ELEMENTO DE TRANSICION REACCION Y PREPARACION DEL VANADIO 2.- OBJETIVO:
Formar complejos de vanadio.
3.- MARCO TEORICO: Los Los metale metales s de transi transici ción ón o eleme elemento ntos s de transi transici ción ón son son aquell aquellos os elementos químicos que químicos que están situados en la parte central del sistema periódico, periódico , en el bloque d, cuya principal característica es la inclusión en su configuración electrónica del orbital d , parc parcia ialm lmen ente te llen lleno o de electrones electrones.. Esta Esta defin definici ición ón se puede puede amplia ampliar r considerando como elementos de transición a aquellos que poseen electrones alojados en el orbital d , esto incluiría a zinc zinc,, cadmio cadmio,, y mercurio mercurio.. La !"#$ !"#$ define define un metal de transición como %un elemento cuyo átomo tiene una subcapa d incompleta o que puede dar lugar a cationes con una subcapa d incompleta%. & 'eg(n esta definición el zinc, cadmio, y mercurio están e)cluidos de los metales de transici transición, ón, ya que tienen una configu configurac ración ión d &*. 'olo se forman unas pocas especies transitorias de estos elementos que dan lugar a iones con una subcapa d parcialmente parcialmente completa. "or ejemplo mercurio + solo se encuentra como -g/, el cual no forma un ion aislado con una subcapa parcialmente llena,
por lo que los tres elementos son inconsistentes con la definición anterior. Estos forman iones con estado de o)idación /, pero conservan la configuración 0 d &*. El elemento && podría tambi1n ser e)cluido aunque sus propiedades de o)idación no son observadas debido a su naturaleza
radioactiva.. Esta radioactiva Esta defi defini nici ción ón
corresponde a los grupos 2 a && de la tabla periódica. 'eg( 'eg(n n la defin definici ición ón más amplia amplia los los metale metales s de trans transici ición ón son los los cuare cuarenta nta elementos químicos, del & al 2*, del 23 al 04, del 5& al 4* y del &*2 al &&. El nombr nombre e de %tran %transic sición ión%% provie proviene ne de una una carac caracter teríst ística ica que prese present ntan an estos estos elementos de poder ser estables por si mismos sin necesidad de una reacción con otro elemento. $uando a su (ltima capa de valencia le faltan electrones para estar completa, los e)trae de capas internas. $on eso es estable, pero le faltarían electrones en la capa donde los e)trajo, así que los completa con otros electrones propios de otra capa. 6 así sucesivamente7 este fenómeno se le llama %8ransición electr electrón ónica ica%. %. Esto Esto tambi tambi1n 1n tiene tiene que que ver ver con con que que estos estos elemen elementos tos sean sean tan estables y difíciles de 9acer reaccionar con otros. La definición más amplia es la que que trad tradic icio iona nalm lmen ente te se 9a util utiliz izad ado. o. 'in 'in emba embarg rgo o muc9 muc9as as prop propie ieda dade des s interesantes de los elementos de transición como grupo son el resultado de su subca subcapa pa d parcialmente parcialmente completa. Las tendencias periódicas del bloque d son menos predominantes que en el resto de la tabla periódica. # trav1s de esta la valencia valencia no cambia cambia porque porque los electron electrones es adicion adicionado ados s al átomo átomo van a capas capas internas.
VANADIO: El vanadio es un elemento químico de n(mero atómico 2 situado en el grupo : de la tabla periódica de los elementos, su símbolo es ;, es un metal d(ctil, blando y poco abundante. abundante. 'e encuentra en distintos distintos minerales y se emplea principalmente principalmente en algunas aleaciones. aleaciones. El nombre procede procede de la diosa de la belleza ;anadis ;anadis en la mitología escandinava.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: PRINCIPALES:
El vanad vanadio io es un metal metal de trans transic ición ión blanc blanco, o, d(ct d(ctilil y brilla brillant nte. e. Este Este metal metal de transición transición presenta una alta resistencia a las bases, al ácido sulf(rico +sulf(rico +- '<0 y al ácido clor9ídrico +-$l. clor9ídrico +-$l. 'e obtiene de distintos minerales, así como de petróleos petróleos.. 8ambi1n se puede obtener de la recuperación del ó)ido de vanadio +; en polvos procede procedentes ntes de proceso procesos s de combustión combustión.. 8iene algunas aplicaciones nucleares debido debido a su baja sección sección de captura captura de neutrones neutrones.. Es un elemento esencial en algunos
seres
vivos,
aunque
no
se
conoce
su
función.
