Metales-activos Y Nobles 6z6l6r

ÍNDICE METALES ACTIVOS GRUPO 1A: LOS METALES ALCALINOS GRUPO 2A: LOS METALES ALCALINOTÉRREOS -PROPIEDADES -METALES ALCALINOTÉRREOS, OBTENCIÓN Y APLICACIONES

METALES NOBLES

2 2 4 5 5 5

-ABUNDANCIA Y OBTENCION

6 6 6 7 8 8 9 9 9 10 10 10 10 11

-TRATAMIENTO RESIDUAL

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LA PLATA -USOS -ABUNDANCIA

IRIDIO -USOS

-ALEACIONES Y COMPUESTOS

-ABUNDANCIA Y OBTENCION ORO -USOS Y APLICACIONES - ABUNDANCIA Y OBTENCION

PLATINO

-USOS Y APLICACIONES -ALEACIONES Y COMPUESTOS

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CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

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METALES ACTIVOS Se define metal activo como aquel que presenta baja energía de ionización, es decir, aquel metal que tiende a perder electrones fácilmente para formar cationes1. Este comportamiento se debe a la disposición de sus electrones de valencia y provoca que los metales activos reaccionen más fuerte y rápidamente que otros elementos. Los metales activos se sitúan en el grupo IA (o grupo 1) de la tabla periódica, la primera columna en el lado izquierdo, grupo mucho más conocido como metales alcalinos. Estos son:       

Litio (Li) Sodio (Na) Potasio (K) Rubidio (Rb) Cesio (Cs) Francio (Fr) El hidrógeno está en el puesto superior del grupo IA pero no se considera un metal activo, aunque comparta muchas características con ellos.

El grupo IA y grupo IIA de la tabla periódica (metales alcalinos y alcalinotérreos respectivamente) forman los conocidos como metales reactivos, al ser los metales más reactivos de todos, y es muy frecuente que se hable de metales activos y metales reactivos de forma indistinta para referirse a ambos grupos. Los elementos del grupo IA, al que generalmente se refiere de forma específica como metales activos, tienen un sólo electrón en su orbital más externo (un sólo electrón de valencia) con una configuración del tipo ns1: Li Na K

[He] 2s1 [Ne] 3s1 [Ar] 4s1

Rb Cs Fr

[Kr] 5s1 [Xe] 6s1 [Rn] 7s1

Dada la baja afinidad electrónica de estos elementos y su baja energía de ionización, tienden a ceder este electrón rápidamente formando un catión monopositivo (tipo M+). GRUPO 1A: LOS METALES ALCALINOS Los metales alcalinos son sólidos metálicos blandos. Todos tienen propiedades metálicas características como un lustre metálico plateado y alta conductividad térmica y eléctrica. El nombre alcalino proviene de una palabra árabe que significa cenizas. Los primeros químicos aislaron muchos compuestos de sodio y potasio, dos metales alcalinos, de las cenizas de la madera El sodio y el potasio se cuentan entre los elementos más abundantes de la corteza terrestre, en el agua de mar y en los sistemas biológicos. Todos tenemos iones sodio en el cuerpo, pero si los ingerimos en exceso, nuestra presión arterial podría elevarse. El potasio también es ubicuo en nuestro cuerpo: una persona de 77 kg contiene unos 130 g de potasio, como ion K+, en sus fluidos intracelulares. Las plantas requieren potasio para crecer y desarrollarse. El hidrogeno no es metal, ya que este es un gas. Todos tienen un solo electrón en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlo (esto es debido a que tienen poca afinidad electrónica, y baja energía de ionización), con lo que forman un ion monopositivo, M+. Los alcalinos son los del grupo 2

1 y la configuración electrónica del grupo es ns¹. Por ello se dice que se encuentran en la zona "s" de la tabla periódica. Estos metales son: Litio (Li), Sodio (Na), Potasio (K), Rubidio (Rb), Cesio (Cs) y Francio (Fr). Los metales alcalinos se obtienen por electrolisis de sales fundidas. Ej: Método Downs para la obtención de sodio a partir de la halita (sal gema, cloruro sódico) 2Na+(l) +2Cl-(l) —> 2Na(s) +Cl2(g) 



   

