Grupos 3–12: el bloque d y la mayoría de los metales que has tocado

Metales de transición

Hierro, cobre, oro, plata, titanio, cromo, níquel y zinc. Los treinta y ocho elementos del bloque d son duros, densos, de alto punto de fusión y buenos conductores; además, son los únicos capaces de formar iones con varias cargas diferentes. Esa flexibilidad explica por qué catalizan reacciones, aportan color y son magnéticos.

Miembros
38
Grupo
3–12
Configuración
(n−1)d¹⁻¹⁰ ns¹⁻²
Radiactivos
10

Resaltado en la tabla periódica

Cada miembro

Los 38 Metales de transición

21 Sc Escandio 44.956 u Un metal cercano a las tierras raras que hace mucho más resistentes las aleaciones de aluminio, a un precio que lo mantiene como un elemento exótico. Sólido 22 Ti Titanio 47.867 u Tan resistente como el acero, un 45 % más ligero e inmune al agua de mar: el metal de los implantes, los aviones y los sumergibles de aguas profundas. Sólido 23 V Vanadio 50.942 u Un metal de transición que adopta cuatro colores distintos en solución, según su estado de oxidación. Sólido 24 Cr Cromo 51.996 u El elemento que aporta el brillo al cromo y lo «inoxidable» al acero inoxidable. Sólido 25 Mn Manganeso 54.938 u Esencial en cantidades traza, frágil en grandes cantidades y la razón por la que tu acero no se quiebra con el frío. Sólido 26 Fe Hierro 55.845 u El elemento más común de la Tierra por masa, el punto final de la fusión estelar y el metal que dio nombre a una era. Sólido 27 Co Cobalto 58.933 u El azul de las vidrieras medievales y la porcelana Ming, y la mitad de los imanes que mantienen unidos los discos duros. Sólido 28 Ni Níquel 58.693 u Resistente, resistente a la corrosión y magnético; además, es el segundo ingrediente más importante del acero inoxidable. Sólido 29 Cu Cobre 63.546 u El primer metal que fundieron los seres humanos y todavía el sistema nervioso del mundo electrificado. Sólido 30 Zn Zinc 65.38 u El metal sacrificial: el zinc se corroe para que no lo haga el acero que recubre. Sólido 39 Y Itrio 88.906 u Una «tierra rara» que en realidad no es rara y la razón por la que la pantalla de tu teléfono emite los colores adecuados. Sólido 40 Zr Circonio 91.224 u Prácticamente transparente para los neutrones, por eso recubre las barras de combustible de casi todos los reactores nucleares. Sólido 41 Nb Niobio 92.906 u Un metal superconductor que transporta la corriente en todos los imanes de resonancia magnética del mundo. Sólido 42 Mo Molibdeno 95.95 u El caballo de batalla refractario: el molibdeno conserva su resistencia a temperaturas que ablandan casi todo lo demás. Sólido 43 Tc Tecnecio 98 u El primer elemento fabricado por los seres humanos en lugar de encontrado, y el más ligero sin ningún isótopo estable. Radiactivos sintético Sólido 44 Ru Rutenio 101.07 u Un metal del grupo del platino que endurece a sus vecinos y cataliza la síntesis de amoníaco. Sólido 45 Rh Rodio 102.906 u El metal precioso más caro del mundo por peso y la razón por la que los gases de escape de tu automóvil no son tóxicos. Sólido 46 Pd Paladio 106.42 u El metal que absorbe hidrógeno como una esponja: hasta 900 veces su propio volumen. Sólido 47 Ag Plata 107.868 u El mejor conductor eléctrico y térmico de cualquier elemento, y un antimicrobiano conocido desde la antigüedad. Sólido 48 Cd Cadmio 112.414 u Un metal blando y tóxico que dio al mundo las celdas recargables de NiCd y el amarillo brillante de las pinturas antiguas. Sólido 72 Hf Hafnio 178.49 u Químicamente casi idéntico al circonio, pero exactamente opuesto a él en un reactor: absorbe neutrones. Sólido 73 Ta Tántalo 180.948 u Un metal que resiste casi todos los ácidos y es lo bastante biocompatible para los implantes quirúrgicos. Sólido 74 W Wolframio 183.84 u El punto de fusión más alto de cualquier metal —3,422 grados C— y el filamento de la era incandescente. Sólido 75 Re Renio 186.207 u Uno de los elementos más raros de la corteza y el metal que permite que las turbinas de los aviones funcionen a mayor temperatura. Sólido 76 Os Osmio 190.23 u El elemento natural más denso: un litro de osmio pesa 22.6 kg. Sólido 77 Ir Iridio 192.217 u El metal más resistente a la corrosión conocido y la huella del asteroide que acabó con los dinosaurios. Sólido 78 Pt Platino 195.084 u El metal catalizador: el platino hace posibles reacciones que de otro modo requerirían condiciones imposibles. Sólido 79 Au Oro 196.967 u Químicamente casi inerte, infinitamente dúctil y valorado por todas las civilizaciones que alguna vez lo encontraron. Sólido 80 Hg Mercurio 200.592 u El único metal que es líquido a temperatura ambiente y una potente neurotoxina. Líquido 104 Rf Rutherfordio 267 u El primer transactínido y, químicamente, un pariente más pesado del hafnio, no un actínido en absoluto. Radiactivos sintético Sólido 105 Db Dubnio 268 u Nombrado en honor de Dubna, la ciudad rusa donde se desarrolló gran parte de la química de los elementos superpesados. Radiactivos sintético Sólido 106 Sg Seaborgio 271 u Nombrado en honor de Glenn Seaborg cuando aún estaba vivo, una primicia para la tabla periódica. Radiactivos sintético Sólido 107 Bh Bohrio 272 u Un elemento superpesado cuya química, comprobada átomo por átomo, se comporta como se predice para el grupo 7. Radiactivos sintético Sólido 108 Hs Hasio 270 u El elemento más pesado cuyas propiedades químicas han sido confirmadas experimentalmente. Radiactivos sintético Sólido 109 Mt Meitnerio 276 u Nombrado en honor de Lise Meitner, quien explicó la fisión nuclear, pero fue excluida del Premio Nobel. Radiactivos sintético Sólido 110 Ds Darmstatio 281 u Creado en Darmstadt en 1994 mediante la fusión de núcleos de níquel y plomo. Radiactivos sintético Sólido 111 Rg Roentgenio 280 u Nombrado en honor del descubridor de los rayos X y cuya química se predice similar a la del oro. Radiactivos sintético Sólido 112 Cn Copernicio 285 u Se predice que será un líquido volátil: un metal que se comporta casi como un gas noble. Radiactivos sintético Líquido

