Metales de post-transición

Los elementos metálicos de la tabla periódica ubicados entre los metales de transición y los metaloides no metálicos químicamente débiles han recibido muchos nombres en la literatura, tales como metales post-transición, metales pobres, otros metales, metales del bloque p y metales químicamente débiles; ninguno ha sido recomendado por la IUPAC. El nombre más común, metales posteriores a la transición., se usa generalmente en este artículo. Dependiendo de dónde se considere que comienzan y terminan los conjuntos adyacentes de metales de transición y metaloides, existen al menos cinco propuestas en competencia sobre qué elementos se deben contar como metales posteriores a la transición: los tres más comunes contienen seis, diez y trece elementos, respectivamente (ver imagen). Todas las propuestas incluyen galio, indio, estaño, talio, plomo y bismuto.

Físicamente, estos metales son blandos (o quebradizos), tienen poca resistencia mecánica y, por lo general, tienen puntos de fusión más bajos que los de los metales de transición. Al estar cerca de la frontera metal-no metal, sus estructuras cristalinas tienden a mostrar efectos de enlace covalente o direccional, teniendo generalmente una mayor complejidad o menos vecinos más cercanos que otros elementos metálicos.

Químicamente, se caracterizan, en diversos grados, por tendencias de enlace covalente, anfoterismo ácido-base y la formación de especies aniónicas como aluminatos, estanatos y bismutotos (en el caso del aluminio, el estaño y el bismuto, respectivamente). También pueden formar fases de Zintl (compuestos semimetálicos formados entre metales altamente electropositivos y metales o metaloides moderadamente electronegativos).

Elementos aplicables

Por lo general, se incluyen en esta categoría los metales del grupo 13–15 en los períodos 4–6: galio, indio y talio; estaño y plomo; y bismuto. Otros elementos que a veces se incluyen son el platino (generalmente considerado como un metal de transición); los metales del grupo 11 cobre, plata y oro (que generalmente se consideran metales de transición); los metales del grupo 12, zinc, cadmio y mercurio (que por lo demás se consideran metales de transición); y aluminio, germanio, arsénico, selenio, antimonio, telurio y polonio (de los cuales el germanio, el arsénico, el antimonio y el telurio generalmente se consideran metaloides). Se ha predicho que el astato, que generalmente se clasifica como un no metal o un metaloide, tiene una estructura cristalina metálica. Si es así, sería un metal posterior a la transición. Elementos 112–118 (copernicium, nihonium, flerovium, moscovium, livermorium, tennessine y oganesson) pueden ser metales posteriores a la transición; se han sintetizado cantidades insuficientes de ellos para permitir una investigación suficiente de sus propiedades físicas y químicas reales.

Los elementos que comienzan a contarse como metales posteriores a la transición dependen, en términos de la tabla periódica, de dónde terminan los metales de transición. En la década de 1950, la mayoría de los libros de texto de química inorgánica definían los elementos de transición como terminados en el grupo 10 (níquel, paladio y platino), por lo tanto, excluyendo el grupo 11 (cobre, plata y oro) y el grupo 12 (zinc, cadmio y mercurio). Una encuesta de libros de química en 2003 mostró que los metales de transición terminaban en el grupo 11 o en el grupo 12 con una frecuencia aproximadamente igual.Dónde terminan los metales posteriores a la transición depende de dónde comienzan los metaloides o los no metales. El boro, el silicio, el germanio, el arsénico, el antimonio y el telurio se reconocen comúnmente como metaloides; otros autores tratan algunos o todos estos elementos como no metales. El arsénico, el selenio y el telurio, aunque se encuentran a la derecha de la línea de peldaños, se han incluido ocasionalmente como metales posteriores a la transición.

Razón fundamental

La naturaleza metálica disminuida de los metales posteriores a la transición se atribuye en gran medida al aumento de la carga nuclear que atraviesa la tabla periódica, de izquierda a derecha. El aumento de la carga nuclear se ve parcialmente compensado por un número creciente de electrones, pero como estos se distribuyen espacialmente, cada electrón adicional no filtra completamente cada aumento sucesivo de la carga nuclear y, por lo tanto, este último domina. Con algunas irregularidades, los radios atómicos se contraen, las energías de ionización aumentan, quedan menos electrones disponibles para el enlace metálico y "los iones [se vuelven] más pequeños y más polarizantes y más propensos a la covalencia". Este fenómeno es más evidente en los metales posteriores a la transición del período 4-6, debido a la detección ineficiente de sus cargas nucleares por su dy (en el caso de los metales del período 6) f configuraciones electrónicas; el poder de apantallamiento de los electrones disminuye en la secuencia s > p > d > f. Las reducciones en el tamaño atómico debidas a la interjección de los bloques d y f se denominan, respectivamente, 'scandide' o 'contracción del bloque d' y 'contracción de lantánidos'. Los efectos relativistas también "aumentan la energía de enlace" y, por lo tanto, la energía de ionización de los electrones en "la capa 6s en oro y mercurio, y la capa 6p en elementos posteriores del período 6".

Química descriptiva

Esta sección describe las propiedades físicas y químicas relevantes de los elementos clasificados típicamente oa veces como metales de post-transición. Para ver los perfiles completos, incluida la historia, la producción, los usos específicos y las funciones y precauciones biológicas, consulte el artículo principal de cada elemento. Abreviaturas: MH: dureza de Mohs; BCN —número de coordinación masiva.

Grupo 10

El platino es un metal moderadamente duro (MH 3,5) de baja resistencia mecánica, con una estructura cúbica centrada en las caras compactada (BCN 12). En comparación con otros metales de esta categoría, tiene un punto de fusión inusualmente alto (2042 K frente a 1338 para el oro). El platino es más dúctil que el oro, la plata o el cobre, por lo que es el más dúctil de los metales puros, pero es menos maleable que el oro. Al igual que el oro, el platino es un elemento calcófilo en cuanto a su presencia en la corteza terrestre, prefiriendo formar enlaces covalentes con el azufre. Se comporta como un metal de transición en sus estados de oxidación preferidos de +2 y +4. Hay muy poca evidencia de la existencia de iones metálicos simples en medios acuosos; la mayoría de los compuestos de platino son complejos de coordinación (covalentes). El óxido (PtO ₂) es anfótero, predominando las propiedades ácidas; se puede fusionar con hidróxidos alcalinos (MOH; M = Na, K) u óxido de calcio (CaO) para dar platinados aniónicos, como el rojo Na ₂ PtO ₃ y el verde K ₂ PtO ₃. El óxido hidratado se puede disolver en ácido clorhídrico para dar el hexaclorometalato (IV), H ₂ PtCl ₆.

