Química de los elementos de transcisión.pptx

Presentación de la química de los elementos de transición

1. Química de los elementos de transición 1

2. Introducción Pueden   alcanzar altos estados de oxidación , así como por formar compuestos de coordinación .  Propiedades químicas Tienen las propiedades características de los metales : dureza , ductilidad , conductores , paramagnético Propiedades físicas Se utilizan frecuentemente   como catalizadores o en electroquímica . También en medicina y en óptica en forma de nanopartículas Usos 2

3. Introducción Los metales de transición son los elementos situados en los bloques d y f de la tabla periódica . no se consideran a los elementos del grupo 13 como elementos de transición debido a que, por su capa d llena , estos se comportan más como los elementos del grupo 2.  Todos tienen características de metales y tienen propiedades únicas y variadas . Se caracterizan por formar compuestos de coordinación y ser excelentes catalizadores 3

4. Historia Los metales de transición acompañan a la humanidad desde hace varios milenios , y forman parte importante de nuestra vida diaria . Algunos de los priimeros metales conocidos y utilizados por el humano forman parte  de los elementos del bloque d, como el cobre , hierro , plata ,  oro , zinc y mercurio . 4

5. En  el siglo XVIII ocurrieron grandes avances en la química,y con ello , el descubrimiento de nuevos elementos , entre ellos el Co, el cual fue de suma importancia para los trabajos de Alfred Werner (1866-1919)  sobre química de coordinación . También fueron descubiertos el Pt, Ni, Mn, Mo, W, Zr, Ti, Y y Cr 5

6. A principios del siglo XIX,se descubrieron   una multitud de nuevos elementos , y desde años posteriores ya había habido intentos de ordenar los elementos según sus propiedades .  En 1869, Meyer y Mendeleyev publicaron versiones casi idénticas de la tabla periódica . A lo largo de los años , hubo correcciones y adiciones a esta tabla . En 1905, Werner publicó su propia tabla periódica , en la que trataba el problema de dónde colocar los elementos del bloque d 6

7. Tabla periódica de Werner (1905) Tabla periódica de Deming (1923) Constable, E. C. (2019). Evolution and understanding of the d-block elements in the periodic table. Dalton Transactions, 48(26), 9408–9421. doi:10.1039/c9dt00765b

8. Alfred Werner Werner, fundamentalmente, propuso que los átomos de los elementos de transición tienen dos valencias. La valencia primaria es aquella que involucra a los electrones de valencia, mientras que la secundaria se relaciona a los enlaces metal-ligando en los compuestos de coordinación 8

9. Reactividad Pueden ser casi   inertes o moderadamente reactivos Capa d semi- llena Por esta razón , Zn, Cd y Hg no se consideran metales de transición Alta carga nuclear efectiva Debido a la menor penetración y apantallamiento de los orbitales d y f Configuraciones electrónicas anómalas Algunos elementos   pueden   tener una capa s y d semillenas Coordinación Aceptan  pares de electrones gracias a que actuan como ácidos de Lewis Características 9

10. Otras características de los elementos del bloque d Debido a la mayor carga nuclear efectiva , la nube electrónica de estos elementos se contrae Bajos radios atómicos  e iónicos   La mayor carga nuclear efectiva hace que los electrones sean sujetados con mayor fuerza Altas energías de ionización Consecuencia del bajo radio atómico , a lo largo de un periodo la masa de los átomos aumenta y su tamaño disminuye Alta densidad 10

11. Configuración electrónica Los orbitales de tipo d pueden albergar hasta 10 electrones La configuracion electronica se rige por el principio de Aubauf , regla de Hund y principio de exclusion de Pauli. Los elementos de transicion contienen orbitales de tipo d 11

12. Configuración electronica [Mn] Z=25: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 [Cr] Z=24: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

13. Configuracion electronica anomala Las configuraciones electrónicas anómalas se refieren a situaciones en las que la distribución de electrones en un átomo no sigue el patrón general de llenado de orbitales que se esperaría. Estas configuraciones anómalas a menudo se encuentran en elementos de transición y pueden surgir debido a la estabilidad energética de ciertas configuraciones particulares.

14. Duros y fuertes Puntos de fusion y ebullición altos Propiedades físicas Variaciones del punto de fusión (curva azul) y puntos de ebullición (rojo) en los metales de transición de la primera fila.

15. Conductores del calor y la electricidad Brillantes y lustros Propiedades físicas

16. Formación de iones y estados de oxidación comunes Tendencia a formar compuestos coloreados Formació n de complejos y su importancia Propiedades químicas 17

17. Reactividad y enlace químico Medida de la facilidad para perder electrones. Mayor reactividad = Mayor facilidad para perder electrones. Influenciada por varios factores: Configuración electrónica. Afinidad electrónica. Electronegatividad. Estructura atómica. Reactividad de los metales Grupo de elementos en bloques d y f de la tabla periódica. Contienen electrones en orbitales d y f. Características especiales: Capacidad de múltiples estados de oxidación. Participación en transferencia de electrones . Elementos de transición Electrones en orbitales d aumentan reactividad. Donación o aceptación de electrones en reacciones. Formación de compuestos con variados estados de oxidación . Alta reactividad 18

18. Reactividad y enlace químico Formación de complejos metálicos y compuestos coordinados. Aplicaciones en: Catálisis. Bioquímica. Industria. Importancia de la versatilidad Formación de enlaces 19 Elementos de transición pueden formar: Enlaces covalentes compartiendo electrones. Enlaces metálicos contribuyendo a "nube" de electrones.

19. Ciclo del agua y metales de transición  Los metales juegan un papel importante en la contaminación del agua .   20

20. Aguas procedentes de industrias como la minera contaminan el agua con metales. Sales de niquel , zinc, Cadmio, Mercurio, etc. Son muy tóxicas para la flora y faun a  Ciclo del agua y metales de transición  21

21. En 1965 se informó en Japón de la muerte de más de 100 personas por contaminación por cadmio, el cual afecta principalmente a los huesos. El cadmio es tóxico para todas las formas de vida y en el hombre puede provocar daños en el aparato digestivo, en riñones y en los huesos (produce descalsificación y lesiones en la médula ósea) e inhibir algunos procesos enzimáticos Intoxicación

22. L as sales solubles en agua de los metales pesados como el plomo, cadmio y mercurio son muy tóxicas y acumulables por los organismos que los absorben, los cuales a su vez son fuente de contaminación de las cadenas alimenticias al ser ingeridos por alguno de sus eslabones. Al ser ingeridos por el hombre en el agua y alimentos contaminados por los compuestos de mercurio, plomo o cadmio le provocan ceguera, amnesia, raquitismo, miastenia o hasta la muerte. En 1967 el reporte del envenenamiento de 111 personas y la muerte de otras 45 en la Bahía de Minamato , en la región costera de Japón, hizo que se pusiera atención a los compuestos de mercurio Intoxicación

23. Aplicaciones industriales 24

24. Naturaleza de los elementos Los elementos del bloque d son todos metales con las características de que son maleables, dúctiles y conductores. Debido a estas características las aplicaciones industriales son enormes en la gran mayoría de los elementos de este grupo. 25

25. Au W Pt Cd Recubrimiento en contactos electricos Filamento en lamparas incandecentes Catalizador para reducir los gases contaminantes Barras de contencion en reactores nucleares Joyeria Aleaciones de acero Anticancerigeno Fusibles en aleaciones con Pb y Zn Fuente de radiación Contactos electricos Fibra optica Sales en la industria fotogtrafica 26

26. Ag Fe Cu Rh Recubrimiento en contactos electricos Aceros Fabricacion de cables Electrodos para bujias de aviones Joyeria Es el elemente de este grupo con mas uso en forma de acero Insecticida Catalizador Bactericida en compuestos con O y N Pigmento Aleaciones junto con Pt y Pd 27

27. BIOQUIMICA Y ELEMENTOS DE TRANSICIÓN — Impotancia biologica 28

28. Bioquímica  hierro (Fe), manganeso (Mn), zinc (Zn), cobalto (Co), cobre (Cu), níquel (Ni), molibdeno (Mo), vanadio (V) y cromo (Cr).  Metales de transición