El litio se utiliza para la síntesis de aluminios de gran resistencia, para esmaltar cerámica, para producir vidrios y como componente de lubricantes y pilas (tiene un gran potencial reductor). En bioquímica es un componente del tejido nervioso y su carencia produce trastornos psiquiátricos, como la depresión bipolar. El sodio se utiliza en la industria textil, pues sus sales son blanqueantes. Es componente de algunas gasolinas, jabones (como la sosa cáustica), lámparas de vapor de sodio (que producen una luz amarilla intensa) y puede emplearse como refrigerante en reactores nucleares. A pesar de ser tóxico al ingerirlo es un componente fundamental de las células. La bomba de sodio-potasio es responsable hasta cierto punto de la ósmosis El potasio se utiliza para producir jabones, vidrios y fertilizantes. Es vital para la transmisión del impulso nervioso El rubidio se utiliza para eliminar gases en sistemas de vacío. El cesio es el principal componente de células fotoeléctricas. El francio: No hay aplicaciones comerciales para el francio debido a su escasez y a su inestabilidad con una gran efectividad anticorrosiva estos pueden encontrarse en la tabla periódica.

Los metales alcalinos existen en la naturaleza únicamente como compuestos. Los metales se combinan directamente con la mayor parte de los no metales. Por ejemplo, reaccionan con hidrógeno para formar hidruros, y con azufre para formar sulfuros: 2M(s) + H2(g) 2M(s) + S(s)

2MH(s) M2S(s)

En los hidruros de metales alcalinos (LiH, NaH, etc.) el hidrógeno está presente como H-, llamado ion hidruro. El ion hidruro es distinto del ion hidrógeno, H+, que se forma cuando un átomo de hidrógeno pierde su electrón. Los metales alcalinos reaccionan vigorosamente con el agua para producir hidrógeno gaseoso y soluciones de hidróxidos de metales alcalinos: 2M(s) + 2H2O(l)

2MOH(ac) + H2(g)

Estas reacciones son muy exotérmicas. En muchos casos, se genera suficiente calor para encender el H2 y producir fuego o una explosión. Esta reacción es más violenta con los más pesados del grupo, lo que es congruente con la menor fuerza con que retienen su único electrón de capa exterior. Las reacciones entre los metales alcalinos y el oxígeno son complejas. Cuando el oxígeno reacciona con metales, suelen formarse óxidos metálicos que contienen el ion O2-. Efectivamente, el litio reacciona de esta manera para formar óxido de litio, Li2O. 3

4Li(s) + O2(g)

2Li2O(s

En cambio, todos los demás metales alcalinos reaccionan con oxígeno para formar peróxidos metálicos, que contienen el ion O22-. Por ejemplo, el sodio forma peróxido de sodio, Na2O2: 2Na(s) + O2(s)

Na2O2(s)

Curiosamente, el potasio, el rubidio y el cesio también forman compuestos MO2 que contienen el ion O2-, llamado superóxido. Por ejemplo, el potasio forma el superóxido de potasio, KO2: K(s) + O2(g)

KO2(s)

Aunque los iones de metales alcalinos son incoloros, emiten colores característicos cuando se les coloca en una flama. Los iones de metales alcalinos se reducen a átomos metálicos gaseosos en la región central de la flama. La elevada temperatura de la flama excita electrónicamente al electrón de valencia. Luego, el átomo emite energía en forma de luz visible al regresar al estado basal. El sodio produce una flama amarilla por la emisión a 589 nm. Esta longitud de onda se produce cuando el electrón de valencia en estado excitado cae de la subcapa 3p a la subcapa 3s, de menor energía. La emisión amarilla característica del sodio se aprovecha en las lámparas de vapor de sodio GRUPO 2A: LOS METALES ALCALINOTÉRREOS Al igual que los metales alcalinos, todos los elementos del grupo 2A son sólidos con propiedades metálicas típicas. En comparación con los metales alcalinos, los metales alcalinotérreos son más duros y más densos, y funden a temperaturas más altas. Las energías de la primera ionización de los elementos alcalinotérreos son bajas, pero no tanto como las de los metales alcalinos. En consecuencia, los metales alcalinotérreos son menos reactivos que sus vecinos alcalinos. La facilidad con que los elementos pierden electrones disminuye de izquierda a derecha en la tabla periódica y aumenta conforme bajamos por un grupo. Así, el berilio y el magnesio, los más ligeros del grupo, son los menos reactivos. Los alcalinotérreos son los siguientes: berilio(Be), magnesio(Mg), calcio(Ca), estroncio(Sr), bario(Ba) y radio(Ra). Este último no siempre se considera, pues tiene un tiempo de vida media corta. El nombre de alcalinotérreos proviene del nombre que recibían sus óxidos, tierras, que tienen propiedades básicas (alcalinas). Poseen una electronegatividad ≤ 1,57 según la escala de Pauling. La tendencia de reactividad creciente dentro del grupo se manifiesta en el comportamiento de los elementos hacia el agua. El berilio no reacciona con el agua ni con el vapor de agua, ni siquiera cuando se le calienta al rojo vivo. El magnesio no reacciona con agua líquida, pero sí lo hace con vapor de agua para formar óxido de magnesio e hidrógeno: Mg(s) + H2O(g)

