Metales

Localización en la tabla periódica

Los metales se encuentran localizados en la parte izquierda y en el centro de la tabla periódica. Están presentes en todos los grupos excepto en el VIIA y VIIIA. De los 118 elementos clasifi cados en la tabla periódica, un poco más de las tres cuartas partes son metales. En la actualidad, nuestra sociedad depende en gran parte de los metales. Se cuenta con un gran número de aleaciones que tienen infinidad de usos. También son indispensables para la vida del ser humano, por ejemplo, el hierro está en la hemoglobina y el calcio en los huesos

Propiedades físicas

Los metales presentan algunas propiedades físicas comunes:

• Estado de agregación. Los metales son sólidos a temperatura ambiente con excepción del mercurio que es líquido; el cesio, el galio y el francio tienen puntos de fusión muy bajos: 28,7 °C, 29,8 °C y 30 °C, respectivamente.
• Conductividad. Son buenos conductores de la energía calórica y eléctrica. Por ejemplo, los recipientes usados para cocinar son por lo general metálicos.
• Apariencia. Presentan un brillo característico llamado brillo metálico; éste sólo se aprecia cuando su superfi cie ha sido recientemente cortada o pulida, porque tienden a reaccionar de inmediato con el oxígeno del aire formando un óxido metálico opaco.
• Ductilidad. Se pueden convertir en hilos. Por ejemplo, el oro y la plata se usan en la elaboración de piezas de joyería. 
•  Maleabilidad. Se pueden extender fácilmente en láminas. Por ejemplo, las láminas de aluminio se emplean en construcción.
• Elasticidad y tenacidad. En general los metales son elásticos y presentan resistencia a la ruptura; por eso los metales se emplean en la elaboración de materiales que deben soportar gran tensión, como las varillas para la construcción.
• Color. El color en la mayoría de metales es parecido al de la plata, es decir, son argentíferos (plateados) a excepción del cobre que es rojo y el oro que es amarillo.

Propiedades químicas

• Propiedades periódicas. Los metales retienen débilmente los electrones de la capa más externa (capa de valencia), por ello los pierden en una reacción química.
• Reactividad. La mayoría de los metales reaccionan con los no metales, principalmente con el oxígeno para formar óxido y con los halógenos formando halogenuros. El grado de reactividad varía tantopara los elementos de un grupo como para los de diferente grupo. Por ejemplo, el litio y el sodio pertenecen al grupo IA, pero el sodio es mucho más reactivo; el calcio que pertenece al grupo IIA reacciona con más facilidad que el aluminio que pertenece al grupo IIIA.

No metales

Los no metales así como los metales cumplen funciones dentro del equilibrio que debe presentarse para la existencia de la vida en nuestro planeta. Así, por ejemplo, el oxígeno es indispensable para la respiración y el carbono constituye una parte fundamental dentro de la estructura de los seres vivos.

Localización en la tabla periódica

Los no metales se encuentran situados en la parte derecha de la tabla periódica; difieren de los metales, tanto por sus propiedades físicas como por sus propiedades químicas.

En la naturaleza se pueden encontrar unidos a los metales o a otros no metales para formar una amplia gama de compuestos. También se pueden encontrar libres en estado natural como el azufre

Propiedades físicas

Los no metales tienen propiedades físicas y químicas variadas. A continuación, se presentan algunas de estas.

• Estado físico: a temperatura ambiente pueden ser sólidos como el carbono, líquidos como el bromo y gaseosos como el oxígeno.
• Apariencia: presentan variedad de colores. Por ejemplo: el bromo es rojo, el azufre es amarillo y otros son incoloros como el nitrógeno. No presentan brillo metálico.
• Densidad: por lo general es menor que la de los metales.
• Conductibidad térmica y eléctrica: son malos conductores del calor y de la electricidad, por ello se emplean como aislantes de la electricidad y del calor.
• Ductilidad y maleabilidad: no son dúctiles ni maleables; no se pueden convertir en láminas ni hilos, son duros pero cuando se les golpea se fragmentan con facilidad, es decir, son muy quebradizos.
• Alotropía: son formas diferentes del mismo elemento en el mismo estado físico. Por ejemplo, el oxígeno gaseoso se puede presentar como molécula diatómica, O2, y molécula triatómica, O3, conocida como ozono. En los dos casos se trata de alótropos del oxígeno. Los sólidos no metálicos también pueden presentar el fenómeno de la alotropía.
• Los átomos de los alótropos sólidos se encuentran dispuestos en diferentes formas geométricas. Por ejemplo, el carbono comúnmente presenta dos formas alotrópicas: el diamante (tetraédrica) y el grafito(hexagonal).

