Estados de oxidación de los metales en transición

¿Qué es un metal de transición?

La tabla periódica está llena de elementos fascinantes. Por ejemplo, sabías:

• ¿Casi todo el núcleo de la tierra está hecho de hierro?
• ¿El vanadio lleva el nombre de una diosa escandinava?
• ¿La gente solía usar mercurio como panacea para toda una lista de alimentos?

¿Qué tienen estos elementos en común? Estos son tres de los metales de transición que se encuentran en los grupos 3 al 12 en la tabla periódica. Estos metales tienen diferentes estados de oxidación.

Estado de oxidación

Los estados de oxidación , (también conocidos como números de oxidación), son números que muestran cuántos electrones perdería o ganaría el elemento si se uniera a otros átomos. Por ejemplo, el hierro puede tener un estado de oxidación de +3. Esto significa que el hierro ha perdido tres electrones. El oxígeno (que no es un metal de transición) tiene un estado de oxidación de -2. Esto significa que ganaría 2 electrones. Verá, a algunos átomos les gusta regalar sus electrones y a otros les gusta tomarlos.

• La oxidación significa una pérdida de electrones. Si el estado de oxidación aumenta, ha habido oxidación. O el átomo era un dador.
• Reducción significa una ganancia de electrones. Si el estado de oxidación disminuye, las sustancias se han reducido. O el átomo fue un tomador.

Recuerda: LEO el león va GER. LEO son las siglas de Loses Electrons Oxidation y GER son las siglas de Gains Electrons Reduced.

Ahora, muchos de los elementos de la tabla periódica son simples. Por ejemplo, los elementos del grupo 1, también llamados metales alcalinos, tienen un estado de oxidación +1. Los metales alcalinotérreos tienen un estado de oxidación +2. Los metales de transición, sin embargo, son un poco complicados.

Los electrones se orientan alrededor del núcleo o centro del átomo. Algunos de estos electrones están más cerca del núcleo y otros más lejos. Generalmente, es más fácil tomar electrones que están más lejos del núcleo.

En los metales alcalinos, se puede eliminar el electrón más alejado del núcleo, pero se necesitaría demasiada energía para eliminar los electrones más cercanos al núcleo. Por eso los químicos pueden decir con certeza que esos elementos tienen un estado de oxidación +1. Significa que lo más probable es que los metales alcalinos hayan perdido uno y solo un electrón.

Sin embargo, con los metales de transición, hay un montón de electrones que necesitan aproximadamente la misma cantidad de energía para eliminarse. Es posible que se elimine un electrón, pero también es posible que se eliminen dos, tres o cuatro (dependiendo del metal de transición). Entonces, estos metales de transición pueden tener numerosos estados de oxidación.

Por ejemplo, el hierro se puede encontrar en varios estados de oxidación como +2, +3 y +6. Los químicos han encontrado una manera de hacerle saber el estado de oxidación del elemento colocando un número romano después de su nombre. Por ejemplo, Hierro (II) es hierro con un estado de oxidación +2.

Medias ecuaciones y colores

Los químicos pueden mostrar la pérdida o la ganancia de electrones con medias ecuaciones. Veamos un ejemplo para tener una idea general.

Mira la mitad de la ecuación para la oxidación del hierro.

Si el hierro se oxida, pierde un electrón y cambia el estado de oxidación. El estado de oxidación está representado por un superíndice y el electrón está representado por una ‘e’. Puede ver que el hierro (Fe) comienza con un estado de oxidación +2, pero está oxidado y pierde un electrón. La flecha muestra que la reacción tuvo lugar y el hierro queda con un estado de oxidación +3 y un electrón con carga negativa.

Muchas de las soluciones que contienen metales de transición están coloreadas. Como todo lo demás que hemos discutido, esto se debe a sus electrones. Cuando los metales de transición se combinan con otros átomos, algunos de sus electrones obtienen más energía. Cuando esto ocurre, los electrones absorben luz de una determinada longitud de onda. Recuerde que los colores tienen diferentes longitudes de onda y esto cambia el color.

Por ejemplo, si tiene una solución de sulfato de cobre (II), aparece azul porque el cobre en la solución absorbe el rojo y el color aparece azul (una mezcla de los colores sin rojo nos parece azul). Esta tabla muestra otros colores asociados con los estados de oxidación de los metales de transición.

Los agentes oxidantes son las sustancias que obtienen electrones en una reacción. Si gana electrones, se reduce. Normalmente, cuanto más alto es el estado de oxidación, más probable es que el material sea un agente oxidante fuerte; si tiene un estado de oxidación realmente grande, es más probable que gane electrones en lugar de perder más.

Resumen de la lección

¡Vaya, eso fue un montón de información! Desglosémoslo para que pueda recordar los puntos clave. Los metales de transición se encuentran en los grupos del 3 al 12 en la tabla periódica, y cada metal de transición puede tener varios estados de oxidación. Un estado de oxidación muestra cuántos electrones ganaría o perdería un átomo si se uniera con otros átomos.

Los metales de transición pueden tener múltiples estados de oxidación debido a sus electrones. Los metales de transición tienen varios electrones con energías similares, por lo que se pueden eliminar uno o todos, según las circunstancias. Esto da como resultado diferentes estados de oxidación. Un par de pensamientos más:

• Las medias ecuaciones pueden mostrar a los químicos una oxidación (se pierden electrones) o una reducción (se ganan electrones).
• Los metales de transición pueden ser muy coloridos. Cuando se unen a otros átomos, algunos de sus electrones cambian los niveles de energía. Cuando se hace esto, se absorben fotones de luz, lo que da como resultado un cambio de color.
• Finalmente, los agentes oxidantes fuertes son aquellos que obtienen electrones en una reacción. Cuanto mayor sea el estado de oxidación, es más probable que el material sea un oxidante fuerte.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador