro,
berilio y así sucesivamente). Los átomos de helio bombardean a los átomos de
elementos ligeros y producen neutrones. Los neutrones son capturados por los
núcleos de los elementos y producen otros más pesados. Estos dos procesos
-fusión de protones y captura de neutrones- son los procesos principales con que
se forman los elementos químicos.
Se han sintetizado varios elementos presentes
solamente en trazas o ausentes en la naturaleza. Son el tecnecio, prometio,
astatinio, francio y todos los elementos con números atómicos superiores a 92.
La abundancia de los elementos en las rocas
de la Tierra, la Tierra en general, los meteoritos, el sistema solar, las
galaxias o todo el universo, corresponde al promedio de las cantidades
relativas de los elementos químicos presentes o, en otras palabreas, a la composición
química promedio. La abundancia de los elementos está dada por el número de
átomos de un elemento de referencia. El silicio comúnmente se toma como el elemento
de referencia en el estudio de la composición de la Tierra y los meteoritos, y
los datos están dados en átomos por 106 átomos de silicio. Los resultados de
las determinaciones astronómicas de la composición del Sol y las estrellas con
frecuencia se expresan en átomos por 1010 átomos de hidrógeno. Los análisis
químicos ordinarios, entre ellos las técnicas avanzadas para estudios de trazas
de elementos (tales como activación neutrónica o dilución isotópica), sirven
para determinar la composición de rocas y meteoritos. La composición del Sol y
las estrellas puede obtenerse de análisis espectroscópicos cuantitativos. Los
elementos más abundantes en la superficie de la Tierra son oxígeno, silicio,
magnesio, calcio, aluminio, así como el hierro. En el universo, el hidrógeno y
el helio constituyen más del 95% de la materia total.
La composición isotópica de los elementos es
casi la misma en todo el material terrestre y en los meteoritos. La abundancia
nuclear de los isótopos se puede calcular de la composición isotópica de un
elemento y de su abundancia cósmica.
Los valores de abundancia nuclear muestran
una clara correlación con ciertas propiedades nucleares, y puede suponerse que
son una buena aproximación de la distribución del rendimiento original del
proceso termonuclear que provocó la formación de los elementos. Los valores
empíricos de abundancia pueden así servir de base para consideraciones teóricas
acerca del origen de la materia y del universo y han conducido a la siguiente
conclusión: no existe un mecanismo único y simple por el cual puedan haberse
formado los elementos, con su composición isotópica observada. La materia del cosmos
parece ser una mezcla de material formado en diferentes condiciones y tipos de procesos
nucleares.
La distribución de los elementos químicos en
las principales zonas de la Tierra (corteza, manto, núcleo) depende de la
historia remota y de la evolución subsecuente tanto de la Tierra como del
sistema solar. Dado que estos eventos ocurrieron hace largo tiempo y nohay
evidencia directa de lo que en realidad sucedió, hay mucha especulación en la explicación
actual de la distribución de los elementos en las principales zonas de la
Tierra.
Antes de que evolucionara el sistema
proto-solar para formar el Sol y los planetas probablemente fue una gran nube
de gas, polvo y alguna otra materia en forma de lente y girando.
El interior de esta nube, contraída y
calentada en un inicio por atracción gravitacional, elevó su temperatura y
presión lo suficiente para iniciar las reacciones nucleares, generando luz y
calor. La materia en los remolinos dentro de las zonas periféricas de la nube,
con el tiempo coalesció y formó los planetas individuales. Porciones de
elementos ligeros más volátiles (como N, C, O e H) escaparon del interior más
caliente del sistema y fueron enriquecidos en los grandes planetas externos menos
densos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). Los elementos más pesados, menos
volátiles (como Ca, Na, Ng, Al, Si, K, Fe, Ni y S), tendieron a permanecer
cerca del centro del sistema y fueron enriquecidos en los pequeños planetas
internos más densos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte).