29. Procesos enzimáticos   Existen varios ejemplos más de enzimas catalíticas y complejos metálicos de moléculas pequeñas que utilizan metales (Cu, Co, Ni, Mn, Ca y Mg) para catalizar la hidrólisis de ésteres (por ejemplo, hidrólisis de grasas), amidas (por ejemplo, hidrólisis de enlaces peptídicos con agua), ésteres de fosfato (por ejemplo, hidrólisis de ADN y ARN) usando mecanismos simlar a lo mostrado anteriormente para la hidrólisis de dióxido de carbono. 30

30. Procesos Bioquímicos   Descomponen sustancias químicas y liberan energía (son reacciones exergónicas ) que se almacena en enlaces químicos . Reacciones catabólicas Combinan moléculas más pequeñas para formar moléculas más grandes . Estas reacciones requieren energía para llevarse a cabo (son endergónicas ). Reacciones Anabólicas   31

31. Elaborate on the featured statistic. Enzima   anhidrasa carbónica . Hidrolisis biológica   32

32. Avances recientes y futuros Materiales plasmónicos Detectores , sensores .  Nanomediciona Nanopartículas y nanocapsulas de fácil ingreso al organismo Fotoinactivación de bacterias

33. La forma y el tamaño de las partículas afectan de manera importante las propiedades químicas y físicas de estas , especialmente en el caso de elementos como Ag, Au, o Pd, a los cuales se les denomina materiales “ plasmónicos ”.  En los materiales plasmónicos , los electrones oscilan en una frecuencia resonante al interactuar con el componente eléctrico de las ondas electromagnéticas de una determinada longitud de onda . Algunas de las aplicaciones de los materiales plasmónicos son como sensores , fotocatálisis , terapia fototérmica e imagenología . Al controlar cuidadósamente la cinética de síntesis de nanopartículas Materiales plasmónicos

34. Fotoinactivación de bacterias Fotocatalizadores de PdO / TiON   en forma de nanopartículas han exhibido una gran actividad fotocatalítica   en el espectro de luz visible contra bacterias  gram negativas como la Escherichia coli y las Pseudomonas aeruginosa, o gram positivas como la Staphylococcus aureus. Al ser irradiadas por la luz, las nanopartículas   generan cambios estructurales en la pared celular , llevando a la muerte de las bacterias

35. Metales como el oro pueden ser utilizados para la síntesis de nanopartículas que identifiquen y localicen células cancerosas en el organismo , para posteriormente ser irradiados con radiación infrarroja , calcinando a las células malignas . La plata puede ser utilizada en forma de nanopartículas  que pueden penetrar fácilmente en las membranas del cuerpo humano , y sirven para combatir la inflamación , células cancerígenas y microorganismos como bacterias al causar cambios estructurales en sus membranas Nanomedicina

36. Referencias 37 23.1: General Properties of Transition Metals . (2015, January 18). Chemistry LibreTexts . https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_General_Ch emistry_(Petru cci_et_al.)/23%3A_The_Transition_Elements/23.1%3A_General_Properties_of_Transition_Metals ‌Constable, E. C. (2019). Evolution and understanding of the d-block elements in the periodic table. Dalton Transactions, 48(26), 9408–9421. doi:10.1039/c9dt00765b  JoVE . (n.d.). Properties of transition metals [Video]. JoVE . https://www.jove.com/es/science-education/11454/properties-of-transition-metals Torsten Beweries , Tarun K. Panda, Courtney C. Roberts, and Hayato Tsurugi Organometallics 2023 42 (11), 1039-1042 DOI: 10.1021/acs.organomet.3c00238 •Petrucci, R. H., Geoffrey, F., Madura, J. D., Bissonette, C. (2011). Química General. (10ma ed.) Pearson Educación .

37. Referencias 38 Wu, P., Xie, R., Imlay, J. A. & Shang, J. K. Visible-light-induced photocatalytic inactivation of bacteria by composite photocatalysts of palladium oxide and nitrogen-doped titanium oxide. Appl Catal B 88, 576–581 (2009). Xiong, Y. et al. Kinetically controlled synthesis of triangular and hexagonal nanoplates of palladium and their SPR/SERS properties. J Am Chem Soc 127, 17118–17127 (2005). Lu, X., Rycenga , M., Skrabalak , S. E., Wiley, B. & Xia, Y. Chemical Synthesis of Novel Plasmonic Nanoparticles. Annu Rev Phys Chem 60, 167–192 (2009). Cotton, F. Albert (2023, August 16). transition metal. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/transition-metal