INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE HUETAMO

TEMAS
III Los elementos químicos, clasificación periódica. Propiedades atómicas e impacto económico y ambiental

3.1 Características de la clasificación periódica de los elementos
3.2 Propiedades químicas y su variación periódica
eriodica y moderna e identificara los beneficios y riesgos asociados a los elementos quimicosterialesincipal n(2) a otro mas pe
3.3 Impacto económico y ambiental de algunos elementos
3.3.1 Clasificación de los metales de acuerdo a como se encuentran en la naturaleza

DOCENTE
CUITLAHUAC HUERTA RODRIGUEZ


MATERIA
QUIMICA


ALUMNO
LUIS ANTONIO MARTINEZ HERNANDEZ


CARRERA
ING INDUSTRIAL


FECHA DE ENTREGA
6 DE JULIO DEL 2009





III Los elementos químicos, clasificación periódica. Propiedades atómicas e impacto económico y ambiental
3.1 Características de la clasificación periódica de los elementos

Clasifico a los elementos en metales y no metales, pero no prospero, porque no se conocían todos los elementos y además, no coincidían con los grupos ya formados.
Johann W. Dobereiner
Autor de las triadas, grupos de tres elementos apartir de los 20 conocidos en 1817.
Peso Atómico
Cl - 35.5 Ca - 40
Br - 80 Sr - 87.6
I -- 127 Ba - 137.4
Media - 81.2 media - 887
John A. R. Newlans
Clasifica a los elementos en grupos de ocho deacuerdo a sus pesos atómicos.
Li Be B C N O F
Dmitri Ivánovich Mendeléiev y Julius Lothar Meyer
Ordenan los elementos en función de los pesos atómicos, sus propiedades físicas y químicas, y dejan espacios de los elementos que aun no conocen. Mendeléiev establecen la ley periódica en donde ordena los elementos en función de los pesos atómicos.
GRUPO IA GRUPO IIA GRUPO IIIA
55Cs Xe 6s2 12Mg Ne 3s2 31Ga Ar 4s2 3d10 4p1


3.2 Propiedades químicas y su variación periódica
eriodica y moderna e identificara los beneficios y riesgos asociados a los elementos quimicosterialesincipal n(2) a otro mas pe

Número atómico

El número atómico indica el número de protones en la cortaza de un átomo. El número atómico es un concepto importante de la química y de la mecánica cuántica.
El elemento y el lugar que éste ocupa en la tabla periódica derivan de este concepto. Cuando un átomo es generalmente eléctricamente neutro, el número atómico será igual al número de electrones del átomo que se pueden encontrar alrededor de la corteza. Estos electrones determinan principalmente el comportamiento químico de un átomo. Los átomos que tienen carga eléctrica se llaman iones. Los iones pueden tener un número de electrones más grande (cargados negativamente) o más pequeño (cargados positivamente) que el número atómico.
Masa atómica

El nombre indica la masa atómica de un átomo, expresada en unidades de masa atómica (umas). Cada isótopo de un elemento químico puede variar en masa. La masa atómica de un isótopo indica el número de neutrones que están presentes en la corteza de los átomos. La masa atómica indica el número partículas en la corteza de un átomo; esto quiere decir los protones y los neutrones. La masa atómica total de un elemento es una media ponderada de las unidades de masa de sus isótopos. La abundancia relativa de los isótopos en la naturaleza es un factor importante en la determinación de la masa atómica total de un elemento.
Electronegatividad de Pauling

La electronegatividad mide la tendencia de un átomo para atraer la nube electrónica hacia sí durante el enlace con otro átomo.
La escala de Pauling es un método ampliamente usado para ordenar los elementos químicos de acuerdo con su electro negatividad. El premio Nobel Linus Pauling desarrolló esta escala en 1932.
Los valores de electronegatividad no están calculados, ni basados en formulas matemáticas ni medidas. Es más que nada un rango pragmático.
Pauling le dio un valor de 4,0 al elemento con la electronegatividad más alta posible, el flúor. Al francio, el elemento con la electronegatividad más baja posible, se le dio un valor de 0,7. A todos los elementos restantes se les dio un valor entre estos dos extremos.
Densidad