Se piensa que el crecimiento de la Tierra fue
de una nube cuya composición era muy parecida a la del tipo de los meteoritos
rugosos conocidos como condritas. La proto-Tierra fue probablemente homogénea,
esferoide, sin zonas delimitadas, de composición aproximadamente condrítica.
Según la hipótesis de una Tierra sin zonas
bien delimitadas y el modelo condrítico, la aleación Ni-Fe formó el núcleo, y
las fases remanentes formaron el manto. En una época muy remota de su historia
(hace 4-5 x 109 años) es probable que tuviera principalmente forma sólida. La
mayoría de los estudiosos de la Tierra suponen que un calentamiento posterior,
debido a la contracción adiabática y decaimiento radiactivo, originó un extenso
fenómeno de fusión, la aleación Ni-Fe, su fundió inicialmente; por su mayor
densidad, la aleación se mantuvo en su posición y formó el núcleo. Este evento
se conoce como la catástrofe del hierro. Al continuar la fusión habría creado
tres líquidos inmiscibles; silicatos, sulfuros y aleaciones. Los silicatos, sulfuros
y otros compuestos remanentes podrían haber formado el manto que rodea el
núcleo.
La nueva capa oceánica, compuesta
principalmente de rocas basálticas, daría lugar a los arrecifes de alta mar
(centros de difusión) por medio de una fusión parcial del manto. En relación
con el manto, la corteza basáltica está enriquecida en Si, Al, Ca, Na, K y un
gran número de elementos iónicos litófilos; pero es pobre en Mg, Fe y ciertos
metales de transición (del grupo VIII en particular). El proceso de fusión parcial
de la parte superior del manto y la ascensión del magma formaron una nueva
corteza, y puede ser el mecanismo dominante para la concentración de los elementos
que enriquecieron la capa de la corteza a expensas del manto.
La fusión parcial también ocurrió dentro de
la corteza continental, provocando a la formación y ascenso de magmas
comparativamente ricos en elementos del manto, y pobre en relación con los
elementos de las rocas de las que provienen los magmas.
Éstos tienden a moverse hacia arriba con el
tiempo, solidificándose en ocasiones y formando parte de la corteza continental
con diversas zonas, una superior (sial), teniendo una composición granítica, y
una inferior (sima), de composición desconocida, probablemente parecida a la
del basalto. La corteza granítica superior es aún más abundante en elementos de
la corteza. Modificaciones posteriores de la corteza continental superior pueden
ocurrir a través de procesos como la sedimentación climática, el metamorfismo y
la diferenciación ígnea.
Serie de elementos que comienza con el
actinio (número atómico 89) y que incluye el torio, protactinio, uranio y los
elementos transuránicos hasta el laurencio (número atómico 103). Estos
elementos tienen gran parecido químico con los lantánidos, o tierras raras, elementos
de números atómicos 57 a 71. Sus números atómicos, nombres y símbolos químicos
son: 89, actinio (Ac), el elemento prototipo, algunas veces no se incluye como un
miembro real de la serie; 90, torio (Th); 91, protacnio (Pa); 92, uranio (U);
93, neptunio (Np); 94, plutonio (Pu); 95, americio (Am); 96, curio (Cm); 97,
berkelio (Bk); 98, californio (Cf); 99, einsteinio (Es); 100, fermio (Fm); 101,
mendelevio (Md); 102, nobelio (No); 103,laurencio (Lr).
A excepción del torio y el uranio, los
actínidos no están presentes en la naturaleza en cantidades apreciables. Los
elementos transuránicos se descubrieron e investigaron como resultado de sus
síntesis en reacciones nucleares. Todos son radiactivos, y con excepción del
torio y el uranio, incluso en pequeñas cantidades, deben manejarse con precauciones
especiales.
La mayor parte de los actínidos tienen lo
siguiente en común: cationes trivalentes que forman iones complejos y quelatos
orgánicos; los sulfatos, nitratos, halogenuros, percloratos y sulfuros correspondientes
son solubles, mientras que los fluoruros y oxalatos son insolubles en ácidos.