En sus compuest compuestos os present presenta a variados variados estados estados de o)idació o)idación, n, siendo siendo los más comunes /, /2, /0 y /:.
APLICACIONES: #pro)imadamente #pro)imadamente el 4*= del vanadio vanadio producido producido se emplea como ferrovanadio ferrovanadio o como aditivo en aceros aceros.. •
'e empl emplea ea en acer acero o ino) ino)id idab able le usad usado o en inst instru rume ment ntos os quir quir(r (rji jico cos s y 9erramientas, en aceros resistentes a la corrosión corrosión,, y mezclado con aluminio en aleacion aleaciones es de titanio titanio empleadas empleadas en motores de reacción. 8ambi1n, en aceros empleados en ejes de ruedas y cig>e?ales, engranajes, y otros componentes críticos.
•
Es un importante estabilizador de carburos en la fabricación de aceros.
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'e emplea en algunos componentes de reactores nucleares.
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Forma parte de algunos imanes superconductores.
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#lgunos #lgunos compuestos compuestos de vanadio se utilizan como catalizadores catalizadores en la producción de an9ídrido maleico y ácido sulf(ric sulf(rico o . $oncretamente, es muy usado el pentó)ido de vanadio, ; <:, que tambi1n se emplea en cerámicas.
PROPIEDADES DE LOS METALES DE TRANSICIÓN:
$asi $asi todos todos son metales típi típico cos, s, de elev elevad ada a dureza dureza,, co c on pun puntos tos de fus fusión ión y ebullición altos, altos, bueno buenos s cond conduct uctore ores s tanto tanto del del calor calor como como de la electr electrici icidad dad.. @uc9as de las propiedades de los metales de transición se deben a la capacidad de los electrones del orbital d de de localizarse dentro de la red metálica. En metales, cuanto más electrones compartan un n(cleo, más fuerte es el metal. "oseen una gran versatilidad de estados de o)idación, pudiendo alcanzar una carga positiva tan alta como la de su grupo, e incluso en ocasiones negativa +$omo en algunos complejos de coordinación. •
'us combinaciones son fuertemente coloreadas y paramagn1ticas
•
'us 'us poten potencia ciales les norma normales les suelen suelen ser menos menos negat negativo ivos s que los los de los metales representativos, estando entre ellos los llamados metales nobles.
•
"ueden formar aleaciones entre ellos.
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'on en general buenos catalizadores catalizadores..
•
'on sólidos a temperatura ambiente +e)cepto el mercurio mercurio
•
Forman complejos complejos iónicos. iónicos.
ESTADOS DE OXIDACIÓN VARIABLES: # diferencia diferencia de los metales de los grupos & y , los iones de los elementos elementos de transición pueden tener m(ltiples estados de o)idación estables ya que pueden perder electrones d sin sin un gran sacrificio energ1tico. El manganeso, por ejemplo tiene dos electrones 0 s y cinco 2 d que que pueden ser eliminados. La p1rdida de todos estos estos electr electron ones es lleva lleva a un esta estado do de o)ida o)idaci ción ón /5. El osmio y el el rutenio se encuentran com(nmente solos en un estado de o)idación /4 muy estable el cual es uno de los más elevados para compuestos aislados.
La tabla muestra algunos de los metales de o)idación encontrados en compuestos de metales de transición. !n círculo lleno representa el estado de o)idación com(n, un anillo de centro blanco representa uno menos com(n +menos favorable energ1ticamente. $iertos patrones en los estados de o)idación surgen a trav1s de los periodos de los elementos de transiciónA •
El n(mero de estados de o)idación aumenta para cada ion 9asta el @n, a partir partir del cual cual comienz comienza a a disminu disminuir. ir. Los (ltimos (ltimos metales metales de transici transición ón tienen una mayor atracción entre protones protones y y electrones electrones +ya +ya que 9ay más de cada cada uno pres present entes es,, lo que requ requeri erirí ría a más ener energía gía para para elimin eliminar ar los electrones.
•
$uando los elementos están en estados de o)idación bajos, se pueden encontrar como iones simples. 'in embargo, los metales de transición en esta estados dos de o)idac o)idació ión n elev elevado ados s se encue encuentr ntran an gene general ralmen mente te unido unidos s cova covale lent ntem emen ente te a elem elemen ento tos s electronegativos como como o)íg o)ígen eno o o fl(o fl(or r formando iones poliatómicos como el cromato, vanadato, o permanganato permanganato..
ones en elevados estados de o)idación tienden a ser buenos agentes o)idantes, mientras que elementos en bajos estados de o)idación tienden a ser buenos agentes reductores.
•
one ones s / a trav1 trav1s s del del period periodo o comie comienza nzan n como como fuerte fuertes s reductores y se vuelven más estables.
•
one ones s 2/ comie comienz nzan an estab estables les y se vuelv vuelven en más o)idantes o)idantes a trav1s del periodo.
ACTIVIDAD CAT CATALÍTICA: Los Los
meta metale les s de tran transi sici ción ón form forman an buen buenos os cata catali liza zado dore res s 9omo 9omog1 g1ne neos os y
9eterog1neos, por ejemplo el 9ierro 9ierro es es el catalizador para el proceso de -aber y tanto el níquel níquel como como el platino platino son son utilizados para la 9idrogenación de alquenos alquenos.. Esto es porque son capaces de reaccionar bajo numerosos estados de o)idación y como consecuencia de ello formar nuevos compuestos proveyendo una ruta de reacción alternativa con una energía de activación más baja.
4.- MATERIALES Y REACTIVOS Y EQUIPOS:
MATERIALES
REACTIVOS
EQUIPOS
VASO DE PRECIPITADO VARILLA DE VIDRIO TUBO DE ENSAYO PIPETA PICETA GRADILLA GOTERO
METAVANADATO DE AMONIO ACIDO CLORHIDRICO ACIDO SULFURICO PEROXIDO DE HIDROGENO FLORURO DE AMONIO HIDROXIDO DE SODIO
CAMPANA DE ABSORSION PLANCHA ELECTRICA
5.- REACCIONES: B-0;<2 / -< / Ba<- CCCCCCCCCC ► DB-2 / Ba;<2 / -< B-0;<2 / Ba<- CCCCCCCCCC ► DB-2 / Ba/ / ;<2/& ;<2/& / -'<0 CCCCCCCCCC ► ;</& / -' / < ;</& / -< CCCCCCCCCC ► ;/ / < / -< ;</& / n CCCCCCCCCC ► n/ / - / ;/2
6.- OBSERVACIONES:
El acido sulf(rico +- '<0 es una solución incolora, to)ico.
El 9idró)ido de de sodio +Ba<- +Ba<- presenta su su estado físico físico solido granulado granulado de
color blanco, 9idroscopio. El acido clor9ídrico +-$l es una solución incolora, to)ico, de olor irritante.
La mezcla mezcla de la soluci solución ón de metav metavan anada adato to de amonio amonio en pres presenc encia ia de
9idró)ido de sodio y acido sulf(rico cambio a un color amarillo, y luego se agrego peró)ido de 9idrogeno y la solución cambio a un color violeta. El floruro de amonio +B- F presenta su estado físico solido granulado.
El peró)ido de 9idrogeno para análisis +- < es una solución incolora.
El metavanadato de amonio +B- 0;<2 prese present nta a su esta estado do físic físico o solid solido o en
polvo.
'e observó observó que la mezcla de metavanad metavanadato ato de amonio y acido clor9ídr clor9ídrico ico
cambio a un color amarillo, y en presencia de de amalgama de zing cambio a un color verde, y en presencia de peró)ido de 9idrogeno y floruro de amonio volvió al color amarillo.