La densidad de un elemento indica el número de unidades de masa del alemento que están presentes en cierto volumen de un medio. Tradicionalmente la densidad se expresa a través de la letra griega “ro” (escrita r). Dentro del sistema internacional de unidades (SI) la densidad se expresa en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La densidad de un elemento se expresa normalmente de forma gráfica con temperaturas y presiones del aire, porque ambas propiedades influyen en la densidad.
Punto de fusión
El punto de fusión de un elemento o compuesto es la temperatura a la cual la forma sólida del elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma líquida. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.
Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de 0oC, o 273 K.
Punto de ebullición

El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa la temperatura a la cualla forma líquida de un elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma gaseosa. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.
Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100oC, o 373 K.
En el punto de ebullición la presión de un elemento o compuesto es de 1 atmósfera.
Radio de Vanderwaals

Incluso si dos átomos cercanos no se unen, se atraerán entre sí. Este fenómeno es conocido como fuerza de Vanderwaals.
Las fuerzas de Vanderwaals provocan una fuerza entre los dos átomos. Esta fuerza es más grande cuanto más cerca estén los átomos el uno del otro. Sin embargo, cuando los dos átomos se acercan demasiado actuará una fuerza de repulsión, como consecuencia de la repulsión entre las cargas negativas de los electrones de ambos átomos. Como resultado, se mantendrá una cierta distancia entre los dos átomos, que se conoce normalmente como el radio de Vanderwaals.
A través de la comparación de los radios de Vanderwaals de diferentes pares de átomos, se ha desarrollado un sistema de radios de Vanderwaals, a través del cual podemos predecir el radio de Vanderwaals entre dos átomos, mediante una simple suma.
Radio iónico

Es el radio que tiene un ión en un cristal iónico, donde los iones están empaquetados juntos hasta el punto que sus orbitales atómicos más externos están en contacto unos con otros. Un orbital es el área alrededor de un átomo donde, de acuerdo con la probabilidad de encontrar un electrón es máxima.
Isótopos

El número atómico no determina el número de neutrones en una corteza atómica. Como resultado, el número de neutrones en un átomo puede variar. Como resultado, los átomos que tienen el mismo número atómico pueden diferir en su masa atómica. Átomos del mismo elemento que difieren en su masa atómica se llaman isótopos (isotopos). Principalmente con los átomos más pesados que tienen un mayor número, el número de neutrones en la corteza puede sobrepasar al número de protones.
Isótopos del mismo elemento se encuentran a menudo en la naturaleza alternativamente o mezclados.

Un ejemplo: el cloro tiene un número atómico de 17, lo que básicamente significa que todos los átomos de cloro contienen 17 protones en su corteza. Existen dos isótopos. Tres cuartas partes de los átomos de cloro que se encuentran en la naturaleza contienen 18 neutrones y un cuarto contienen 20 neutrones. Los números atómicos de estos isótopos son: 17 + 18 = 35 y 17 + 20 = 37. Los isótopos se escriben como sigue: 35Cl y 37Cl.
Cuando los isótopos se denotan de esta manera el número de protones y neutrones no tienen que ser mencionado por separado, porque el símbolo del cloro en la tabla periódica (Cl) está colocado en la posición número 17. Esto ya indica el número de protones, de forma que siempre se puede calcular el número de electrones fácilmente por medio del número másico.
Existe un gran número de isótopos que no son estables. Se desintegrarán por procesos de decaimiento radiactivo. Los isótopos que son radiactivos se llaman radioisótopos.
Corteza electrónica