Elementos químicos con los siguientes números
atómicos y nombres: 23, vanadio, V; 41, niobio, Nb; 73, tántalo, Ta; 24, cromo,
Cr; 42, molibdeno, Mo; 74, tungsteno, W; 25, manganeso, Mn; 43, tecnecio, Tc y
75, renio, Re. Estos elementos son un subgrupo integrante de los grupos V, VI y
VII de la tabla periódica, respectivamente. En estado elemental todos son
metales de alta densidad, alto punto de fusión y baja volatilidad. La clasificación
como elementos metaloácidos se refiere al hecho de que sus óxidos reaccionan
con el agua para producir soluciones ligeramente ácidas, en contraste con el comportamiento
más usual de los óxidos de otros metales que dan soluciones básicas.
Elementos que aparecen en la naturaleza sin
combinarse con otros. Además de los gases libres de la atmósfera, existen
alrededor de 20 elementos que se encuentran bajo la forma de minerales en
estado nativo. Éstos se dividen en metales, semi-metales y no metales.
El oro, la plata, el cobre y el platino son
los más importantes entre los metales, y cada uno de ellos se ha encontrado en
ciertas localidades en forma lo suficientemente abundante para que se exploten
como si fueran minas. Otros metales menos comunes son los del grupo del
platino, plomo, mercurio, tantalio, estaño y zinc. El hierro nativo se
encuentra, en escasas cantidades, lo mismo como hierro terrestre que como
procedente de meteoritos.
Los semi-metales nativos pueden dividirse en:
1) el grupo del arsénico, que incluye al arsénico, antimonio y bismuto, y 2) el
grupo del telurio, que incluye el telurio y el selenio.
Los no metales nativos son el azufre y el
carbón en sus formas de grafito y diamante. El azufre nativo es la fuente
industrial principal de este elemento.
Al grupo de 17 elementos químicos, con
números atómicos 21, 39 y 57-71, se le conoce con el nombre de tierras raras;
el nombre lantánidos se reserva para los elementos del 58 a 71. El nombre de
tierras raras es inapropiado, porque no son ni raras ni tierras.
La mayor parte de las primeras aplicaciones
de las tierras raras aprovecharon sus propiedades comunes, utilizándose
principalmente en las industrias del vidrio, cerámica, de alumbrado y
metalurgia. Hoy, estas aplicaciones se sirven de una cantidad muy considerable
de la mezcla de tierras raras tal como se obtienen del mineral, aunque algunas
veces esta mezcla se complementa con la adición de cerio o se eliminan algunas de
sus fracciones de lantano o cerio.
Estos elementos presentan espectros muy
complejos, y los óxidos mezclados, cuando se calientan, dan una luz blanca
intensa parecida a la luz solar, propiedad que encuentra su aplicación en arcos
con núcleo de carbón, como los que se emplean en la industria del cine.
Los metales de las tierras raras tienen gran
afinidad por los elementos no metálicos; por ejemplo, hidrógeno, carbono,
nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo y halogenuros.
Cantidades considerables de las mezclas de
metales raros se reducen a metales, como el "misch metal", y estas
aleaciones se utilizan en la industria metalúrgica. Las aleaciones de cerio y
las mezclas de tierras raras se emplean en la manufactura de piedras de encendedor.
Las tierras raras se utilizan también en la industria del petróleo como catalizador.
Granates de itrio y aluminio (YAG) se emplean en el comercio de joyería como
diamantes artificiales.
Aunque las tierras raras están ampliamente
distribuidas en la naturaleza, por lo general se encuentran en concentración
baja, y sólo existen en alta concentración en las mezclas de cierto número de
minerales. La abundancia relativa de las diferentes tierras raras en algunas
rocas, formaciones geológicas, astrofísicos y cosmólogos.