Al igual que el oro, que puede formar compuestos que contienen el ion auriro -1, el platino puede formar compuestos que contienen iones platinuro, como las fases Zintl BaPt, Ba ₃ Pt ₂ y Ba ₂ Pt, siendo el primer metal de transición (sin ambigüedades) en hacerlo.

Darmstadtium debería ser similar a su platino homólogo más ligero. Se espera que tenga una estructura cúbica centrada en el cuerpo compacta. Debe ser un metal muy denso, con una densidad de 26-27 g/cm superando a todos los elementos estables. Se espera que la química del darmstadtio esté dominada por los estados de oxidación +2 y +4, similar al platino. El óxido de darmstadtio (IV) (DsO ₂) debe ser anfótero y el óxido de darmstadtio (II) (DsO) básico, exactamente análogo al platino. También debe haber un estado de oxidación de +6, similar al platino. El darmstadtio debería ser un metal muy noble: se espera que el potencial de reducción estándar para el par Ds/Ds sea de +1,7 V, más que los +1,52 V del par Au/Au.

Grupo 11

Los metales del grupo 11 generalmente se clasifican como metales de transición dado que pueden formar iones con capas D incompletas. Físicamente, tienen puntos de fusión relativamente bajos y valores de electronegatividad altos asociados con los metales posteriores a la transición. "La subcapa d llena y el electrón s libre de Cu, Ag y Au contribuyen a su alta conductividad eléctrica y térmica. Los metales de transición a la izquierda del grupo 11 experimentan interacciones entre los electrones s y la subcapa d parcialmente llena que reducen la movilidad de los electrones". Químicamente, los metales del grupo 11 en sus estados de valencia +1 muestran similitudes con otros metales posteriores a la transición; ocasionalmente se clasifican como tales.

El cobre es un metal blando (MH 2,5–3,0) con baja resistencia mecánica. Tiene una estructura cúbica centrada en las caras compacta (BCN 12). El cobre se comporta como un metal de transición en su estado de oxidación preferido de +2. Los compuestos estables en los que el cobre está en su estado de oxidación menos preferido de +1 (Cu ₂ O, CuCl, CuBr, CuI y CuCN, por ejemplo) tienen un carácter covalente significativo. El óxido (CuO) es anfótero, con propiedades básicas predominantes; puede fusionarse con óxidos alcalinos (M ₂ O; M = Na, K) para dar oxicupratos aniónicos (M ₂ CuO ₂). El cobre forma fases de Zintl como Li ₇ CuSi ₂ y M ₃ Cu₃ Sb ₄ (M = Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho o Er).

La plata es un metal blando (MH 2,5–3) con baja resistencia mecánica. Tiene una estructura cúbica centrada en las caras compacta (BCN 12). La química de la plata está dominada por su estado de valencia +1 en el que muestra propiedades físicas y químicas generalmente similares a las de los compuestos de talio, un metal del grupo principal, en el mismo estado de oxidación. Tiende a unirse covalentemente en la mayoría de sus compuestos. El óxido (Ag ₂ O) es anfótero, predominando las propiedades básicas. La plata forma una serie de oxoargentatos (M ₃ AgO ₂, M = Na, K, Rb). Es un componente de las fases Zintl como Li ₂ AgM (M = Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn o Pb) e Yb₃ Ag ₂.

El oro es un metal blando (MH 2,5–3) que se deforma fácilmente. Tiene una estructura cúbica centrada en las caras compacta (BCN 12). La química del oro está dominada por su estado de valencia +3; todos estos compuestos de oro presentan enlaces covalentes, al igual que sus compuestos +1 estables. El óxido de oro (Au ₂ O ₃) es anfótero, predominando las propiedades ácidas; forma hidroxoauratos aniónicos M[Au(OH) ₄ ], donde M = Na, K, ½Ba, Tl; y auratos como NaAuO ₂. El oro es un componente de las fases de Zintl como M ₂ AuBi (M = Li o Na); Li ₂ AuM (M = In, Tl, Ge, Pb, Sn) y Ca₅ Au ₄.

Se espera que Roentgenium sea similar a su homólogo más ligero, el oro, en muchos aspectos. Se espera que tenga una estructura cúbica centrada en el cuerpo compacta. Debe ser un metal muy denso, con una densidad de 22 a 24 g/cm2, aproximadamente la del osmio y el iridio, los elementos estables más densos. Se espera que la química del roentgenio esté dominada por el estado de valencia +3, de manera similar al oro, en el que debería comportarse de manera similar como un metal de transición. El óxido de roentgenio (Rg ₂ O ₃) debe ser anfótero; También deberían existir compuestos estables en los estados de valencia −1, +1 y +5, exactamente análogos al oro. De manera similar, se espera que el roentgenio sea un metal muy noble: el potencial de reducción estándar para el RgSe espera que el par /Rg sea de +1,9 V, más que los +1,52 V del par Au /Au. Se espera que el catión [Rg(H ₂ O) ₂ ] sea el más blando entre los cationes metálicos. Debido a la estabilización relativista de la subcapa 7s, se espera que el roentgenio tenga una subcapa s completa y una subcapa d parcialmente llena, en lugar del electrón s libre y la subcapa d completa del cobre, la plata y el oro.

