UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DEL CURSO: 401535 – Inorgánica Industrial (Química Inorgánica III)

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA PROGRAMA DE QUÍMICA

401535 – Inorgánica industrial (Química inorgánica III)

Lecturas Material de apoyo

Actividad 8. Lección Evaluativa de la Unidad 2

JOHNY ROBERTO RODRÍGUEZ PÉREZ (Director de curso)

Revisión: Febrero, 2015

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Presentación Antes de iniciar esta actividad, revise los contenidos del modulo de Inorgánica industrial (Química inorgánica III) y el material académico del curso.

Estructura y enlace Un examen superficial de las sustancias químicas permite establecer que son muy diferentes entre sí, tanto en sus propiedades físicas como químicas. Cualquier teoría de enlace aceptable debe explicar estas diferencias, por ejemplo para predecir las propiedades de nuevos materiales. Rodríguez Pérez. (2012) Modulo Química inorgánica industrial

Elementos del bloque d Todos los metales de transición son duros (excepto los del grupo 11) y tienen muy altos puntos de fusión. En efecto, 10 de los metales tienen puntos de fusión por encima de los 2000 ºC y 3 por encima de los 3000 ºC (tántalo, wolframio y renio). Todos los metales de transición tienen muy altas densidades. Las densidades crecen desde los elementos de Periodo 4 a los elementos del Periodo 6, siendo los mayores valores los del osmio e iridio (23 g/cm3). Químicamente los metales por si mismos son comparativamente no reactivos. Solo unos pocos metales, tales como el hierro, son electropositivos y bastante reactivos con ácidos. Considine (2005). Van Nostrand´s Encyclopedia of chemistry 5ed.

Además, se caracterizan por la variabilidad de valencia, facilidad de presentar compuestos de coordinación y compuestos organometálicos que se usan en aplicaciones útiles, como catalizadores.

Estado natural y obtención Los elementos de la parte izquierda se encuentran principalmente como óxidos o como oxoaniones. De estos elementos el Ti es el más difícil de reducir y hasta la

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puesta en marcha de nuevas técnicas electroquímicas se empleaban reductores caros como el sodio o magnesio. Los óxidos de cromo, hierro y manganeso se reducen con carbono. A la derecha, el cobalto, níquel y cobre se encuentran como sulfuros y arseniuros, en concordancia con el aumento del carácter blando de estos metales al progresar en la serie. El cobre se utiliza en grandes cantidades como conductor de la electricidad y debe refinarse electrolíticamente para este uso, de modo que su conductividad sea elevada. Los primeros metales 4d y 5d, el molibdeno y el volframio, son muy difícilmente reducibles y tienen tendencia a poseer altos estados de oxidación. Los metales del grupo del platino (Ru, Os, Rh, Ir, Pd y Pt), están en la parte inferior derecha y se encuentran en minerales como sulfuros y arseniuros, asociados con grandes cantidades de cobre, níquel y cobalto. Se recogen de los lodos electrolíticos en el refinamiento de cobre y níquel.

Elementos del bloque f El promecio no tiene ningún isótopo estable. El tulio es el menos abundante pero su abundancia en la corteza terrestre es similar a la del yodo, el cerio es tan abundante como el cobre, el principal mineral es la monacita que son mezclas de fosfatos de lantánidos y torio, (Ln,Th)PO4. El xenotimo es un fosfato de itrio y de los lantánidos más pesados. Aunque el itrio no es un lantánido su radio y sus propiedades químicas son semejantes a las correspondientes a los lantánidos pesados. El estado de oxidación habitual es +3. El cerio se puede oxidar a +4 y el europio puede adquirir el estado +2, lo que permite separarlos del resto de los lantánidos por procedimientos químicos. Los demás se separan por extracción líquido-líquido en varias etapas en las cuales los iones se distribuyen entre una fase acuosa y otra orgánica en presencia e agentes complejantes. Después se aplican técnicas cromatrográficas. Los metales se obtienen por electrólisis de los haluros fundidos, son blandos moderadamente densos (≈7g/cm3) con pF de ≈ 1000°C. Reaccionan con el agua desprendiendo hidrógeno: 2M + 6H2O → 2M(OH)3 + 3H2 Una mezcla de los primeros lantánidos con cerio se denomina mischmetal (50% de Ce, 40% de La, 7% de Fe y 3% de otros metales), que se emplea en la fabricación de acero para eliminar impurezas de oxígeno hidrógeno o arsénico que reducen la tenacidad y ductilidad del acero, también como ‘piedra de mechero’. Algunas aplicaciones derivan de las transiciones electrónicas f-f como el uso del óxido u ortovanadato de europio como sustancia fosforescente roja en televisores.

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El neodimio, samario y holmio para láseres en estado sólido. El CeO 2 para pulimentar el vidrio o para recubrir internamente los hornos autolimpiables. Para superconductores como YBa2Cu3O7-x. Más allá del bismuto (Z = 83), ningún elemento tiene isótopos estables, pero dos actínidos, el torio y el uranio tienen vidas medias muy grandes de modo que se encuentran en la Naturaleza en cantidades significativas. La principal fuente de los demás actínidos es la síntesis mediante reacciones nucleares y todos son más radiactivos que el torio y uranio. La principal aplicación del uranio es las centrales nucleares para energía eléctrica siendo una de sus menas más importantes la pechblenda o uranita, de fórmula aproximada UO 2.

Complejos de metales de transición El cloruro de cromo(III) hexahidrato, CrCl36H2O, se puede sintetizar en formas púrpura, verde pálida y verde oscura. La explicación inicial de esta multitud de compuestos fue que, al igual que los compuestos orgánicos, los componentes de los compuestos de metales de transición formaban cadenas. Fue el químico suizo Alfred Werner quien, durante una noche de insomnio en 1893, ideó el concepto de que los compuestos de metales de transición consistían en el ion de metal rodeado por otros iones y moléculas. Esta novedosa teoría fue aceptada en Alemania, pero tuvo una recepción hostil en el mundo de habla inglesa. Durante los años subsecuentes, Werner y sus alumnos prepararon varias series de compuestos de metales de transición, en busca de pruebas de su teoría. A medida que se acumulaban las pruebas, la oposición se desintegró, y Werner recibió el premio Nobel de Química en 1913 como reconocimiento a su aportación. Aunque Werner merece el crédito por idear esta teoría, debemos tener siempre presente que los trabajos de laboratorio en sí fueron realizados principalmente por sus alumnos investigadores. En particular, una de las pruebas más cruciales fue establecida por una joven estudiante inglesa, Edith Humphrey. Rayner-Canham, Grenfell (2000). Química Inorgánica descriptiva, 2da. Edición

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El enlace de los complejos El efecto nefelauxetico en los complejos indica de alguna forma la covalencia de los enlaces en estas especies, el concepto hace referencia al aumento de tamaño en los orbitales como consecuencia de que la repulsión interelectronica, en un complejo es menor que en el ion metálico libre. Este aumento de volumen de los orbitales parece ser consecuencia de la formación de orbitales moleculares por combinación de orbitales del ión metálico y de los ligandos. Aquellos ligandos que poseen átomos voluminosos con orbitales d capaces de formar enlaces pi son los que poseen un efecto nefelauxético mayor. Moeller (1994). Química Inorgánica

Reacciones de complejos La preparación de compuestos de coordinación y la transformación de un compuesto de coordinación en otro, forma la base para una gran parte de la síntesis química inorgánica. En algunos casos, las reacciones consisten en reemplazar uno o más ligandos por otros, esto se da en las reacciones de sustitución. En otras, las reacciones se dan al incorporar nuevos ligandos a los iones metálicos sin romper el enlace metal-ligando previo.

Lectura Química de coordinación Se recomienda navegar por este minicurso disponible en: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000189_1/html/quimica-decoordinacion-metodos-de-obtencion.html