Los elementos de las tierras raras son
metales que poseen propiedades individuales particulares. Muchas de las
propiedades de los metales de las tierras raras y de las mezclas indican que
son muy sensibles a la temperatura y la presión. También son diferentes cuando
consideramos las medidas entre los ejes cristalinos de los metales; por ejemplo,
la conductividad eléctrica, la constante de elasticidad, etc. Las tierras raras
forman sales orgánicas con ciertos compuestos quelato-orgánicos. Esto quelatos,
que han reemplazado parte del agua alrededor de los iones, aumenta las diferencias
en las propiedades entre cada elemento de las tierras raras, lo que se ha
aprovechado en los métodos modernos de separación por intercambio iónico.
En términos amplios, son los elementos con
número atómico del 21-31, 39-49 y 71-81. En la clasificación más estricta de
los elementos de transición, preferida por muchos químicos, incluyen sólo los
elementos de número atómico 22-28, 40-46 y 72 al 78. Todos los elementos de
esta clasificación tienen uno o más electrones en la subcapa parcialmente llena
y tienen, por lo menos, un estado de oxidación bien conocido.
Todos los elementos de transición son metales
y, en general, se caracterizan por sus elevadas densidades, altos puntos de
fusión y bajas presiones de vapor. En el mismo subgrupo, estas propiedades
tienden a aumentar con el incremento del peso atómico. La facilidad para forma
enlaces metálicos se demuestra por la existencia de una gran variedad de
aleaciones entre diferentes metales de transición.
Los elementos de transición incluyen la mayor
parte de los metales de mayor importancia económica, como el hierro, níquel y
zinc, que son relativamente abundantes por una parte, y, por otra, los metales
para acuñación, cobre, plata y oro. También se incluyen elementos raros y poco
conocidos, como el renio y el tecnecio, el cual no se encuentra en la Tierra en
forma natural, aunque sí en pequeñas cantidades como producto de fisión nuclear.
En sus compuestos, los elementos de
transición tienden a exhibir valencias múltiples; la valencia máxima tiende a
incrementarse de 3+ en la serie (Sc, Y, Lu) a 8+ en el quinto miembro (Mn, Re).
Una de las características más importantes de los elementos de transición es la
facilidad con que forman iones complejos y estables. Las características que
contribuyen a esta capacidad son la elevada relación carga-radio y la
disponibilidad de sus orbitales d parcialmente llenos, los cuales pueden ser
utilizados para forma enlaces. La mayor parte de los iones y compuesto de los metales
de transición son coloridos, y muchos de ellos paramagnéticos. Tanto el color
como el paramagnetismo se relacionan con la presencia de electrones
desapareados en la subcapa d. Por su capacidad para aceptar electrones en los
orbitales d desocupados, los elementos de transición y sus compuestos exhiben
con frecuencia propiedades catalíticas.
Por lo general, las propiedades de los
elementos de transición son intermedias entre los llamados elementos
representativos, en que las subcapas están completamente ocupadas por
electrones (elementos alcalinos; halógenos), y los interiores o elementos de transición
f, en que los orbitales de las subcapas desempeñan un papel mucho menos importante
en las propiedades químicas.
Elementos sintéticos con números atómicos
superiores al del uranio (número atómico 92).
Son miembros de los actínidos, desde el
neptunio (número atómico 93) hasta el laurencio (número atómico 103) y los
elementos transactínidos (con números atómicos superiores a 103).
El concepto de peso atómico en el sentido que
se da a los elementos naturales no es aplicable a los elementos transuránicos,
ya que la composición isotópica de cualquier muestra depende de su fuente. En
la mayor parte de los casos el empleo de número de masa del isótopo de mayor
vida media en combinación con una evaluación de su disponibilidad ha sido
adecuado. Buenas elecciones en el momento actual son: neptunio, 237; plutonio,
242; americio, 243; curio, 248; berkelio, 249; californio, 250; einstenio, 254;
fermio, 257; mendelevio, 258; nobelio, 259; laurencio, 260; rutherfordio
(elemento 104), 261; hafnio (elemento 105), 262 y elemento 106, 263.