La configuración electrónica de un átomo es una descripción de la distribución de los electrones en círculos alrededor de la corteza. Estos círculos no son exactamente esféricos; tienen una forma sinuosa. Para cada círculo la probabilidad de que un electrón se encuentre en un determinado lugar se describe por una fórmula matemática. Cada uno de los círculos tiene un cierto nivel de energía, comparado con la corteza. Comúnmente los niveles de energía de los electrones son mayores cuando están más alejados de la corteza, pero debido a sus cargas, los electrones también pueden influir en los niveles de energía de los otros electrones. Normalmente los círculos del medio se llenan primero, pero puede haber excepciones debido a las repulsiones.
Los círculos se dividen en capas y subcapas, que se pueden numerar por cantidades.
Energía de la primera ionización

La energía de ionización es la energía que se requiere para hacer que un átomo libre o una molécula pierdan un electrón en el vacío. En otras palabras; la energía de ionización es una medida de la fuerza con la que un electrón se enlaza con otras moléculas. Esto involucra solamente a los electrones del círculo externo.
Energía de la segunda ionización

Aparte de la energía de la primera ionización, que indica la dificultad de arrancar el primer electrón de un átomo, también existe la medida de energía par ala segunda ionización. Esta energía de la segunda ionización indica el grado de dificultad para arrancar el segundo átomo.

También existe la energía de la tercera ionización, y a veces incluso la de la cuarta y quinta ionizaciones.
Potencial estándar

El potencial estándar es el potencial de una reacción redox, cuando está en equilibrio, con respecto al cero. Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de oxidación. Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de reducción. El potencial estándar de los electrones se expresa en voltios (V), mediante el símbolo V0.


http://www.lenntech.com/espanol/propiedades-qu%C3%ADmicas.htm#ixzz0K4tofEcN&D
3.2.1 Carga nuclear efectiva
La carga nuclear efectiva es la carga positiva neta experimentada por un electrón en un átomo polielectrónico. El término "efectiva" se usa porque el efecto pantalla de los electrones evita que los electrones en orbitales superiores experimenten la carga nuclear completa. Es posible determinar la fuerza de la carga nuclear observando el número de oxidación del átomo.
En un átomo con un electrón, el electrón experimenta toda la carga del núcleo positivo. En este caso, la carga nuclear efectiva puede ser calculada usando la ley de Coulomb.
Sin embargo, en un átomo con muchos electrones, los electrones externos son, simultáneamente, atraídos al núcleo debido a su carga positiva, y repelidos por los electrones cargados negativamente. La carga nuclear efectiva en un electrón de este tipo de átomo está dada por la siguiente ecuación:
Zeff = Z − S
donde
Z es el número atómico, y define tanto el número de protones en el núcleo como el total de electrones de un átomo.
S es la constante de pantalla, depende del número de electrones entre el núcleo y el electrón considerado, y también en que tipo de orbital se encuentran los electrones que restan carga nuclear.No contribuyen los electrones exteriores al nivel energético considerado, pero si el resto de los vecinos del mismo nivel.
S puede determinarse mediante la aplicación sistemática de varios conjuntos de reglas, el método más simple es conocido como las reglas de Slater (en honor a John C. Slater).
Nota: Zeff también suele ser representado como "Z* ".