Grupo 12

Sobre el grupo de 12 metales (zinc, cadmio y mercurio), Smith observó que "los escritores de libros de texto siempre han tenido dificultades para tratar con estos elementos". Hay una reducción abrupta y significativa en el carácter metálico físico del grupo 11 al grupo 12. Su química es la de los elementos del grupo principal. Una encuesta de 2003 de libros de química mostró que se trataban como metales de transición o como elementos del grupo principal en una base de 50/50. El Libro Rojo de la IUPAC señala que aunque los elementos del grupo 3-12 se denominan comúnmente elementos de transición, los elementos del grupo 12 no siempre se incluyen. Los elementos del grupo 12 no satisfacen la definición del Libro de Oro de la IUPAC de un metal de transición.

El zinc es un metal blando (MH 2,5) con malas propiedades mecánicas. Tiene una estructura cristalina (BCN 6+6) que está ligeramente distorsionada del ideal. Muchos compuestos de zinc tienen un carácter marcadamente covalente. El óxido y el hidróxido de zinc en su estado de oxidación preferido de +2, concretamente ZnO y Zn(OH) ₂, son anfóteros; forma zincatos aniónicos en soluciones fuertemente básicas. El zinc forma fases de Zintl como LiZn, NaZn ₁₃ y BaZn ₁₃. El zinc altamente purificado, a temperatura ambiente, es dúctil. Reacciona con el aire húmedo para formar una fina capa de carbonato que evita una mayor corrosión.

El cadmio es un metal blando y dúctil (MH 2.0) que sufre una deformación sustancial, bajo carga, a temperatura ambiente. Al igual que el zinc, tiene una estructura cristalina (BCN 6+6) ligeramente distorsionada con respecto a la ideal. Los haluros de cadmio, a excepción del fluoruro, presentan una naturaleza sustancialmente covalente. Los óxidos de cadmio en su estado de oxidación preferido de +2, a saber, CdO y Cd(OH) ₂, son débilmente anfóteros; forma compañeros en soluciones fuertemente básicas. El cadmio forma fases de Zintl como LiCd, RbCd ₁₃ y CsCd ₁₃.Cuando se calienta en el aire a unos pocos cientos de grados, el cadmio representa un peligro de toxicidad debido a la liberación de vapor de cadmio; cuando se calienta hasta su punto de ebullición en el aire (justo por encima de 1000 K; 725 C; 1340 F; cf acero ~2700 K; 2425 C; 4400 F), el vapor de cadmio se oxida, 'con una llama amarillo rojiza, dispersándose como un aerosol de partículas de CdO potencialmente letales.' Por lo demás, el cadmio es estable en el aire y en el agua, en condiciones ambientales, protegido por una capa de óxido de cadmio.

El mercurio es un líquido a temperatura ambiente. Tiene el enlace metálico más débil de todos, como lo indica su energía de enlace (61 kJ/mol) y punto de fusión (-39 °C) que, juntos, son los más bajos de todos los elementos metálicos. El mercurio sólido (MH 1,5) tiene una estructura cristalina distorsionada, con enlaces covalentes metálicos mixtos y un BCN de 6. "Todos los metales [del Grupo 12], pero especialmente el mercurio, tienden a formar compuestos covalentes en lugar de iónicos". El óxido de mercurio en su estado de oxidación preferido (HgO; +2) es débilmente anfótero, al igual que el sulfuro congénere HgS. Forma tiomercuratos aniónicos (como Na ₂ HgS ₂ y BaHgS ₃) en soluciones fuertemente básicas.Forma o es parte de fases de Zintl como NaHg y K ₈ In ₁₀ Hg. El mercurio es un metal relativamente inerte que muestra poca formación de óxido a temperatura ambiente.

Se espera que el copernicio sea un líquido a temperatura ambiente, aunque hasta ahora los experimentos no han tenido éxito en determinar su punto de ebullición con suficiente precisión para demostrarlo. Al igual que su congénere más ligero, el mercurio, muchas de sus propiedades singulares se derivan de su configuración electrónica de capa cerrada d s, así como de fuertes efectos relativistas. Su energía cohesiva es incluso menor que la del mercurio y probablemente solo mayor que la del flerovio. Se espera que el copernicio sólido cristalice en una estructura cúbica centrada en el cuerpo compacta y tenga una densidad de alrededor de 14,7 g/cm2, que disminuye a 14,0 g/cm2 al fundirse, que es similar a la del mercurio (13,534 g/cm3).). Se espera que la química del copernicio esté dominada por el estado de oxidación +2, en el que se comportaría como un metal posterior a la transición similar al mercurio, aunque la estabilización relativista de los orbitales 7s significa que este estado de oxidación implica la cesión de electrones 6d en lugar de 7s.. Una desestabilización relativista concurrente de los orbitales 6d debería permitir estados de oxidación más altos, como +3 y +4, con ligandos electronegativos, como los halógenos. Se espera un potencial de reducción estándar muy alto de +2,1 V para el Cn/Cn pareja. De hecho, el copernicio a granel puede incluso ser un aislante con una banda prohibida de 6,4 ± 0,2 V, lo que lo haría similar a los gases nobles como el radón, aunque anteriormente se había predicho que el copernicio sería un semiconductor o un metal noble. Se espera que el óxido de copernicio (CnO) sea predominantemente básico.

Grupo 13

El aluminio a veces se cuenta o no como un metal posterior a la transición. Tiene un núcleo de gas noble [Ne] bien protegido en lugar del núcleo menos protegido [Ar]3d, [Kr]4d o [Xe]4f 5d de los metales posteriores a la transición. El pequeño radio del ion de aluminio combinado con su alta carga lo convierte en una especie fuertemente polarizante, propensa a la covalencia.