Los actínidos son químicamente similares y
tienen gran semejanza química con loslantánidos o tierras raras (números
atómicos 51-71). Los transactínidos, con números atómicos 104-118, deben ser
colocados en una tabla periódica ampliada debajo del periodo de elementos
comenzando con el hafnio, número atómico 72, y terminando con el radón, número
atómico 86. Esta disposición permite predecir las propiedades químicas de estos
elementos y sugiere que tendrán una analogía química, elemento por elemento,
con los que aparecen inmediatamente arriba de ellos en la tabla periódica.
Los transuránicos, incluyendo hasta al fermio
(número atómico 100), se producen en grandes cantidades por medio de la captura
sucesiva de electrones en los reactores nucleares. El rendimiento disminuye con
el incremento del número atómico y el más pesado que se produce en cantidades
apreciables es el einstenio (número 99). Muchos Página 75 otros isótopos se
obtienen por bombardeo de isótopos blanco pesados con proyectiles atómicos
cargados en aceleradores; más allá del fermio todos los elementos se obtienen por
bombardeo de iones pesados.
Se predice que los transactínidos que siguen
al elemento 106 tendrán una vida media muy corta, pero consideraciones teóricas
sugieren una estabilidad nuclear mayor, si se comparan con los elementos
precedentes y sucesivos, para una gama de elementos situados alrededor de los
números atómicos 110, 115 o 120 a causa de la estabilidad predicha por
Derivarse De Capas Nucleares Cerradas.
Elementos de Importancia económica
Combustibles y carburantes.
Los combustibles son cuerpos capaces de
combinarse con él oxigeno con desprendimiento de calor. Los productos de la
combustión son generalmente gaseosos.
Por razones practicas, la combustión no debe
ser ni muy rápida ni demasiado lenta.
Puede hacerse una distinción entre los
combustibles quemados en los hogares y los carburantes utilizados en los
motores de explosión; aunque todos los carburantes pueden ser empleados como
combustibles, no ocurre lo mismo a la viceversa.
Clasificación y utilización de los
combustibles:
Los distintos combustibles y carburantes
utilizados pueden ser: sólidos, líquidos o gaseosos.
Combustibles sólidos.
Carbones naturales:
Los carbones naturales proceden de la
transformación lenta, fuera del contacto con el aire, de grandes masas
vegetales acumuladas en ciertas regiones durante las épocas geológicas. El
proceso de carbonización, en unos casos, muy antiguo, además de que influyen
otros factores, como las condiciones del medio ambiente y el tipo de vegetal original.
Se han emitido numerosas teorías para explicar la formación de las minas de carbón,
pero ninguna es totalmente satisfactoria.
Madera:
La madera se utiliza sobre todo en la
calefacción domestica. En los hogares industriales, salvo en los países en que
es muy abundante, no suele emplearse.
Combustibles líquidos.
Petróleo:
Se encuentra en ciertas regiones del globo
(Estados Unidos, Venezuela, U.R.S.S., etc.) en yacimientos subterráneos, se
extrae haciendo perforaciones que pueden alcanzar los 7000 m de profundidad. Él
petróleo bruto, que contiene agua y arena, es llevado a unos recipientes de
decantación; si no se refina en el lugar de extracción, es transportado por medio
de tuberías de acero estirado, de un diámetro interior de 5 a 35 cm, que son
los llamados oleoductos o pipelines.
El petróleo bruto, líquido de aspecto muy
variable, es una mezcla extremadamente compleja de numerosos hidrocarburos, con
pequeñas cantidades de otras sustancias.
Según su origen, predominan los hidrocarburos
saturados o los hidrocarburos cíclicos; pero en todos los petróleos los dos
tipos de hidrocarburos existen en proporciones muy variables.