3.3 Impacto económico y ambiental de algunos elementos
3.3.1 Clasificación de los metales de acuerdo a como se encuentran en la naturaleza
EL IMPACTO ECONOMICO O AMBIENTAL DE
ALGUNOS ELEMENTOS
CLASIFICACIÓN DE LOS METALES DE ACUERDO A COMO SE ENCUENTRAN EN LA NATURALEZA
Metales, grupo de elementos químicos que presentan todas o gran parte de las siguientes propiedades físicas: estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido; opacidad, excepto en capas muy finas; buenos conductores eléctricos y térmicos; brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido. Metales y no metales se encuentran separados en el sistema periódico por una línea diagonal de elementos. Los elementos a la izquierda de esta diagonal son los metales, y los elementos a la derecha son los no metales. Los elementos que integran esta diagonal —boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, teluro, polonio y astato— tienen propiedades tanto metálicas como no metálicas. Los elementos metálicos más comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estaño, titanio, volframio, uranio, vanadio y cinc. Los elementos metálicos se pueden combinar unos con otros y también con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas. Una mezcla de dos o más metales o de un metal y ciertos no metales como el carbono se denomina aleación. Las aleaciones de mercurio con otros elementos metálicos son conocidas como amalgamas.
El número de elementos que existen en la naturaleza es de 92 pero pueden añadirse algunos elementos obtenidos artificialmente.
Elemento
Un elemento es una sustancia constituida por átomos con el mismo número atómico. Algunos elementos comunes son oxígeno, nitrógeno, hierro, cobre, oro, plata, hidrógeno, cloro y uranio. Aproximadamente el 75% de los elementos son metales y los otros son no metales. La mayor parte de los elementos son sólidos a temperatura ambiente, dos de ellos (mercurio y bromo) son líquidos y el resto son gases. Pocos elementos se encuentran en la naturaleza en estado libre (no combinados), entre ellos el oxígeno, nitrógeno; los gases nobles (helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón); azufre, cobre plata y oro. Los más de los elementos se encuentran en la naturaleza combinados con otros elementos formando compuestos.
Los elementos están clasificados en familias o grupos en la tabla periódica. También se clasifican en metales y no metales. Un elemento metálico es aquel cuyos átomos forman iones positivos en solución, y uno no metálico aquel que forma iones negativos en solución.
Los átomos de un elemento tienen el mismo número atómico, pero no necesariamente el mismo peso atómico. Los átomos con el mismo número atómico, pero diferentes pesos, se llaman isótopos. Todos los elementos tienen isótopos, aunque en ciertos casos sólo se conocen los isótopos sintéticos. Muchos de los isótopos de los diferentes elementos son inestables, o radiactivos, y por ende se desintegran para forma átomos estables, del mismo elemento o de algún otro.
Se cree que los elementos químicos son resultado de la síntesis por procesos de fusión a muy altas temperaturas (en el orden de los 100 000 000ºC o 180 000 000ºF y superiores). La fusión de las partículas nucleares simples (protones y neutrones) lleva primero a núcleos atómicos como el helio y luego a los núcleos más pesados y complejos de los elementos ligeros (litio, boro, berilio y así sucesivamente). Los átomos de helio bombardean a los átomos de elementos ligeros y producen neutrones. Los neutrones son capturados por los núcleos de los elementos y producen otros más pesados. Estos dos procesos -fusión de protones y captura de neutrones- son los procesos principales con que se forman los elementos químicos.
Se han sintetizado varios elementos presentes solamente en trazas o ausentes en la naturaleza. Son el tecnecio, prometio, astatinio, francio y todos los elementos con números atómicos superiores a 92.