El aluminio en forma pura es un metal blando (MH 3.0) con baja resistencia mecánica. Tiene una estructura compacta (BCN 12) que muestra alguna evidencia de unión parcialmente direccional. Tiene un bajo punto de fusión y una alta conductividad térmica. Su resistencia se reduce a la mitad a 200 °C, y para muchas de sus aleaciones es mínima a 300 °C. Las últimas tres propiedades del aluminio limitan su uso a situaciones en las que no se requiere protección contra incendios, o requieren la provisión de una mayor protección contra incendios. Se une covalentemente en la mayoría de sus compuestos; tiene un óxido anfótero; y puede formar aluminatos aniónicos. El aluminio forma fases de Zintl como LiAl, Ca ₃ Al ₂ Sb ₆ y SrAl ₂. Una fina capa protectora de óxido confiere un grado razonable de resistencia a la corrosión. Es susceptible al ataque en condiciones de pH bajo (<4) y alto (> 8,5), fenómeno que generalmente es más pronunciado en el caso del aluminio de pureza comercial y sus aleaciones. Dadas muchas de estas propiedades y su proximidad a la línea divisoria entre metales y no metales, el aluminio se clasifica ocasionalmente como un metaloide. A pesar de sus deficiencias, tiene una buena relación resistencia-peso y una excelente ductilidad; su resistencia mecánica se puede mejorar considerablemente con el uso de aditivos de aleación; su muy alta conductividad térmica puede aprovecharse en disipadores de calor e intercambiadores de calor; y tiene una alta conductividad eléctrica.A temperaturas más bajas, el aluminio aumenta su resistencia a la deformación (al igual que la mayoría de los materiales) mientras mantiene la ductilidad (al igual que los metales cúbicos centrados en las caras en general). Químicamente, el aluminio a granel es un metal fuertemente electropositivo, con un alto potencial de electrodo negativo.

El galio es un metal blando y quebradizo (MH 1,5) que se funde a solo unos pocos grados por encima de la temperatura ambiente. Tiene una estructura cristalina inusual que presenta enlaces covalentes metálicos mixtos y baja simetría (BCN 7, es decir, 1+2+2+2). Se une covalentemente en la mayoría de sus compuestos, tiene un óxido anfótero; y puede formar galatos aniónicos. El galio forma fases de Zintl como Li ₂ Ga ₇, K ₃ Ga ₁₃ e YbGa ₂. Se oxida lentamente en aire húmedo en condiciones ambientales; una película protectora de óxido evita una mayor corrosión.

El indio es un metal blando, altamente dúctil (MH 1.0) con una baja resistencia a la tracción. Tiene una estructura cristalina parcialmente distorsionada (BCN 4+8) asociada con átomos incompletamente ionizados. La tendencia del indio '... a formar compuestos covalentes es una de las propiedades más importantes que influyen en su comportamiento electroquímico'. Los óxidos de indio en su estado de oxidación preferido de +3, a saber, In ₂ O ₃ e In(OH) ₃ son débilmente anfóteros; forma indatos aniónicos en soluciones fuertemente básicas. El indio forma fases de Zintl como LiIn, Na ₂ In y Rb ₂ In ₃. El indio no se oxida en el aire en condiciones ambientales.

El talio es un metal reactivo blando (MH 1.0), tanto que no tiene usos estructurales. Tiene una estructura cristalina compacta (BCN 6+6) pero una distancia interatómica anormalmente grande que se ha atribuido a la ionización parcial de los átomos de talio. Aunque los compuestos en el estado de oxidación +1 (principalmente iónico) son los más numerosos, el talio tiene una química apreciable en el estado de oxidación +3 (principalmente covalente), como se ve en sus calcogenuros y trihaluros. Es el único de los elementos del Grupo 13 que reacciona con el aire a temperatura ambiente, formando lentamente el óxido anfótero Tl ₂ O ₃. Forma talatos aniónicos como Tl ₃ TlO ₃, Na ₃ Tl(OH)₆, NaTlO ₂ y KTlO ₂, y está presente como el anión taluro Tl en el compuesto CsTl. El talio forma fases de Zintl, como Na ₂ Tl, Na ₂ K ₂₁ Tl ₁₉, CsTl y Sr ₅ Tl ₃ H.

Se espera que el nihonio tenga una estructura cristalina compacta hexagonal, aunque se basa en la extrapolación de los elementos más ligeros del grupo 13: se espera que su densidad sea de alrededor de 16 g/cm. Se prevé un potencial de electrodo estándar de +0,6 V para el par Nh/Nh. La estabilización relativista de los electrones 7s es muy alta y, por lo tanto, el nihonio debería formar predominantemente el estado de oxidación +1; sin embargo, en cuanto al copernicio, el estado de oxidación +3 debería ser alcanzable. Debido al cierre de la capa en el flerovio causado por el acoplamiento espín-órbita, el nihonio también tiene un electrón 7p menos que una capa cerrada y, por lo tanto, formaría un estado de oxidación -1; Tanto en el estado de oxidación +1 como en el -1, el nihonio debería mostrar más similitudes con el astato que con el talio. el nhSe espera que el ion también tenga algunas similitudes con el ion Ag, particularmente en su propensión a la formación de complejos. Se espera que el óxido de nihonio (Nh ₂ O) sea anfótero.

Grupo 14

El germanio es un elemento semimetálico duro (MH 6), muy quebradizo. Originalmente se pensó que era un metal poco conductor, pero tiene la estructura de banda electrónica de un semiconductor. El germanio generalmente se considera un metaloide en lugar de un metal. Al igual que el carbono (como el diamante) y el silicio, tiene una estructura cristalina tetraédrica covalente (BCN 4). Los compuestos en su estado de oxidación preferido de +4 son covalentes. El germanio forma un óxido anfótero, GeO ₂ y germanatos aniónicos, como Mg ₂ GeO ₄. Forma fases de Zintl como LiGe, K ₈ Ge ₄₄ y La ₄ Ge ₃.

El estaño es un metal blando excepcionalmente débil (MH 1,5); una varilla de 1 cm de espesor se doblará fácilmente con una leve presión de los dedos. Tiene una estructura cristalina irregularmente coordinada (BCN 4+2) asociada con átomos ionizados de forma incompleta. Todos los elementos del Grupo 14 forman compuestos en los que están en el estado de oxidación +4, predominantemente covalente; incluso en el estado de oxidación +2, el estaño generalmente forma enlaces covalentes. Los óxidos de estaño en su estado de oxidación preferido de +2, a saber, SnO y Sn(OH) ₂, son anfóteros; forma estanitas en soluciones fuertemente básicas.Por debajo de los 13 °C (55,4 °F), el estaño cambia de estructura y se convierte en "estaño gris", que tiene la misma estructura que el diamante, el silicio y el germanio (BCN 4). Esta transformación hace que el estaño ordinario se desmorone y se desintegre ya que, además de ser quebradizo, el estaño gris ocupa más volumen debido a que tiene una estructura de empaquetamiento cristalino menos eficiente. El estaño forma fases de Zintl como Na ₄ Sn, BaSn, K ₈ Sn ₂₅ y Ca ₃₁ Sn ₂₀. Tiene buena resistencia a la corrosión en el aire debido a que forma una fina capa protectora de óxido. El estaño puro no tiene usos estructurales. Se utiliza en soldaduras sin plomo y como agente endurecedor en aleaciones de otros metales, como cobre, plomo, titanio y zinc.