Propiedades químicas

Los no metales presentan propiedades químicas comunes.

• Propiedades periódicas: retienen con fuerza los electrones de la capa externa (electrones de valencia) y tienden a atraer los electrones de otros elementos durante una reacción química.
• Electrones en la capa externa o de valencia: tienen en su capa de valencia cuatro electrones o más, por ejemplo, los elementos del grupo IVA tienen cuatro electrones y los del VIA, seis electrones.
• Reactividad: la facilidad con que los no metales reaccionan con otros elementos es variable; algunos son muy reactivos, por ejemplo el flúory el oxígeno, pero otros prácticamente no se combinan con ningún otro elemento, estos son los gases nobles (grupo VIIIA). Los no metales pueden reaccionar con los metales o con otros no metales. El hidrógeno se localiza en el grupo IA, sin embargo, es un no metal; químicamente se comporta como los halógenos (grupo VIIA), se encuentra libre en la naturaleza, arde con mucha facilidad y reacciona con muchos metales y no metales. Muchos elementos no metálicos tales como el H2 y el O2 o elementos del grupo de los gases nobles, son gases a temperatura ambiente. Los que son sólidos se consideran aislantes; se combinan con el oxígeno para producir óxidos ácidos.
  

Metaloides

El enlace químico

Cuando dos o más átomos se unen forman una molécula, la cual, puede

estar constituida por átomos de un mismo elemento o por átomos de

elementos diferentes. Surge entonces la pregunta:

¿Cómo se mantienen unidos los átomos?

Para responder a este interrogante, en este tema estudiaremos el modo en

que se unen los átomos y la incidencia de esta unión en las propiedades

que adquieren las sustancias químicas que originan.

Unidad 2

Número de oxidación

Se conoce como número de oxidación de un elemento a la carga que posee
un átomo de dicho elemento, cuando se encuentra en forma de ion.
Los números de oxidación pueden ser positivos o negativos según la tendencia
del átomo a perder o ganar electrones. Los elementos metálicos siempre tienen
números de oxidación positivos, mientras que los elementos no-metálicos
pueden tenerlos positivos o negativos. Similar a lo que ocurre con la valencia,
un mismo átomo puede tener uno o varios números de oxidación para formar
compuestos

Un COMPUESTO es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química.  Los compuestos químicos son aquellas sustancias que están compuestas por la unión de al menos dos elementos incluidos en la tabla periódica. Los compuestos químicos pueden ser clasificados en los siguientes grupos:

Óxidos básicos: están conformados por oxígeno y un metal.
Óxidos ácidos: estos compuestos, en cambio, están formados por oxígeno y un no mental.


                           
Hidruros: estos compuestos pueden ser no metálicos o metálicos y sus componentes son hidrógeno y algún otro elemento
Hidrácidos: son aquellos hidruros no metálicos que al ser disueltos en agua se tornan ácidos y están compuestos por hidrógeno y otro elemento.
Hidróxidos: compuestos por agua y algún óxido básico cuya reacción se caracteriza por contar con el grupo oxidrilo
Oxácidos: están compuestos por oxígeno, un no metal e hidrógeno y se obtienen a partir de la reacción de agua y un óxido ácido

      Oxisales: compuestas por la reacción de un hidróxido y un oxácido

      Sales binarias: compuestos por un hidróxido y un hidrácido

COMPUESTOS BINARIOS: PERÓXIDOS

Peróxido de hidrógeno (H2O2)
peróxido de acetona (C9H18O6)
Peróxido de sodio (Na2O2)
peróxido de calcio (CaO2)
Peróxido de bario (BaO2)
Peroxido de estroncio (SrO2)
Peroxido de magnesio (MgO2)
Peróxido de Cadmio (CdO2)
Peroxido de Zinc (ZnO2)
Peróxido de Cesio (Cs2O2)
Peróxido de Plata (Ag2O2)
Peróxido de Cobre (I) = Peroxido Cuproso (Cu2O2)
Peróxido de Cobre (II) = Peróxido Cúprico (CuO2)
Peróxido de Níquel (II) = NiO2
peróxido de potasio (K2O2)
peroxido de manganeso (MnO2)
Peroxido de aluminio (Al2O6)
peroxido de mercurio (HgO2)
peroxido de cobalto (Co2O6)
peroxido de plomo (PbO4)
peroxido de rubidio (Rb2O2)
Peróxido de platino (PtO4)
Peróxido de oro (Au2O6)
Peroxido de estaño (SnO4)

COMPUESTOS BINARIOS: ÓXIDOS SALINOS

Resultan de unir o combinar 2 Óxidos simples de un solo elemento. Son Óxidos Binarios o también llamados Mixtos.

