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Metales de transicion terminado

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Cristian Escobar
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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
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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