El plomo es un metal blando (MH 1,5, pero se endurece hasta llegar a fundirse) que, en muchos casos, no puede soportar su propio peso. Tiene una estructura compacta (BCN 12) pero una distancia interatómica anormalmente grande que se ha atribuido a la ionización parcial de los átomos de plomo. Forma un dióxido semicovalente PbO ₂; un sulfuro PbS unido covalentemente; haluros enlazados covalentemente; y una gama de compuestos orgánicos de plomo unidos covalentemente, como el mercaptano de plomo(II) Pb(SC ₂ H ₅) ₂, el tetraacetato de plomo Pb(CH ₃ CO ₂) ₄, y el otrora común aditivo antidetonante tetra- plomo etílico(CH ₃ CH ₂) ₄ Pb. El óxido de plomo en su estado de oxidación preferido (PbO; +2) es anfótero; forma plumbatos aniónicos en soluciones fuertemente básicas. El plomo forma fases de Zintl como CsPb, Sr ₃₁ Pb ₂₀, La ₅ Pb ₃ N e Yb ₃ Pb ₂₀. Tiene una resistencia a la corrosión de razonable a buena; en aire húmedo forma una capa gris mixta de óxido, carbonato y sulfato que impide una mayor oxidación.

Se espera que el flerovio sea un metal líquido debido al acoplamiento espín-órbita que "desgarra" la subcapa 7p, de modo que su configuración de valencia 7s 7p _1/2 forma una capa casi cerrada similar a las del mercurio y el copernicio. El flerovio sólido debe tener una estructura cúbica centrada en las caras y ser un metal bastante denso, con una densidad de alrededor de 14 g/cm. Se espera que Flerovium tenga un potencial de electrodo estándar de +0,9 V para el par Fl/Fl. Se espera que el óxido de flerovio (FlO) sea anfótero y forme flerovatos aniónicos en soluciones básicas.

Grupo 15

El arsénico es un elemento semimetálico moderadamente duro (MH 3.5) y quebradizo. Es comúnmente considerado como un metaloide, o por algunos otros autores como un metal o un no metal. Presenta una conductividad eléctrica pobre que, como un metal, disminuye con la temperatura. Tiene una estructura cristalina relativamente abierta y parcialmente covalente (BCN 3+3). El arsénico forma enlaces covalentes con la mayoría de los demás elementos. El óxido en su estado de oxidación preferido (As ₂ O ₃, +3) es anfótero, al igual que el oxoácido correspondiente en solución acuosa (H ₃ AsO ₃) y el sulfuro congénere (As ₂ S ₃). El arsénico forma una serie de arseniatos aniónicos como el Na ₃ AsO ₃y PbHAsO ₄, y fases de Zintl tales como Na ₃ As, Ca ₂ As y SrAs ₃.

El antimonio es un elemento semimetálico blando (MH 3.0) y quebradizo. Es comúnmente considerado como un metaloide, o por algunos otros autores como un metal o un no metal. Presenta una conductividad eléctrica pobre que, como un metal, disminuye con la temperatura. Tiene una estructura cristalina relativamente abierta y parcialmente covalente (BCN 3+3). El antimonio forma enlaces covalentes con la mayoría de los demás elementos. El óxido en su estado de oxidación preferido (Sb ₂ O ₃, +3) es anfótero. El antimonio forma una serie de antimonitas y antimonatos aniónicos como NaSbO ₂ y AlSbO ₄, y fases Zintl como K ₅ Sb ₄, Sr ₂ Sb ₃ y BaSb ₃.

El bismuto es un metal blando (MH 2,5) que es demasiado frágil para cualquier uso estructural. Tiene una estructura cristalina de paquete abierto (BCN 3+3) con enlace intermedio entre metálico y covalente. Para ser un metal, tiene una conductividad eléctrica y térmica excepcionalmente baja. La mayoría de los compuestos ordinarios de bismuto son de naturaleza covalente. El óxido Bi ₂ O ₃ es predominantemente básico pero actuará como un ácido débil en KOH tibio y muy concentrado. También se puede fusionar con hidróxido de potasio en el aire, dando como resultado una masa marrón de bismutato de potasio. La química de la solución de bismuto se caracteriza por la formación de oxianiones; forma bismutatos aniónicos en soluciones fuertemente básicas.El bismuto forma fases de Zintl como NaBi, Rb ₇ In ₄ Bi ₆ y Ba ₁₁ Cd ₈ Bi ₁₄. Bailar et al. se refieren al bismuto como "el metal menos "metálico" en sus propiedades físicas" dada su naturaleza frágil (y posiblemente) "la conductividad eléctrica más baja de todos los metales".

Se espera que Moscovium sea un metal bastante reactivo. Se espera un potencial de reducción estándar de −1,5 V para el par Mc/Mc. Este aumento de la reactividad es consistente con la capa casi cerrada de flerovio y el comienzo de una nueva serie de elementos con el relleno de la subcapa 7p _3/2 débilmente unida, y es bastante diferente de la relativa nobleza del bismuto. Al igual que el talio, el moscovio debería tener un estado de oxidación común +1 y un estado de oxidación menos común +3, aunque sus estabilidades relativas pueden cambiar según los ligandos que forman complejos o el grado de hidrólisis. El óxido de moscovio(I) (Mc ₂ O) debería ser bastante básico, como el del talio, mientras que el óxido de moscovio(III) (Mc ₂ O ₃) debe ser anfótero, como el del bismuto.