1.- PERÓXIDO DE MERCURIO (II): ____________________________

2.- PERÓXIDO DE ORO (I): _______________________________________

3.- DIÓXIDO DE ESTRONCIO: _________________________________

4.- DIÓXIDO DE DILITIO:_________________________________

5.- PERÓXIDO DE RADIO: __________________________________

COMPUESTOS BINARIOS: HIDRUROS

Son combinaciones del hidrógeno con cualquier elemento químico

Nomenclatura de los hidruros

Nomenclatura tradicional:

La nomenclatura tradicional de los hidruros metálicos se nombra con la palabra hidruro seguido del elemento metálico teniendo en cuenta la valencia del elemento metálico:

• Una valencia: Hidruro ... ico
  • Li⁺¹ + H^-1 » LiH: hidruro lítico
  • Na⁺¹ + H^-1 » NaH: hidruro sódico
• Dos valencias:
  • Menor valencia: Hidruro ... oso
    • Co⁺² + H^-1 » CoH₂: hidruro cobaltoso
  • Mayor valencia: Hidruro ... ico
    • Co⁺³ + H^-1 » CoH₃: hidruro cobáltico
• Tres valencias:
  • Menor valencia: Hidruro hipo ... oso
    • Ti⁺² + H^-1 » TiH₂: hidruro hipotitanioso
  • Valencia intermedia: Hidruro ... oso
    • Ti⁺³ + H^-1 » TiH₃: hidruro titanioso
  • Mayor valencia: Hidruro ... ico
    • Ti⁺⁴ + H^-1 » TiH₄: hidruro titánico
• Cuatro valencias:
  • Primera valencia (baja): Hidruro hipo ... oso
    • V⁺² + H^-1 » VH₂: hidruro hipovanadioso
  • Segunda valencia: Hidruro ... oso
    • V⁺³ + H^-1 » VH₃: hidruro vanadioso
  • Tercera valencia: Hidruro ... ico
    • V⁺⁴ + H^-1 » VH₄: hidruro vanádico
  • Cuarta valencia (alta): Hidruro per ... ico
    • V⁺⁵ + H^-1 » VH₅: hidruro pervanádico

Nomenclatura de stock: 

La nomenclatura de stock se realiza con la palabra hidruro seguido del elemento metálico indicando entre paréntesis en números romanos el número de oxidación.

Ejemplos:

CoH₂: hidruro de cobalto (II)
CoH₃: hidruro de cobalto (III)

Nomenclatura sistemática: 

La nomenclatura sistemática se realiza utilizando los prefijos numerales: mono- , di-, tri-, tetra-, penta-, etc.

Ejemplos:

NiH₂: dihidruro de níquel
NiH₃: trihidruro de níquel

COMPUESTOS BINARIOS: HIDRUROS NO METÁLICOS (HIDRÁCIDOS)

COMPUESTOS ESPECIALES

•Los hidruros   que surgen de combinar el hidrógeno con un no metal (de la tercera o cuarta familia), se nombran de forma especial.

COMPUESTOS TERNARIOS: OXÁCIDOS

Son compuestos ternarios formados por un no metal, oxígeno e hidrógeno. Se obtienen a partir del óxido ácido o anhídrido correspondiente sumándole una molécula de agua (H2O).

SO3 (s) + H2O(l) = H2SO4 (ac)

N2O5 (g) + H2O(l) = 2HNO3 (ac)

P4O10 (s) + H2O(l) = 4 H3PO4 (ac)

Casos especiales   As, P, Sb, B

Dan tres tipos de oxácidos:

•Anhídrido + H2O → Ácido meta-(anhídrido)

•Anhídrido + 2 H2O → Ácido piro-(anhídrido)

•Anhídrido + 3 H2O → Ácido orto-(anhídrido) .

COMPUESTOS TERNARIOS: HIDRÓXIDOS

Los hidróxidos son compuestos constituidos por tres elementos: un metal, oxígeno e hidrógeno.  En los hidróxidos metálicos el oxígeno y el hidrógeno se encuentran formando uno o más grupos OH (grupos hidroxilo).

• Hidróxidos: se pueden formar de dos maneras:

1)Óxido + H2O

2)Metal + (OH) (valencia -1).