Combustibles gaseosos.
Gas natural:
En el interior de la corteza terrestre
existen bolsas que contienen cantidades importantes de gases combustibles cuyo
origen es probablemente análogo al de los petróleos. La presión de estos gases
suele ser elevada, lo cual permite su distribución económica a regiones
extensas. Están constituidos principalmente por metano, con pequeñas cantidades
de butano, y aun por hidrocarburos líquidos. Estos, una vez extraídos, constituyen
un buen manantial de gasolina.
Butano y Propano:
Se extraen del petróleo bruto, en el que se
encuentran disueltos. También se originan en las diversas operaciones del
tratamiento de los petróleos. Son fácilmente licuables a una presión baja y
pueden transportarse en estado liquido en recipientes metálicos ligeros.
Son utilizados como gases domésticos en las
regiones donde no existe distribución de gas del alumbrado.
Hidrógeno:
El hidrógeno puro, generalmente producido por
electrólisis del agua, no se utiliza como combustible más que en soldadura
autógena y en la fabricación de piedras preciosas sintéticas. En este caso es
irreemplazable: como no contiene carbono, no existe el peligro de que altere la
transparencia de las piedras.
Acetileno:
Se obtiene por acción del agua sobre el
carburo de calcio. Da una llama muy caliente y muy brillante. Se emplea en
soldadura y para el alumbrado; pero estas son aplicaciones accesorias: el
acetileno es, sobre todo, un intermediario importante en numerosas síntesis químicas
industriales
Elementos Contaminantes
PLOMO:
El plomo se encuentra en la naturaleza en
forma de carbonato, y de sulfato, casi todo el plomo del comercio se obtiene
del sulfuro que constituye el mineral galena.
Se trata de un metal color gris, pesado,
blando y poco resistente a la tracción. Recién cortado presenta una superficie
brillante que expuesta al aire, se empaña rápidamente por oxidación; la capa
opaca de oxido lo protege de un ulterior ataque.
El plomo reacciona muy lentamente con el
ácido clorhídrico, y el ácido sulfúrico y frío apenas lo ataca, por formarse
sulfato insoluble que lo preserva de su acción ulterior. El plomo puesto en
contacto con agua dura se recubre de una capa protectora de sales insolubles,
como sulfato, bicarbonato básico o fosfato. El agua destilada y la de lluvia,
que no contienen substancias disueltas capaces de formar esta película, atacan
el metal a causa del oxigeno que llevan disuelto, y forman hidróxido de plomo,
algo soluble.
Los compuestos solubles de plomo son
venenosos, y por lo tanto, los tubos de plomo para conducir agua potable solo
pueden utilizarse con seguridad si el agua es algo dura.
El plomo se usa para fabricar tubos de
cañerías y revestir cables eléctricos. También se usan las instalaciones de
ácido sulfúrico y en acumuladores de plomo.
Los vapores de plomo son los causantes de una
gran enfermedad llamada saturnismo, caracterizada entre otros síntomas por
anorexia, constipación pertinaz, anemia parálisis muscular, insomnio, angustia
etc. Suele afectar a mineros que extraen plomo, a tipógrafos a pintores y a
quienes fabrican acumuladores.
Existen diferencias importantes en la
epidemiología, manifestaciones clínicas de la intoxicación por el plomo en los
niños y adultos.
En los niños, la enfermedad debe ser debida a
la malacia o pica (perversión del apetito que lleva al niño a ingerir cosas
impropias para la nutrición) o mordisque de objetos decorados con pinturas que
contienen plomo.Página 78
En los adultos, la intoxicación por plomo es
comúnmente de origen profesional aunque raras veces puede ser causada por el
consumo de bebidas o alimentos contaminados.
Los síntomas en los niños son: dolor
abdominal, vómitos, somnolencia, irritabilidad, debilidad o convulsiones; coma,
signos de elevación de la presión intracraneal.
En los adultos: anorexia, estreñimiento,
molestias, intestinales, debilidad, fatiga, dolor de cabeza, palidez. En los
casos graves puede haber espasmos abdominales. La línea del plomo solo puede
aparecer cuando es deficiencia de la higiene de la boca.
ARSÉNICO:
El arsénico se encuentra libre en la naturaleza,
y también combinado en diversos minerales: rejalgar, rojo, oropimente,
amarillo, mispiquel O pirita arsenical, cobaltina y arseniosita. El trióxido de
arsénico se obtiene tostando minerales de arsénico; él oxida sublima y se recoge
como polvo blanco en la chimenea.
El arsénico es un sólido quebradizo,
cristalino, de color gris de acero. Sublima fácilmente, formando vapores amarillos
tóxicos de olor alacio. El arsénico existe en tres formas alotrópicas: gris
cristalinas, amarilla cristalinas y negra amorfa.
La variedad amarilla es análoga al fósforo
blanco. La variedad gris se parece estructuralmente al fósforo violeta.
El arsénico es relativamente inerte a las
temperaturas ordinarias, pero calentado al aire arde como llama azulada
produciendo nubes blancas del trióxido sólido.
Aunque todos los compuestos solubles de
arsénico son venenosos, algunos tienen uso en medicina. Los que lo consumen
adquieren cierta tolerancia al mismo y pueden tomar mayores cantidades de las
que otras personas no habituadas.
Los compuestos de arsénico se utilizan en
agricultura en pulverizaciones y baños para ganado, con el fin de destruir
insectos y parásitos.
Los síntomas de la ingestión de arsénico son:
Sabor metálico, dolor urente en esófago y
estomago, dolores cólicos, vómitos y diarrea profusa con heces de agua de
arroz”. Seguida de deposiciones sanguilonentas, depresión, sed intensa,
sequedad de boca y garganta, sensación de constricción en la garganta, olor
aliaceo del aliento y las heces, vértigo, cefalea central, calambres
musculares, piel fría, viscosa; Pulso pequeño, rápido y débil; extremidades
frías, cianosis, Página 79respiración anhelante, estupor, colapso circulatorio,
convulsiones, coma erupciones cutáneas, oliguria, albuminuria, hematuria.
ESTAÑO:
Se halla en la naturaleza en una proporción
ponderal algo superior al 0,003% y suele presentarse combinado, especialmente
bajo la forma de oxido o casiterita, muy abundante en Bolivia, Indonesia, y
Malacia.
El estaño es un metal blanco, mas blando que
el cinc, pero más duro que el plomo. A 200°C se vuelve muy quebradizo y puede
pulverizarse.
El estaño se usa como recubrimiento protector
del hierro en la hojalata. La hojalata se emplea para fabricar botes y objetos
similares.
Asimismo se usa el estaño en la fabricación
de aleaciones, tales como el hombre (cobre, ¡estaño), metal de soldar (estaño,
plomo), y metal de imprenta(estaño, plomo y antimonio.
Las aleaciones ricas en estaño se utilizan
para elaborar el metal antifricción (metal blanco), con el que se recubre la
cara interior de los cojinetes. La aleación con el plomo constituye la base de
las denominadas soldaduras blandas.
El óxido estánico son discretamente nocivos,
y en caso de inhalación de fuertes dosis se puede producir un aumento de
temperaturas; la inhalación repetida suele causar una neuropatía.
El cloruro estánico puede producir irritación
bronquial y enema pulmonar.
Los derivados orgánicos del estaño son muy
tóxicos, pueden causar un cuadro de agitación y delirio al que siguen con
frecuencia un estado de coma con hipertensión endocraneana.
MERCURIO:
Se encuentra nativo en la naturaleza en
algunos casos, pero su mineral más abundante es el cinabrio. Solo representa
0,5 ppm de la corteza terrestre.
Es el único metal que, a las temperaturas
ordinarias, adopta el estado líquido.
No se oxida en el aire a temperaturas
ordinarias, pero se combina lentamente con el oxígeno cuando se mantiene en la
atmósfera cerca de su punto de ebullición. Por su inactividad general y su
reducida presión de vapor, se emplean bombas de vacío, y en el laboratorio,
para confinar gases.
A elevadas temperaturas, el vapor de mercurio
conduce la corriente eléctrica.
El mercurio forma con muchos metales
amalgamas, liquidas cuando la proporción del otro metal es pequeña, pero
pastosas y hasta sólidas al aumentar dicha proporción. Las amalgamas de estaño,
plata y oro se usan en odontología.
A pesar de sus beneficiosas aplicaciones médicas,
el mercurio provoca unas intoxicaciones (como la estomatitis mercurial y el
hidragirismo) que afectan diversos órganos, especialmente el riñón y los
aparatos digestivo y nervioso.
Intoxicación mercurial aguda:
Síntomas: Cuando el tóxico se ha ingerido en
forma concentrada produce: dolor urente en e la boca, garganta y estómago,
salivación, dolores, cólicos, vómitos graves, náuseas, diarrea, pérdida copiosa
de líquidos.
Intoxicación mercurial crónica:
Este envenenamiento puede ser consecuencia de
la inhalación de vapores de mercurio o de polvo de sales mercuriales. El
mercurio, puede absorberse a través de la piel intacta.
Los compuestos alquílicos de mercurio pueden
causar perturbaciones mentales; excitación seguida de depresión, que puede ser
grave y de larga duración.
CADMIO:
Como es más volátil que el cinc, el cadmio
contenido en las menas de cinc se encuentra en la primera porción del metal que
se obtiene; se separa del cinc por destilación fraccionada. También se separa y
recupera en la afinación electrolítica del cinc. Si el voltaje se regula convenientemente
únicamente se deposita cinc puro; el cadmio queda en el barro anódico del cual
se recupera por destilación.
El cadmio es de color blanco con ligero tono
azulado, siendo mucho más maleable que el zinc.
Se emplea principalmente en la preparación de
aleaciones de bajo punto de fusión para extintores automáticos de incendios y
fusibles, y también para recubrir hierro, a fin de protegerlo de la oxidación.
Barras de cadmio se emplean en los reactores nucleares para absorber los
neutrones y regular el proceso de fisión.
Las sales solubles más importantes del cadmio
son el cloruro, eflorescente y el sulfato. El ión cadmio hidratado es un ácido
débil.
Sintomatología:
Por ingestión: espasmos gástricos y
abdominales violentos, vómitos, diarrea. Por inhalación: sequedad faríngea,
tos, sensación de constricción torácica; coloración parda de la orina (óxido de
cadmio): diseña intensa, piel fría.
ZINC
Es un metal blanco brillante con lustre gris
azulado, soluble en ácidos y álcalis e insoluble en agua. Constituye el 0,013%
de la corteza terrestre. No se encuentra nativo, aunque en pequeña proporción
se halla frecuentemente en la composición de diferentes rocas.
Las menas empleadas en la metalurgia del cinc
son el óxido, el carbonato y el sulfuro.
El cinc es un metal quebradizo a la
temperatura ordinaria, pero maleable entre 120° y 150°C, manteniendo después su
flexibilidad al enfriarse.
El metal es químicamente activo y desplaza al
hidrógeno de los ácidos diluidos, aunque su acción es muy lenta cuando es pura.
No se altera en el aire seco, pero en el húmedo se oxida, recubriéndose de una
película adherente de carbonato básico que lo protege de toda acción ulterior.
Calentado suficientemente en el aire, arde como llama verdosa, dando óxido de
cinc blanco.
El zinc se usa para techados, canalones y
cornisas.
Se emplea también en las pilas eléctricas
como ánodo, y forma parte de aleaciones como el latón el metal Babbitt y la
plata alemana.