Grupo 16

El selenio es un elemento semimetálico blando (MH 2.0) y quebradizo. Comúnmente se lo considera un no metal, pero a veces se le considera un metaloide o incluso un metal pesado. El selenio tiene una estructura cristalina poliatómica hexagonal (CN 2). Es un semiconductor con una banda prohibida de 1,7 eV y un fotoconductor, lo que significa que su conductividad eléctrica aumenta un millón de veces cuando se ilumina. El selenio forma enlaces covalentes con la mayoría de los otros elementos, teniendo en cuenta que puede formar seleniuros iónicos con metales altamente electropositivos. El óxido común de selenio (SeO ₃) es fuertemente ácido. El selenio forma una serie de selenitos y selenatos aniónicos como Na ₂ SeO ₃, Na ₂ Se ₂ O ₅ y Na ₂SeO ₄, así como fases de Zintl como Cs ₄ Se ₁₆.

El telurio es un elemento semimetálico blando (MH 2,25) y quebradizo. Es comúnmente considerado como un metaloide, o por algunos autores como un metal o un no metal. El telurio tiene una estructura cristalina hexagonal poliatómica (CN 2). Es un semiconductor con una banda prohibida de 0,32 a 0,38 eV. El telurio forma enlaces covalentes con la mayoría de los demás elementos, lo que indica que tiene una química organometálica extensa y que muchos telururos pueden considerarse aleaciones metálicas. El óxido común de telurio (TeO ₂) es anfótero. El telurio forma una serie de teluritos y teluratos aniónicos como Na ₂ TeO ₃, Na ₆ TeO ₆ y Rb ₆ Te ₂ O ₉(el último que contiene TeO tetraédrico₄y trigonal bipiramidal TeO₅aniones), así como fases de Zintl como NaTe ₃.

El polonio es un metal blando radiactivo con una dureza similar al plomo. Tiene una estructura cristalina cúbica simple caracterizada (según lo determinado por los cálculos de densidad de electrones) por un enlace parcialmente direccional y un BCN de 6. Dicha estructura normalmente da como resultado una ductilidad y una resistencia a la fractura muy bajas; sin embargo, se ha predicho que el polonio es un metal dúctil. Forma un hidruro covalente; sus haluros son compuestos volátiles covalentes, parecidos a los del telurio. El óxido de polonio en su estado de oxidación preferido (PoO ₂; +4) es predominantemente básico, pero anfótero si se disuelve en álcali acuoso concentrado o se fusiona con hidróxido de potasio en el aire. El ion amarillo polonato (IV) PoO₃es conocido en soluciones acuosas de baja concentración de Cl y alto pH. Los polonidos como Na ₂ Po, BePo, ZnPo, CdPo y HgPo contienen aniones Po; a excepción de HgPo, estos son algunos de los compuestos de polonio más estables.

Se espera que el livermorio sea menos reactivo que el moscovio. Se espera que el potencial de reducción estándar del par Lv/Lv sea de alrededor de +0,1 V. Debería ser más estable en el estado de oxidación +2; Se espera que los electrones 7p _3/2 estén tan débilmente unidos que los dos primeros potenciales de ionización del livermorio deberían estar entre los de los metales alcalinotérreos reactivos magnesio y calcio. El estado de oxidación +4 solo debería ser alcanzable con los ligandos más electronegativos. El óxido de livermorio (II) (LvO) debe ser básico y el óxido de livermorio (IV) (LvO ₂) debe ser anfótero, análogo al polonio.

Grupo 17

El astato es un elemento radiactivo que nunca se ha visto; una cantidad visible se vaporizaría inmediatamente debido a su intensa radiactividad. Puede ser posible prevenir esto con suficiente enfriamiento. El astato se considera comúnmente como un no metal, menos comúnmente como un metaloide y ocasionalmente como un metal. A diferencia de su congénere más ligero, el yodo, la evidencia del astato diatómico es escasa y no concluyente. En 2013, sobre la base de modelos relativistas, se predijo que el astato sería un metal monoatómico, con una estructura cristalina cúbica centrada en las caras. Como tal, cabría esperar que el astato tuviera una apariencia metálica; mostrar conductividad metálica; y tienen una excelente ductilidad, incluso a temperaturas criogénicas.También se podría esperar que muestre un carácter no metálico significativo, como suele ser el caso de los metales en el bloque p o en sus proximidades. Oxianiones de astato AtO, AtO₃y AtO₄son conocidos, siendo la formación de oxianiones una tendencia de los no metales. Se supone que el hidróxido de astato At(OH) es anfótero. El astato forma compuestos covalentes con no metales, incluidos el astato de hidrógeno HAt y el tetraastato de carbono CAt ₄. Se ha informado que los aniones at forman astatides con plata, talio, paladio y plomo. Pruszynski et al. tenga en cuenta que los iones de astato deben formar complejos fuertes con cationes de metales blandos como Hg, Pd, Ag y Tl; enumeran el astatide formado con mercurio como Hg (OH) At.

Tennessine, a pesar de estar en la columna de halógeno de la tabla periódica, se espera que se acerque aún más a la metalicidad que el astato debido a su pequeña afinidad electrónica. El estado −1 no debería ser importante para la tennessina y sus principales estados de oxidación deberían ser +1 y +3, siendo +3 más estable: se espera que Ts se comporte de manera similar a Au en medios haluros. Como tal, se espera que el óxido de tennessina (Ts ₂ O ₃) sea anfótero, similar al óxido de oro y al óxido de astato (III).

Grupo 18

Se espera que Oganesson sea un "gas noble" muy pobre e incluso puede ser metalizado por su gran radio atómico y la débil unión de los electrones 7p _3/2 fácilmente eliminados: ciertamente se espera que sea un elemento bastante reactivo que es sólido en temperatura ambiente y tiene algunas similitudes con el estaño, ya que un efecto de la división espín-órbita de la subcapa 7p es una "inversión parcial de roles" de los grupos 14 y 18. Debido a la inmensa polarizabilidad de oganesson, se espera que no solo oganesson El fluoruro (II), pero también el fluoruro de oganesón (IV), debe ser predominantemente iónico, lo que implica la formación de cationes Og y Og. Se espera que el óxido de oganesón (II) (OgO) y el óxido de oganesón (IV) (OgO ₂) sean anfóteros, similares a los óxidos de estaño.

Alias ​​y agrupaciones relacionadas

Metales del subgrupo B

Superficialmente, los metales del subgrupo B son los metales de los Grupos IB a VIIB de la tabla periódica, correspondientes a los grupos 11 a 17 utilizando la nomenclatura actual de la IUPAC. En la práctica, los metales del grupo 11 (cobre, plata y oro) normalmente se consideran metales de transición (o, a veces, metales de acuñación o metales nobles), mientras que los metales del grupo 12 (zinc, cadmio y mercurio) pueden o no ser tratados como Metales del subgrupo B dependiendo de si los metales de transición terminan en el grupo 11 o el grupo 12. La nomenclatura 'B' (como en los Grupos IB, IIB, etc.) fue reemplazada en 1988, pero todavía se encuentra ocasionalmente en grupos más recientes. literatura.

Los metales del subgrupo B muestran propiedades no metálicas; esto es particularmente evidente al pasar del grupo 12 al grupo 16. Aunque los metales del grupo 11 tienen estructuras metálicas compactas normales, muestran una superposición en las propiedades químicas. En sus compuestos +1 (el estado estable para la plata; menos para el cobre) son metales típicos del subgrupo B. En sus estados +2 y +3, su química es típica de los compuestos de metales de transición.

Pseudometales y metales híbridos

Los metales del subgrupo B se pueden subdividir en pseudometales y metales híbridos. Se dice que los pseudo metales (grupos 12 y 13, incluido el boro) se comportan más como verdaderos metales (grupos 1 a 11) que como no metales. Los metales híbridos As, Sb, Bi, Te, Po, At —que otros autores llamarían metaloides— comparten casi por igual las propiedades de ambos. Los pseudo metales pueden considerarse relacionados con los metales híbridos a través de la columna de carbono del grupo 14.

Metales básicos

Mingos escribe que si bien los metales del bloque p son típicos, no son fuertemente reductores y, como tales, son metales básicos que requieren ácidos oxidantes para disolverlos.

Metales limítrofes

Parish escribe que, 'como se anticipó', los metales limítrofes de los grupos 13 y 14 tienen estructuras no estándar. En este contexto se mencionan específicamente galio, indio, talio, germanio y estaño. También se observa que los metales del grupo 12 tienen estructuras ligeramente distorsionadas; esto se ha interpretado como prueba de un enlace direccional (es decir, covalente) débil.

Metales químicamente débiles

Rayner-Canham y Overton usan el término metales químicamente débiles para referirse a los metales cercanos a la frontera metal-no metal. Estos metales se comportan químicamente más como los metaloides, particularmente con respecto a la formación de especies aniónicas. Los nueve metales químicamente débiles identificados por ellos son berilio, magnesio, aluminio, galio, estaño, plomo, antimonio, bismuto y polonio.

Metales de frontera

Vernon usa el término "metal fronterizo" para referirse a la clase de metales químicamente débiles adyacentes a la línea divisoria entre metales. Señala que varios de ellos "se distinguen además por una serie de... relaciones de movimiento de caballo, formadas entre un elemento y el elemento un período hacia abajo y dos grupos a su derecha". Por ejemplo, la química del cobre (I) se asemeja a la química del indio (I): "ambos iones se encuentran principalmente en compuestos de estado sólido como CuCl e InCl; los fluoruros son desconocidos para ambos iones, mientras que los yoduros son los más estables". El nombre metal fronterizo es una adaptación de Russell y Lee, quienes escribieron que, "... el bismuto y el polonio del elemento del grupo 16 generalmente se consideran metales, aunque ocupan 'territorio fronterizo' en la tabla periódica,

Metales fusibles

Cardarelli, escribiendo en 2008, clasifica el zinc, el cadmio, el mercurio, el galio, el indio, el talio, el estaño, el plomo, el antimonio y el bismuto como metales fusibles. Casi 100 años antes, Louis (1911) señaló que los metales fusibles eran aleaciones que contenían estaño, cadmio, plomo y bismuto en diversas proporciones, "el estaño oscilaba entre el 10 y el 20%".

Metales pesados ​​(de bajo punto de fusión)

Van Wert agrupó los metales de la tabla periódica en a. los metales ligeros; b. los metales pesados ​​quebradizos de alto punto de fusión, c. los metales pesados ​​dúctiles de alto punto de fusión; d. los metales pesados ​​de bajo punto de fusión (Zn, Cd, Hg; Ga, In, Tl; Ge, Sn; As, Sb, Bi y Po), y e. los metales electropositivos fuertes. Britton, Abbatiello y Robins hablan de 'los metales pesados ​​blandos y de bajo punto de fusión en las columnas IB, ILIA, IVA y VA de la tabla periódica, a saber, Zn, Cd, Hg; Al, Ga, In, Tl; [Si], Ge, Sn, Pb; y Bi. La Carta de los Elementos de Sargent-Welch agrupa los metales en: metales ligeros, la serie de los lantánidos; la serie de actínidos; metales pesados ​​(quebradizos); metales pesados ​​(dúctiles); y metales pesados ​​(punto de fusión bajo): Zn, Cd, Hg, [Cn]; Al, Ga, In, Tl; Ge, Sn, Pb, [Fl]; Sb, Bi; y Po.

Metales menos típicos

Habashi agrupa los elementos en ocho categorías principales: [1] metales típicos (metales alcalinos, metales alcalinotérreos y aluminio); [2] lantánidos (Ce–Lu); [3] actínidos (Th–Lr); [4] metales de transición (Sc, Y, La, Ac, grupos 4–10); [5] metales menos típicos (grupos 11–12, Ga, In, Tl, Sn y Pb); [6] metaloides (B, Si, Ge, As, Se, Sb, Te, Bi y Po); [7] no metales covalentes (H, C, N, O, P, S y los halógenos); y [8] no metales monoatómicos (es decir, los gases nobles).