Abundancia cósmica. La abundancia de los elementos en las rocas de la Tierra, la Tierra en general, los meteoritos, el sistema solar, las galaxias o todo el universo, corresponde al promedio de las cantidades relativas de los elementos químicos presentes o, en otras palabreas, ala composición química promedio. La abundancia de los elementos está dada por el número de átomos de un elemento de referencia. El silicio comúnmente se toma como el elemento de referencia en el estudio de la composición de la Tierra y los meteoritos, y los datos están dados en átomos por 106 átomos de silicio. Los resultados de las determinaciones astronómicas de la composición del Sol y las estrellas con frecuencia se expresan en átomos por 1010 átomos de hidrógeno. Los análisis químicos ordinarios, entre ellos las técnicas avanzadas para estudios de trazas de elementos (tales como activación neutrónica o dilución isotópica), sirven para determinar la composición de rocas y meteoritos. La composición del Sol y las estrellas puede obtenerse de análisis espectroscópicos cuantitativos. Los elementos más abundantes en la superficie de la Tierra son oxígeno, silicio, magnesio, calcio, aluminio, así como el hierro. En el universo, el hidrógeno y el helio constituyen más del 95% de la materia total.
La composición isotópica de los elementos es casi la misma en todo el material terrestre y en los meteoritos. La abundancia nuclear de los isótopos se puede calcular de la composición isotópica de un elemento y de su abundancia cósmica.
Los valores de abundancia nuclear muestran una clara correlación con ciertas propiedades nucleares, y puede suponerse que son una buena aproximación de la distribución del rendimiento original del proceso termonuclear que provocó la formación de los elementos. Los valores empíricos de abundancia pueden así servir de base para consideraciones teóricas acerca del origen de la materia y del universo y han conducido a la siguiente conclusión: no existe un mecanismo único y simple por el cual puedan haberse formado los elementos, con su composición isotópica observada. La materia del cosmos parece ser una mezcla de material formado en diferentes condiciones y tipos de procesos nucleares.
Distribución geoquímica. La distribución de los elementos químicos en las principales zonas de la Tierra (corteza, manto, núcleo) depende de la historia remota y de la evolución subsecuente tanto de la Tierra como del sistema solar. Dado que estos eventos ocurrieron hace largo tiempo y no hay evidencia directa de lo que en realidad sucedió, hay mucha especulación en la explicación actual de la distribución de los elementos en las principales zonas de la Tierra.
Antes de que evolucionara el sistema proto-solar para formar el Sol y los planetas probablemente fue una gran nube de gas, polvo y alguna otra materia en forma de lente y girando.
El interior de esta nube, contraída y calentada en un inicio por atracción gravitacional, elevó su temperatura y presión lo suficiente para iniciar las reacciones nucleares, generando luz y calor. La materia en los remolinos dentro de las zonas periféricas de la nube, con el tiempo coalesció y formó los planetas individuales. Porciones de elementos ligeros más volátiles (como N, C, O e H) escaparon del interior más caliente del sistema y fueron enriquecidos en los grandes planetas externos menos densos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). Los elementos más pesados, menos volátiles (como Ca, Na, Ng, Al, Si, K, Fe, Ni y S), tendieron a permanecer cerca del centro del sistema y fueron enriquecidos en los pequeños planetas internos más densos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte).
Se piensa que el crecimiento de la Tierra fue de una nube cuya composición era muy parecida a la del tipo de los meteoritos rugosos conocidos como condritas. La proto-Tierra fue probablemente homogénea, esferoide, sin zonas delimitadas, de composición aproximadamente condrítica.
Según la hipótesis de una Tierra sin zonas bien delimitadas y el modelo condrítico, la aleación Ni-Fe formó el núcleo, y las fases remanentes formaron el manto. En una época muy remota de su historia (hace 4-5 x 109 años) es probable que tuviera principalmente forma sólida. La mayoría de los estudiosos de la Tierra suponen que un calentamiento posterior, debido a la contracción adiabática y decaimiento radiactivo, originó un extenso fenómeno de fusión, la aleación Ni-Fe, su fundió inicialmente; por su mayor densidad, la aleación se mantuvo en su posición y formó el núcleo. Este evento se conoce como la catástrofe del hierro. Al continuar la fusión habría creado tres líquidos inmiscibles; silicatos, sulfuros y aleaciones. Los silicatos, sulfuros y otros compuestos remanentes podrían haber formado el manto que rodea el núcleo.
