Elementos del Grupo 6

El grupo 6, numerado según el estilo IUPAC, es un grupo de elementos de la tabla periódica. Sus miembros son cromo (Cr), molibdeno (Mo), tungsteno (W) y seaborgio (Sg). Todos estos son metales de transición y el cromo, el molibdeno y el tungsteno son metales refractarios.

La configuración electrónica de estos elementos no sigue una tendencia unificada, aunque las capas más externas se correlacionan con tendencias en el comportamiento químico:

"Grupo 6" es el nuevo nombre IUPAC para este grupo; el nombre de estilo antiguo era " grupo VIB " en el antiguo sistema estadounidense (CAS) o " grupo VIA " en el sistema europeo (antiguo IUPAC). El grupo 6 no debe confundirse con el grupo con los nombres cruzados de grupo de estilo antiguo de VIA (sistema de EE. UU., CAS) o VIB (sistema europeo, antigua IUPAC). Ese grupo ahora se llama grupo 16.

Historia

Descubrimientos

El cromo se informó por primera vez el 26 de julio de 1761, cuando Johann Gottlob Lehmann encontró un mineral de color rojo anaranjado en las minas de Beryozovskoye en los Montes Urales de Rusia, al que llamó "plomo rojo siberiano", que se descubrió en menos de 10 años para ser un pigmento amarillo brillante. Aunque se identificó erróneamente como un compuesto de plomo con componentes de selenio y hierro, el mineral era crocoita con una fórmula de PbCrO ₄. Al estudiar el mineral en 1797, Louis Nicolas Vauquelin produjo trióxido de cromo mezclando crocoita con ácido clorhídrico y cromo metálico calentando el óxido en un horno de carbón un año después. También pudo detectar rastros de cromo en piedras preciosas, como el rubí o la esmeralda.

La molibdenita, el mineral principal del que ahora se extrae el molibdeno, se conocía anteriormente como molibdena, que se confundía con el grafito y, a menudo, se implementaba como si fuera grafito. Al igual que el grafito, la molibdenita se puede utilizar para ennegrecer una superficie o como lubricante sólido. Incluso cuando la molibdena se distinguía del grafito, todavía se confundía con una galena (un mineral de plomo común), que tomó su nombre del griego antiguo Μόλυβδος molibdos , que significa plomo. No fue hasta 1778 que el químico sueco Carl Wilhelm Scheele se dio cuenta de que la molibdena no era ni grafito ni plomo. Él y otros químicos asumieron correctamente que era el mineral de un nuevo elemento distinto, llamado molibdeno.por el mineral en el que fue descubierto. Peter Jacob Hjelm aisló con éxito el molibdeno utilizando carbón y aceite de linaza en 1781.

Con respecto al tungsteno, en 1781 Carl Wilhelm Scheele descubrió que se podía hacer un nuevo ácido, el ácido tungstico, a partir de scheelita (en ese momento llamado tungsteno). Scheele y Torbern Bergman sugirieron que podría ser posible obtener un nuevo metal mediante la reducción de este ácido. En 1783, José y Fausto Elhuyar encontraron un ácido a base de wolframita idéntico al ácido túngstico. Más tarde ese año, en España, los hermanos lograron aislar el tungsteno por reducción de este ácido con carbón vegetal, y se les atribuye el descubrimiento del elemento.

El seaborgio fue producido por primera vez por un equipo de científicos dirigido por Albert Ghiorso, que trabajaba en el Laboratorio Lawrence Berkeley en Berkeley, California, en 1974. Crearon el seaborgio bombardeando átomos de californio-249 con iones de oxígeno-18 hasta que se produjo el seaborgio-263..

Desarrollo histórico y usos

Durante la década de 1800, el cromo se usaba principalmente como componente de pinturas y sales para curtir. Al principio, la fuente principal era la crocoita de Rusia, pero en 1827 se descubrió un depósito de cromita más grande cerca de Baltimore, Estados Unidos. Esto convirtió a los Estados Unidos en el mayor productor de productos de cromo hasta 1848, cuando se encontraron grandes depósitos de cromita cerca de Bursa, Turquía. El cromo se usó para la galvanoplastia ya en 1848, pero este uso solo se generalizó con el desarrollo de un proceso mejorado en 1924.