'e observo que que la mezcla de las diferentes diferentes soluciones soluciones y sustancias sustancias de esta
practica 9ubieron 9ubieron cambios de color, color, efervescencia, efervescencia, desprendimient desprendimiento o de gases y formación de precipitado.
7.- CONCLUSIONES: La mayoría de los metales de transición tienen una estructura compacta.
El tratamiento del metavanadato de amonio con diferentes reductores, forma en
diso disolu luci ción ón espe especi cies es con con esta estado dos s de o)id o)idac ació ión n infe inferi rior ores es a /:, /:, que que son son generalmente coloreados.
El origen origen de color color se debe debe a las las trans transici icione ones s electr electrón ónica icas s que que cont contien ienen en
electrones d.
El vanadio con sus menores estados de o)idación, se o)ida rápida y fácilmente
en disolución. El metavanadato de amonio, el cual se disuelve en medio básico y se 9izo
reaccionar con acido sulf(rico para formar el catión ;< /, este catión se redujo con
peró)ido de 9idrogeno y zinc, con formación de especies coloreadas indicando que 9a 9abido reacción.
El parama paramagn gnet etism ismo o del del vanad vanadio io como como metal metal de transi transici ción ón se debe debe a las las
subcapas d incompletas en el vanadio. El vanadio forma compuestos en los estados de o)idación /, /2, /0, /:, de los
cuales el /0 y /: son los más importantes.
Finalme lmente se puede ede con concluir luir que en esta practic tica se estudio dio el
comportamiento del vanadio frente a diversos reductores, debi1ndose, al estado de o)idación que 9a sido reducido el vanadio.
8.- CUESTIONARIO: 1.1.- ¿El ¿El v v! !"# "#$ $ %& '! (%) (%)ll "% )*! )*!&# &#+# +#,! ,! '% '% &% &%&& /*%& /*%&%! %!) ) l) l) *%&#&)%!+#0 sulf(rico +-'<0 R.- El vanadio presenta una alta resistencia a las bases, al ácido sulf(rico +y al ácido clor9ídrico +-$l. clor9ídrico +-$l.
2.- ¿M%"#!)% %l v!"#$ '% +$(/'%&)$& &% /'%"%! *%+'/%**0 R.- Gel vanadio se puede recuperar unos H: minerales patronita, ;' 0, vanadinita, "b:+;<02$l, $l, y la carn carnot otit ita, a, I +!<+;<0J2-<. 8ambi1n mbi1n se encu encuen entra tra en la bau)i bau)ita ta,, así como como en depós depósito itos s que que conti contien enen en carbono carbono,, como por ejemplo en carbón, petróleos y alquitrán.
3.- ¿C'l %& %l %%+)$ "% "#* %4+%&$ "% +#"$0 R.- #l agregar e)ceso de acido vuelve al principio por que de color verde cambio otra ves a un color amarillo.
5.- ¿E4/l#+* '% %& '! +$(/'%&)$ $ '! +$(/l%6$ "% +$$*"#!+#$!0
complejo de coordinación coordinación,, se denomina complejo al tipo de R.- Un compuesto o complejo
estruct estructura ura molecular molecular que se encuent encuentra ra genera generalmen lmente te formada formada por un átomo +o grupo central que posee orbitales de valencia no ocupados7 rodeado por un cierto n(mero de mol1culas mol1culas o o iones iones que que poseen pares de electrones no electrones no compartidos que pued pueden en ser ser iny inyecta ectado dos s en los los orbitales vacío vacíos s del del grup grupo o centr central al para para formar formar enlac enlaces es coor coordin dinado ados. s. Los compu compues estos tos compl complejo ejos s o de coord coordina inaci ción ón están están constituidos por un peque?o numero de mol1culas o iones denominados ligandos.
7.- ¿'9 )#/$& "% +$(/l%6$& &% /*%&%!) l "#* %l +#"$ +l$*;"*#+$ $ (l<( "% =#!+0 R.- ;<02C +incoloro K ;<+<- :M/ +azul K ;+<- HM2/ +verde K ;+<- HM/ +violeta
>. ? BIBLIO@RAIA:
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enciclopedia.us.esPinde).p9pP@etalQdeQtransición
NNN.scribd.comPdocP...PmetalesCdeCtransicion