La nueva capa oceánica, compuesta principalmente de rocas basálticas, daría lugar a los arrecifes de alta mar (centros de difusión) por medio de una fusión parcial del manto. En relación con el manto, la corteza basáltica está enriquecida en Si, Al, Ca, Na, K y un gran número de elementos iónicos litófilos; pero es pobre en Mg, Fe y ciertos metales de transición (del grupo VIII en particular). El proceso de fusión parcial de la parte superior del manto y la ascensión del magma formaron una nueva corteza, y puede ser el mecanismo dominante para la concentración de los elementos que enriquecieron la capa de la corteza a expensas del manto.
La fusión parcial también ocurrió dentro de la corteza continental, provocando a la formación y ascenso de magmas comparativamente ricos en elementos del manto, y pobre en relación con los elementos de las rocas de las que provienen los magmas. Éstos tienden a moverse hacia arriba con el tiempo, solidificándose en ocasiones y formando parte de la corteza continental con diversas zonas, una superior (sial), teniendo una composición granítica, y una inferior (sima), de composición desconocida, probablemente parecida a la del basalto. La corteza granítica superior es aún más abundante en elementos de la corteza. Modificaciones posteriores de la corteza continental superior pueden ocurrir a través de procesos como la sedimentación climática, el metamorfismo y la diferenciación ígnea.
Elementos actínidos. Actinide elements. Serie de elementos que comienza con el actinio (número atómico 89) y que incluye el torio, protactinio, uranio y los elementos transuránicos hasta el laurencio (número atómico 103). Estos elementos tienen gran parecido químico con los lantánidos, o tierras raras, elementos de números atómicos 57 a 71. Sus números atómicos, nombres y símbolos químicos son: 89, actinio (Ac), el elemento prototipo, algunas veces no se incluye como un miembro real de la serie; 90, torio (Th); 91, protacnio (Pa); 92, uranio (U); 93, neptunio (Np); 94, plutonio (Pu); 95, americio (Am); 96, curio (Cm); 97, berkelio (Bk); 98, californio (Cf); 99, einsteinio (Es); 100, fermio (Fm); 101, mendelevio (Md); 102, nobelio (No); 103, laurencio (Lr).
A excepción del torio y el uranio, los actínidos no están presentes en la naturaleza en cantidades apreciables. Los elementos transuránicos se descubrieron e investigaron como resultado de sus síntesis en reacciones nucleares. Todos son radiactivos, y con excepción del torio y el uranio, incluso en pequeñas cantidades, deben manejarse con precauciones especiales.
La mayor parte de los actínidos tienen lo siguiente en común: cationes trivalentes que forman iones complejos y quelatos orgánicos; los sulfatos, nitratos, halogenuros, percloratos y sulfuros correspondientes son solubles, mientras que los fluoruros y oxalatos son insolubles en ácidos.
Elementos metaloácidos. Metalloacid elements. Elementos químicos con los siguientes números atómicos y nombres: 23, vanadio, V; 41, niobio, Nb; 73, tántalo, Ta; 24, cromo, Cr; 42, molibdeno, Mo; 74, tungsteno, W; 25, manganeso, Mn; 43, tecnecio, Tc y 75, renio, Re. Estos elementos son un subgrupo integrante de los grupos V, VI y VII de la tabla periódica, respectivamente. En estado elemental todos son metales de alta densidad, alto punto de fusión y baja volatilidad. La clasificación como elementos metaloácidos se refiere al hecho de que sus óxidos reaccionan con el agua para producir soluciones ligeramente ácidas, en contraste con el comportamiento más usual de los óxidos de otros metales que dan soluciones básicas.
Elementos nativos. Native elements. Elementos que aparecen en la naturaleza sin combinarse con otros. Además de los gases libres de la atmósfera, existen alrededor de 20 elementos que se encuentran bajo la forma de minerales en estado nativo. Éstos se dividen en metales, semi-metales y no metales. El oro, la plata, el cobre y el platino son los más importantes entre los metales, y cada uno de ellos se ha encontrado en ciertas localidades en forma lo suficientemente abundante para que se exploten como si fueran minas. Otros metales menos comunes son los del grupo del platino, plomo, mercurio, tantalio, estaño y zinc. El hierro nativo se encuentra, en escasas cantidades, lo mismo como hierro terrestre que como procedente de meteoritos.