Durante aproximadamente un siglo después de su aislamiento, el molibdeno no tuvo ningún uso industrial debido a su relativa escasez, la dificultad para extraer el metal puro y la inmadurez del subcampo metalúrgico.Las primeras aleaciones de acero al molibdeno se mostraron muy prometedoras por su mayor dureza, pero los resultados se vieron obstaculizados por resultados inconsistentes y una tendencia hacia la fragilidad y la recristalización. En 1906, William D. Coolidge presentó una patente para convertir el molibdeno en dúctil, lo que llevó a su uso como elemento calefactor para hornos de alta temperatura y como soporte para bombillas de filamento de tungsteno; la formación de óxido y la degradación requieren que el molibdeno se selle físicamente o se mantenga en un gas inerte. En 1913, Frank E. Elmore desarrolló un proceso de flotación para recuperar molibdenita de los minerales; la flotación sigue siendo el principal proceso de aislamiento. Durante la Primera Guerra Mundial, la demanda de molibdeno se disparó; se utilizó tanto en blindaje como en sustitución del tungsteno en aceros de alta velocidad. Algunos tanques británicos estaban protegidos por un revestimiento de acero al manganeso de 75 mm (3 pulgadas), pero esto resultó ser ineficaz. Las placas de acero al manganeso se reemplazaron por placas de acero al molibdeno de 25 mm (1 pulgada) que permitieron una mayor velocidad, una mayor maniobrabilidad y una mejor protección.Después de la guerra, la demanda se desplomó hasta que los avances metalúrgicos permitieron un amplio desarrollo de aplicaciones en tiempos de paz. En la Segunda Guerra Mundial, el molibdeno volvió a tener una importancia estratégica como sustituto del tungsteno en las aleaciones de acero.

En la Segunda Guerra Mundial, el tungsteno desempeñó un papel importante en los tratos políticos de fondo. Portugal, como principal fuente europea del elemento, se vio presionado por ambos lados debido a sus depósitos de mineral de wolframita en Panasqueira. La resistencia del tungsteno a las altas temperaturas y su refuerzo de las aleaciones lo convirtieron en una importante materia prima para la industria armamentística.

Química

A diferencia de otros grupos, los miembros de esta familia no muestran patrones en su configuración electrónica, ya que dos miembros más ligeros del grupo son excepciones al principio de Aufbau:

La mayor parte de la química se ha observado solo para los primeros tres miembros del grupo. La química del seaborgio no está muy establecida y, por lo tanto, el resto de la sección trata solo de sus vecinos superiores en la tabla periódica. Los elementos del grupo, como los de los grupos 7 a 11, tienen puntos de fusión altos y forman compuestos volátiles en estados de oxidación más altos. Todos los elementos del grupo son metales relativamente no reactivos con puntos de fusión altos (1907 °C, 2477 °C, 3422 °C); la del tungsteno es la más alta de todos los metales. Los metales forman compuestos en diferentes estados de oxidación: el cromo forma compuestos en todos los estados de −2 a +6:pentacarbonilcromato disódico, decacarbonildicromato disódico, bis(benceno)cromo, pentanitrocianocromato tripotásico, cloruro de cromo(II), óxido de cromo(III), cloruro de cromo(IV), tetraperoxocromato(V) de potasio y dióxido de dicloruro de cromo(VI); lo mismo es cierto para el molibdeno y el tungsteno, pero la estabilidad del estado +6 crece hacia abajo en el grupo. Dependiendo de los estados de oxidación, los compuestos son básicos, anfóteros o ácidos; la acidez crece con el estado de oxidación del metal.

Ocurrencia

El cromo es un elemento natural muy común. Es el vigésimo primer elemento más abundante en la corteza terrestre con una concentración promedio de 100ppm. Los estados de oxidación más comunes para el cromo son los estados cero, trivalente y hexavalente. La mayor parte del cromo natural se encuentra en estado hexavalente. Alrededor de dos quintas partes del cromo del mundo se producen en Sudáfrica, seguidas por Kazakstán, India, Rusia y Turquía. El cromo se extrae como mineral de cromita.

El tungsteno es uno de los elementos más raros en la tierra. Tiene una concentración promedio de 1,5 ppm en la corteza terrestre. El tungsteno se encuentra principalmente en los minerales wolframita y scheelita, por lo general nunca aparece como elemento libre en la naturaleza. Los mayores productores de tungsteno del mundo son China, Rusia y Portugal.

El seaborgio no se encuentra en la naturaleza sino que se fabrica en un laboratorio.

Producción

Precauciones

Los compuestos de cromo hexavalente son carcinógenos genotóxicos. El seaborgio es un elemento sintético radiactivo que no se encuentra en la naturaleza; el isótopo conocido más estable tiene una vida media de aproximadamente 14 minutos.

Aplicaciones

• Aleaciones
• catalizadores
• Aplicaciones refractarias y de alta temperatura, como electrodos de soldadura y componentes de hornos.
• Metalurgia, a veces utilizada en motores a reacción y turbinas de gas.
• Tintes y pigmentos
• Bronceado
• materiales duros

Ocurrencias biológicas

El grupo 6 es notable porque contiene algunos de los únicos elementos en los períodos 5 y 6 con un papel conocido en la química biológica de los organismos vivos: el molibdeno es común en las enzimas de muchos organismos y el tungsteno se ha identificado en un papel análogo en las enzimas. de algunas arqueas, como Pyrococcus furiosus. Por el contrario, y de manera inusual para un metal de transición del bloque d de primera fila, el cromo parece tener pocas funciones biológicas, aunque se cree que forma parte de la enzima del metabolismo de la glucosa en algunos mamíferos.