Metametales

Los metametales son zinc, cadmio, mercurio, indio, talio, estaño y plomo. Son elementos dúctiles pero, en comparación con sus vecinos metálicos de la tabla periódica a la izquierda, tienen puntos de fusión más bajos, conductividades eléctricas y térmicas relativamente bajas y muestran distorsiones de formas compactas. A veces, el berilio y el galio se incluyen como metametales a pesar de tener una baja ductilidad.

Metales ordinarios

Abrikosov distingue entre metales ordinarios y metales de transición donde las capas internas no están llenas. Los metales ordinarios tienen puntos de fusión y energías cohesivas más bajos que los de los metales de transición. Gray identifica como metales ordinarios: aluminio, galio, indio, talio, nihonio, estaño, plomo, flerovio, bismuto, moscovio y livermorio. Añade que, 'en realidad, la mayoría de los metales que la gente considera ordinarios son, de hecho, metales de transición...'.

Otros metales

Como se señaló, los metales que se encuentran entre los metales de transición y los metaloides en la tabla periódica a veces se denominan otros metales (ver también, por ejemplo, Taylor et al.). 'Otro' en este sentido tiene los significados relacionados de 'que existe además o es distinto del ya mencionado' (es decir, los metales alcalinos y alcalinotérreos, los lantánidos y actínidos, y los metales de transición); 'auxiliar'; 'auxiliar, secundario'. Según Gray, debería haber un mejor nombre para estos elementos que "otros metales".

Metales de bloque p

Los metales del bloque p son los metales de los grupos 13 a 16 de la tabla periódica. Por lo general, esto incluye aluminio, galio, indio y talio; estaño y plomo; y bismuto. A veces también se incluyen el germanio, el antimonio y el polonio, aunque los dos primeros se reconocen comúnmente como metaloides. Los metales del bloque p tienden a tener estructuras que muestran bajos números de coordinación y enlace direccional. Covalencia pronunciada se encuentra en sus compuestos; la mayoría de sus óxidos son anfóteros.

El aluminio es un elemento indiscutible del bloque p por pertenencia al grupo y su configuración electrónica [Ne] 3s  3p, pero el aluminio no viene literalmente después de los metales de transición a diferencia de los metales del bloque p del período 4 en adelante. El epíteto "post-transición" en referencia al aluminio es un nombre inapropiado, y el aluminio normalmente no tiene electrones d a diferencia de todos los demás metales del bloque p.

Metales peculiares

Slater divide los metales "bastante definidamente, aunque no perfectamente" en los metales ordinarios y los metales peculiares, los últimos de los cuales bordean los no metales. Los metales peculiares se encuentran hacia los extremos de las filas de la tabla periódica e incluyen 'aproximadamente:' galio, indio y talio; carbono, silicio '(ambos tienen algunas propiedades metálicas, aunque previamente los hemos tratado como no metales),' germanio y estaño; arsénico, antimonio y bismuto; y selenio '(que es parcialmente metálico)' y telurio. Los metales ordinarios tienen estructuras cristalinas centrosimétricas, mientras que los metales peculiares tienen estructuras que involucran enlaces direccionales. Más recientemente,

Metales pobres

Farrell y Van Sicien usan el término metal pobre, por simplicidad, 'para denotar uno con un carácter covalente o direccional significativo'. Hill y Holman observan que, 'El término metales pobres no se usa mucho, pero es una descripción útil para varios metales, incluidos el estaño, el plomo y el bismuto. Estos metales caen en un bloque triangular de la tabla periódica a la derecha de los metales de transición. Suelen ser bajos en la serie de actividad (electroquímica) y tienen algunas semejanzas con los no metales. Reid et al. escriba que 'metales pobres' es, '[A]n término más antiguo para los elementos metálicos en los Grupos 13-15 de la tabla periódica que son más suaves y tienen puntos de fusión más bajos que los metales que se usan tradicionalmente para las herramientas'.

Metales posteriores a la transición

Un uso temprano de este nombre lo registra Deming, en 1940, en su conocido libro Química fundamental. Trató los metales de transición como acabados en el grupo 10 (níquel, paladio y platino). Se refirió a los elementos siguientes en los períodos 4 a 6 de la tabla periódica (cobre a germanio; plata a antimonio; oro a polonio) —en vista de sus configuraciones electrónicas subyacentes— como metales posteriores a la transición.

Semimetales

En el uso moderno, el término 'semimetal' a veces se refiere, de forma vaga o explícita, a metales con carácter metálico incompleto en estructura cristalina, conductividad eléctrica o estructura electrónica. Los ejemplos incluyen galio, iterbio, bismuto, mercurio y neptunio. Los metaloides, que son elementos intermedios que no son ni metales ni no metales, a veces también se denominan semimetales. Los elementos comúnmente reconocidos como metaloides son boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio y telurio. En la química antigua, antes de la publicación en 1789 del "revolucionario" Tratado elemental de química de Lavoisier, un semimetal era un elemento metálico con "ductilidad y maleabilidad muy imperfectas" como el zinc, el mercurio o el bismuto.

Metales blandos

Scott y Kanda se refieren a los metales en los grupos 11 a 15, más el platino en el grupo 10, como metales blandos, excluyendo los metales muy activos, en los grupos 1-3. Señalan que muchas aleaciones no ferrosas importantes están hechas de metales de esta clase, incluida la plata esterlina, el latón (cobre y zinc) y los bronces (cobre con estaño, manganeso y níquel).

Metales de transición

Históricamente, la serie de metales de transición "incluye aquellos elementos de la tabla periódica que 'cierran la brecha' entre los metales alcalinos y alcalinotérreos muy electropositivos y los no metales electronegativos de los grupos: nitrógeno-fósforo, oxígeno-azufre y los halógenos".." Cheronis, Parsons y Ronneberg escribieron que, "Los metales de transición de bajo punto de fusión forman un bloque en la Tabla Periódica: los de los Grupos II 'b' [zinc, cadmio, mercurio], III 'b' [aluminio, galio, indio, talio], y germanio, estaño y plomo en el Grupo IV. Todos estos metales tienen puntos de fusión por debajo de 425 °C".