Los semi-metales nativos pueden dividirse en: 1) el grupo del arsénico, que incluye al arsénico, antimonio y bismuto, y 2) el grupo del telurio, que incluye el telurio y el selenio.
Los no metales nativos son el azufre y el carbón en sus formas de grafito y diamante. El azufre nativo es la fuente industrial principal de este elemento.
Elementos de tierras raras. Rare-earth elements. Al grupo de 17 elementos químicos, con números atómicos 21, 39 y 57-71, se le conoce con el nombre de tierras raras; el nombre lantánidos se reserva para los elementos del 58 a 71. El nombre de tierras raras es inapropiado, porque no son ni raras ni tierras.
La mayor parte de las primeras aplicaciones de las tierras raras aprovecharon sus propiedades comunes, utilizándose principalmente en las industrias del vidrio, cerámica, de alumbrado y metalurgia. Hoy, estas aplicaciones se sirven de una cantidad muy considerable de la mezcla de tierras raras tal como se obtienen del mineral, aunque algunas veces esta mezcla se complementa con la adición de cerio o se eliminan algunas de sus fracciones de lantano o cerio.
Estos elementos presentan espectros muy complejos, y los óxidos mezclados, cuando se calientan, dan una luz blanca intensa parecida a la luz solar, propiedad que encuentra su aplicación en arcos con núcleo de carbón, como los que se emplean en la industria del cine.
Los metales de las tierras raras tienen gran afinidad por los elementos no metálicos; por ejemplo, hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo y halogenuros. Cantidades considerables de las mezclas de metales raros se reducen a metales, como el "misch metal", y estas aleaciones se utilizan en la industria metalúrgica. Las aleaciones de cerio y las mezclas de tierras raras se emplean en la manufactura de piedras de encendedor. Las tierras raras se utilizan también en la industria del petróleo como catalizador. Granates de itrio y aluminio (YAG) se emplean en el comercio de joyería como diamantes artificiales.
Aunque las tierras raras están ampliamente distribuidas en la naturaleza, por lo general se encuentran en concentración baja, y sólo existen en alta concentración en las mezclas de cierto número de minerales. La abundancia relativa de las diferentes tierras raras en algunas rocas, formaciones geológicas, astrofísicos y cosmólogos.
Los elementos de las tierras raras son metales que poseen propiedades individuales particulares. Muchas de las propiedades de los metales de las tierras raras y de las mezclas indican que son muy sensibles a la temperatura y la presión. También son diferentes cuando consideramos las medidas entre los ejes cristalinos de los metales; por ejemplo, la conductividad eléctrica, la constante de elasticidad, etc. Las tierras raras forman sales orgánicas con ciertos compuestos quelato-orgánicos. Esto quelatos, que han reemplazado parte del agua alrededor de los iones, aumenta las diferencias en las propiedades entre cada elemento de las tierras raras, lo que se ha aprovechado en los métodos modernos de separación por intercambio iónico.
Elementos de transición. Transition elements. En términos amplios, son los elementos con número atómico del 21-31, 39-49 y 71-81. En la clasificación más estricta de los elementos de transición, preferida por muchos químicos, incluyen sólo los elementos de número atómico 22-28, 40-46 y 72 al 78. Todos los elementos de esta clasificación tienen uno o más electrones en la subcapa parcialmente llena y tienen, por lo menos, un estado de oxidación bien conocido.
Todos los elementos de transición son metales y, en general, se caracterizan por sus elevadas densidades, altos puntos de fusión y bajas presiones de vapor. En el mismo subgrupo, estas propiedades tienden a aumentar con el incremento del peso atómico. La facilidad para forma enlaces metálicos se demuestra por la existencia de una gran variedad de aleaciones entre diferentes metales de transición.