Qué los define

Tres aspectos que caracterizan a Metales de transición

01

Un subnivel d parcialmente lleno

La característica definitoria. Como los orbitales d tienen una energía cercana a la del orbital s externo, los metales de transición pueden perder un número variable de electrones: el hierro cede dos o tres, y el manganeso, entre dos y siete. Cada estado de carga corresponde a una química diferente.

02

El color proviene de la separación de los orbitales d

Rodea un ion de metal de transición con ligandos y sus cinco orbitales d se dividen en grupos de energía ligeramente diferente. La luz visible promueve electrones a través de esa diferencia, y el color que ves es todo lo que queda. Por eso el sulfato de cobre es azul, los rubíes son rojos y el mismo elemento puede producir varios colores diferentes.

03

Catálisis y magnetismo

Los orbitales d parcialmente llenos forman excelentes enlaces temporales, base de la catálisis industrial, desde la síntesis de amoníaco sobre hierro hasta los convertidores catalíticos sobre platino. Esos mismos electrones d desapareados confieren al hierro, el cobalto y el níquel su ferromagnetismo.

Tendencias periódicas

Cómo cambian en toda la familia

A lo largo de una fila, el radio atómico cambia sorprendentemente poco: los protones añadidos atraen hacia dentro, mientras que los electrones d añadidos apantallan hacia fuera, compensándose aproximadamente. Las densidades y los puntos de fusión alcanzan su máximo en el centro de cada fila, donde hay disponible el mayor número de electrones para el enlace metálico: el wolframio se funde a 3,695 K, la temperatura más alta de cualquier metal.

En el mundo

Para qué se utilizan

Hierro

El acero: el metal más utilizado con mucha diferencia y la base estructural del mundo industrial.

Cobre

Cableado eléctrico, tuberías y los circuitos impresos de todos los dispositivos que tienes. Solo la plata lo supera como conductor y es muchísimo más barato.

Titanio

Aplicaciones aeroespaciales, equipos marinos e implantes médicos: tan resistente como el acero, un 45 % más ligero y prácticamente inmune al agua de mar y a los fluidos corporales.

Cromo y níquel

Juntos forman acero inoxidable. El cromo forma una capa de óxido invisible y autorreparable; el níquel aporta tenacidad y resistencia a la corrosión.

Grupo del platino

Catálisis. El platino, el paladio y el rodio limpian los gases de escape de los vehículos; el rodio es periódicamente el metal más caro de la Tierra.

Oro y plata

Moneda, joyería y, como el oro nunca se corroe, recubrimiento de contactos en dispositivos electrónicos de alta fiabilidad.

Manejo

Seguridad

Enormemente variados. El hierro, el zinc, el cobre, el cobalto, el manganeso, el molibdeno y el cromo(III) son nutrientes esenciales en cantidades traza; el cromo(VI) es un carcinógeno potente. El cadmio y el mercurio son venenos acumulativos. El níquel es el alérgeno de contacto más común del mundo. Los polvos finos de muchos metales de transición son pirofóricos.

Conviene saber

  • El tecnecio (43) fue el primer elemento fabricado en lugar de encontrado y sigue siendo el más ligero sin un isótopo estable.
  • El mercurio es el único metal que es líquido a temperatura ambiente — una consecuencia de los efectos relativistas sobre sus electrones 6s.
  • Todo el oro extraído hasta ahora cabría en un cubo de unos 22 metros de lado.

Preguntas frecuentes

Acerca de Metales de transición

¿Qué convierte a un elemento en un metal de transición?

La definición estricta de la IUPAC es un elemento cuyos átomos tienen un subnivel d parcialmente ocupado o que pueden formar un catión con uno. Eso excluye técnicamente al zinc, el cadmio y el mercurio, cuyos subniveles d siempre están completos, pero se encuentran en el bloque d y casi siempre se enseñan con el grupo. Este sitio sigue la convención común y los incluye.

¿Por qué los metales de transición forman compuestos coloreados?

Porque sus orbitales d se dividen en energías ligeramente diferentes debido a los ligandos circundantes, y la diferencia coincide con las energías de los fotones de luz visible. Un electrón absorbe un fotón para saltar la diferencia; ves el color complementario. Los compuestos de zinc son incoloros precisamente porque la capa d del zinc está completa y no queda ninguna diferencia que saltar.

¿Por qué son mucho más densos que los metales de los grupos 1 y 2?

Hay más electrones disponibles por átomo para el enlace metálico —hasta una docena—, por lo que los átomos se atraen entre sí con mucha más fuerza. Ese mismo enlace fuerte les proporciona sus elevados puntos de fusión y su dureza. El osmio, en el centro de la fila 6, es el elemento más denso que existe, con 22.6 g/cm³.

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Las otras nueve familias

6 Metales alcalinos Li Na K Rb Cs Fr 6 Metales alcalinotérreos Be Mg Ca Sr Ba Ra 12 Metales post-transición Al Ga In Sn Tl Pb Bi 7 Metaloides B Si Ge As Sb Te At 7 No metales H C N O P S Se 5 Halógenos F Cl Br I Ts 7 Gases nobles He Ne Ar Kr Xe Rn Og 15 Lantánidos La Ce Pr Nd Pm Sm Eu 15 Actínidos Ac Th Pa U Np Pu Am