MgO(s) + H2(g) 4

El calcio y los elementos que están debajo de él reaccionan fácilmente con el agua a temperatura ambiente (aunque más lentamente que los metales alcalinos adyacentes a ellos en la tabla periódica). Ca(s) + 2H2O (l)

Ca(OH)2 + H2(g)

PROPIEDADES  

Tienen configuración electrónica y tienen un solo electrón ns2. Tienen baja energía de ionización, aunque mayor que los alcalinos del mismo período, tanto menor si se desciende en el grupo. A excepción del berilio, forman compuestos claramente iónicos. Son metales de baja densidad, coloreados y blandos.

  

La solubilidad de sus compuestos es bastante menor que sus correspondientes alcalinos.



Todos tienen sólo dos electrones en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlos, con lo que forman un ion positivo.



Todos tienen como valencia +2

METALES ALCALINOTÉRREOS, OBTENCIÓN Y APLICACIONES 

Existen dos métodos fundamentales de obtención:

Electrólisis de sus haluros fundidos: MX2(l) —> M(l) + X2(g). Reducción de sus óxidos con carbono: MO(s) + C(s) —> M(s) + CO(g) 

El Berilio se emplea en la tecnología nuclear y en aleaciones de baja densidad, elevada solidez y estabilidad frente a la corrosión.

METALES NOBLES El oro (Au), la plata (Ag), el platino (Pt) y el Iridio (Ir), denominados metales nobles, son considerados “inertes”, debido a su baja reactividad química, lo que los lleva a ser bastante apetecidos en la industria por su resistencia a la oxidación (debido a los fuertes enlaces atómicos que se crean entre sí mismos) y su alto grado de conductibilidad eléctrica , resistentes a la acción del agua y del oxígeno del aire, así como a la de gran número de compuestos químicos. Sin embargo, su presencia en la naturaleza si bien, es relativamente escasa, exige procesos complejos para su extracción y refinación.

LA PLATA Metal del grupo IB, muy inerte. Es menos reactivo que el oro y no se deslustra en presencia de oxígeno o agua, pero sí en aires con azufre o sulfuro de hierro. Es el mejor conductor eléctrico y térmico en al industria, pero por su costo se reemplaza por elementos de propiedades similares como el cobre.

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USOS:  Actualmente, 70% de la plata extraída a nivel mundial se utiliza en la producción de moneda.  La plata (en especial algunos de sus iones) tiene utilización en la medicina y la higiene debido a sus propiedades antibióticas.  La plata es un buen catalizador de reacciones químicas utilizado en la industria. En particular, en la fabricación de baterías donde se le utiliza además para las terminales eléctrica.  Algunas sales de plata son fotosensibles (reaccionan con la luz) por lo que son de utilidad en la industria de la fotografía.  También se utiliza en la fabricación de espejos de alta reflectividad. Estos por ejemplo son los que la NASA pone en las recámaras de lentes de algunos de sus telescopios espaciales como el Hubble.

ABUNDANCIA Y OBTENCION  Se puede encontrar en la naturaleza de forma nativa en menas de hasta 700Kg, con un nivel de pureza de hasta 90%  Se halla aleada también en varios compuestos naturales, usualmente minerales como la Argentita (Ag2S), la Cerargirita (AgCl), la Estafanita (Ag5SbS4)  Usualmente la plata se obtiene también de procesos extractivos de otros metales. Uno de los más representativos es el del Oro, ya que siempre se encuentra plata aleada con oro en menores cantidades, por lo que varios de los procesos de extracción y obtención del oro (como la cianuración, amalgamación, cloruración).  Métodos de Obtención:  Fusión Directa: Se funde en hornos de cuba o de reverberado cuando se le encuentra en estado nativo mezclada con plomo y cobre, se absorbe después la plata en un proceso de afino.  Amalgamación: Esta puede consistir en un proceso de amalgamación como el que se emplea en la recuperación del oro o en el antiguo proceso del “patio", que lleva consigo la descomposición de la mena con cloruro sódico y sulfato de cobre y la amalgamación subsiguiente.  Cianuración: Este proceso sólo difiere en pequeños detalles diferentes al que se hace con el oro, debido a que la plata es más lenta en diluirse en la solución de cianuro, por lo que su tratamiento exige más tiempo. Se incluye la precipitación en soluciones de cianuro

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IRIDIO El iridio es un metal duro, frágil, pesado y muy denso, de color blanco plateado parecido al platino, pero presenta una ligera coloración amarilla. Es químicamente muy inerte, para disolverlo se emplea ácido clorhídrico, HCl, concentrado con clorato de sodio, NaClO3 a temperaturas altas.

Forma compuestos divalentes y trivalentes. Se emplea en aleaciones de alta resistencia que pueden soportar altas temperaturas. Es un elemento poco abundante y se encuentra en la naturaleza en aleaciones con platino y osmio. Es el elemento más resistente a la corrosión. Se emplea en os eléctricos, aparatos que trabajan a altas temperaturas, y como aleante para endurecer el platino. Es difícil trabajar este metal, pues es muy duro y quebradizo. Cuando se calienta, sin embargo, se hace moderadamente maleable, y cuando se alea con platino, forma un metal duro, elástico, maleable y dúctil. Las aleaciones de platino-iridio son mucho menos fusibles que el platino. Cuando el contenido de iridio supera el 20 por ciento, la maquinabilidad disminuye.

USOS: 7

Pese a ser un metal tan raro y escaso, el Iridio, gracias a sus propiedades físicoquímicas tan particulares se emplea en varios campos de la ciencia y la industria. A continuación algunos de ellos:  Como catalizador de reacciones químicas  Como elemento aleante del Platino (Mejora ductilidad y maleabilidad)  Gracias a su alta resistencia al calor y su dureza, se escogió como aleante para el estándar internacional del Kilogramo y el Metro (La aleación contiene 10,1% Ir, 89,9% Pt, y pequeñas cantidades de Rodio, Osmio)  Fabricación de puntas de Estilográficas  Aleado con Platino se emplea en la fabricación de termopares  Fabricación de elementos que deben soportar altas temperaturas y tener también altos niveles de resistencia a la corrosión, por ejemplo en la fabricación de bujías de alto rendimiento.  En la química como elemento de aleación, catalizador, reductor, compuesto.

ALEACIONES Y COMPUESTOS La mayoría de sus compuestos son experimentales y no tienen usos aplicados muy documentados o conocidos. Sin embargo algunas aleaciones a groso modo son:  Aleación con Osmio para la fabricación de puntas de estilográficas.  Aleación de platino, donde funciona como endurecedor.  Tricloruro de Iridio (IrCl3), Compuesto insoluble en agua color verde.  Cloruro de Iridio (VI) y Sodio: (Na2IrCl6.6H2O) Sólido cristalino, negro, soluble en agua.  Cloruro de Iridio (III) (Na3IrCl6.12H2O) Sólido verde oliva, soluble en agua  Cloruro de Iridio (IV) y amonio: ((NH4)2IrCl6) Sólido cristalino de color rojinegro. Relativamente soluble. Sales dobles que se forman a partir de Cloruros de Iridio y de Potasio, insolubles. Una forma de precipitar el Iridio de estos compuestos es reduciendo la mezcla con alcohol

ABUNDANCIA Y OBTENCION Se obtiene de la minería del Niquel. Pese a que es extremadamente escaso en la corteza terrestre, se sabe que este elemento acompaña al Niquel y el Hierro en el centro de la tierra (donde se coló debido a su alto peso). Se le considera un metal extraterrestre porque abunda en meteoritos metálicos, y de hecho en la actualidad la mayor concentración reunida de este metal en un meteoro se encuentra precisamente en el meteorito de Willmamete (con 4,7ppm de Iridio). Además del Willmamete, en el límite K-T (línea geológica divisoria del periodo cretácico y cenozoico) se registra una presencia de este metal de casi 200.000 Ton, cantidad que proviene según científicos del choque de un mega asteroide hace 65 millones de años. Los datos actuales de producción del Iridio son bastante pobres, debido a su escasez y a que Rusia, uno de sus principales productores, solo comenzó a documentar su explotación hasta hace menos de una década. La producción anual de iridio en el año 2000 fue de alrededor de 3 toneladas, de las cuales el 95% provenía de Rusia. 8

ORO

    

Es blando, es dúctil y maleable, buen conductor térmico y de electricidad poco reactivo. Resiste la acción el fuego Soluble en cianuro No pierde su brillo Alta resistencia a la acción del aire, al calor, a la humedad, y a la corrosión

USOS Y APLICACIONES • Conexiones eléctricas • Acuñación de monedas • Comunicaciones • Naves espaciales y motores de aviones a reacción • Odontología en amalgamas y pernos • Joyería y fabricación de objetos

ABUNDANCIA Y OBTENCION • • •

Dada su escasa reactividad se encuentra en estado nativo en la naturaleza. Se halla con algunos minerales, vetas de cuarzo, pizarra, rocas metamórficas y depósitos aluviales. Se extrae con cianuro, una de las pocas sustancias con las que reacciona.

En menas en las que el oro figura como metal principal: CIANURACIÓN • La mena de oro finamente dividida se trata con una solución diluida de cianuro potásico o sódico el oro se disuelve, se procede a separar en la solución la ganga y el oro mediante precipitación. • La recuperación varía entre 48% y 90% dependiendo principalmente de la concentración de NaCN. AMALGAMACIÓN

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• •

Oro entra en o con el mercurio liquido se amalgama y se separa el oro del mercurio recurriendo a una sencilla destilación. La recuperación del oro por amalgamación es bastante baja, ya que oscila entre el 40% y el 70% del total contenido en los finos.

CLORURACIÓN • Se basa en el hecho de que el cloro se combina fácilmente con este metal para dar un cloruro soluble. • La recuperación del oro es del orden del 95%.

PLATINO

   

Es muy dúctil y maleable, buen conductor de electricidad poco reactivo. Buen agente catalizador No pierde su brillo Alta resistencia a la corrosión

USOS Y APLICACIONES • • • • • •

El platino se usa en equipos de fabricación de vidrio Bujías de automóviles en todas partes del mundo Fabricación de acido sulfúrico por el método de o Es utilizada en la industria electrónica para os eléctricos y electrodos Odontología Joyería y fabricación de instrumentos de laboratorio

ALEACIONES Y COMPUESTOS • • • • •

Las aleaciones de platino se emplean en la fabricación de alambres de resistencia a altas temperaturas Otros usos son en joyerías, en odontología y fabricación de hileras. El compuesto de platino mas importante es el acido cloroplatinico H2PtCl6 Dioxido de platino PtO2; conocido comunmente como catalizador de adams El platino posee una fuerte tendencia a formar compuestos de coordinación. 10

•

Cloruro de platino(II) PtCl2 que es un solido verde oliva insoluble en agua

ABUNDANCIA Y OBTENCION • • •

Se encuentra en estado metálico, aleado con otros metales de su grupo (iridio, paladio, osmio, rutenio). Se halla en forma de pepitas y escamas y escamas y asocioado a los minerales de niquel, cobre, y cromo. Se tiene registro de una pepita de 9,5 kg con casi un 80 % de riqueza en platino.

TRATAMIENTO RESIDUAL •

Los desechos de ordenadores y móviles contienen metales preciosos, lo que abre una nueva y rentable industria internacional que exige, sin embargo, reglas estrictas de operación porque es sumamente tóxica. Existen cuatro métodos utilizados para reciclar: • Desmontaje y separación manual de los componentes del aparato de los componentes del aparato. • Reciclaje mecánico: extracción y triturado de materiales. Incineración y refinado, para la recuperación de metales. Reciclaje químico, de metales preciosos (oro, plata, platino…) de las placas de circuitos. • Los metales pueden recuperarse mediante trituración, incineración o enfriamiento. Algunos procesos químicos permiten separar los metales preciosos como el oro o la plata, o platino de los es de circuitos impresos, estos procesos son, por ejemplo la electrólisis simple, la destilación, la fusión, o el precipitado.

Conclusiones: 

Los elementos que se ubican en la primera y segunda fila de la tabla periódica con valencias 1 y 2 respectivamente son metales activos.

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En lo que se refiere a áreas comerciales la mayoría de los elementos del grupo 1A tienen una gran utilización, excepto el francio por su escasez y su inestabilidad con una gran efectividad anticorrosiva.



Los elementos activos reaccionan normalmente con H2O, H, O, sulfuros y cloruros

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Bibliografía Chemistry The Central Science, Ninth Edition, Por Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Jr., Bruce E. Bursten y Julia R. Burdge, publicada por Pearson Education,Inc., publicada como PRENTICE-HALLINC., Copyright ©2003. Todos los derechos reservados Grupo IA http://es.wikipedia.org/wiki/Elementos_del_grupo _1 http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/pagina s/grupoIA.htm Grupo IIA http://es.wikipedia.org/wiki/Elementos_del_grupo_2 http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/grupoIIA.htm

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