Los elementos de transición incluyen la mayor parte de los metales de mayor importancia económica, como el hierro, níquel y zinc, que son relativamente abundantes por una parte, y, por otra, los metales para acuñación, cobre, plata y oro. También se incluyen elementos raros y poco conocidos, como el renio y el tecnecio, el cual no se encuentra en la Tierra en forma natural, aunque sí en pequeñas cantidades como producto de fisión nuclear.
En sus compuestos, los elementos de transición tienden a exhibir valencias múltiples; la valencia máxima tiende a incrementarse de 3+ en la serie (Sc, Y, Lu) a 8+ en el quinto miembro (Mn, Re). Una de las características más importantes de los elementos de transición es la facilidad con que forman iones complejos y estables. Las características que contribuyen a esta capacidad son la elevada relación carga-radio y la disponibilidad de sus orbitales d parcialmente llenos, los cuales pueden ser utilizados para forma enlaces. La mayor parte de los iones y compuesto de los metales de transición son coloridos, y muchos de ellos paramagnéticos. Tanto el color como el paramagnetismo se relacionan con la presencia de electrones desapareados en la subcapa d. Por su capacidad para aceptar electrones en los orbitales d desocupados, los elementos de transición y sus compuestos exhiben con frecuencia propiedades catalíticas.
Por lo general, las propiedades de los elementos de transición son intermedias entre los llamados elementos representativos, en que las subcapas están completamente ocupadas por electrones (elementos alcalinos; halógenos), y los interiores o elementos de transición f, en que los orbitales de las subcapas desempeñan un papel mucho menos importante en las propiedades químicas.
Elementos transuránicos. Transuranium elements. Elementos sintéticos con números atómicos superiores al del uranio (número atómico 92). Son miembros de los actínidos, desde el neptunio (número atómico 93) hasta el laurencio (número atómico 103) y los elementos transactínidos (con números atómicos superiores a 103).
El concepto de peso atómico en el sentido que se da a los elementos naturales no es aplicable a los elementos transuránicos, ya que la composición isotópica de cualquier muestra depende de su fuente. En la mayor parte de los casos el empleo de número de masa del isótopo de mayor vida media en combinación con una evaluación de su disponibilidad ha sido adecuado. Buenas elecciones en el momento actual son: neptunio, 237; plutonio, 242; americio, 243; curio, 248; berkelio, 249; californio, 250; einstenio, 254; fermio, 257; mendelevio, 258; nobelio, 259; laurencio, 260; rutherfordio (elemento 104), 261; hafnio (elemento 105), 262 y elemento 106, 263.
Los actínidos son químicamente similares y tienen gran semejanza química con los lantánidos o tierras raras (números atómicos 51-71). Los transactínidos, con números atómicos 104-118, deben ser colocados en una tabla periódica ampliada debajo del periodo de elementos comenzando con el hafnio, número atómico 72, y terminando con el radón, número atómico 86. Esta disposición permite predecir las propiedades químicas de estos elementos y sugiere que tendrán una analogía química, elemento por elemento, con los que aparecen inmediatamente arriba de ellos en la tabla periódica.
Los transuránicos, incluyendo hasta al fermio (número atómico 100), se producen en grandes cantidades por medio de la captura sucesiva de electrones en los reactores nucleares. El rendimiento disminuye con el incremento del número atómico y el más pesado que se produce en cantidades apreciables es el einstenio (número 99). Muchos otros isótopos se obtienen por bombardeo de isótopos blanco pesados con proyectiles atómicos cargados en aceleradores; más allá del fermio todos los elementos se obtienen por bombardeo de iones pesados.
Se predice que los transactínidos que siguen al elemento 106 tendrán una vida media muy corta, pero consideraciones teóricas sugieren una estabilidad nuclear mayor, si se comparan con los elementos precedentes y sucesivos, para una gama de elementos situados alrededor de los números atómicos 110, 115 o 120 a causa de la estabilidad predicha por derivarse de capas nucleares cerradas.