Algunas aplicaciones de los elementos de bloque d y f

Los metales de transición se caracterizan típicamente como elementos con o capaces de formar orbitales ‘d’ parcialmente llenos. Los elementos de transición son elementos del bloque d en grupos de tres a once. Los metales de transición internos, que incluyen los lantánidos y los actínidos, son otro nombre para los elementos del bloque f. Este requisito también se cumple porque el orbital d está solo parcialmente ocupado antes que los orbitales f.

Elementos del bloque D 

Los elementos del bloque D son los presentes en la tabla periódica moderna desde el tercer al duodécimo grupo. Los electrones de valencia de estos elementos están en el orbital d. Los elementos de transición o los metales de transición son otros nombres para los elementos del bloque d. Los elementos del bloque D tienen electrones (1–10) en el orbital d del penúltimo nivel de energía y en el orbital más externo (1-2). Aunque los electrones no llenan el orbital ‘d’ en los metales del grupo 12, su química es muy similar a la de los grupos anteriores, por lo que se clasifican como elementos del bloque d.

Aplicaciones de elementos d-block

Hay algunos elementos principales de d-block, por ejemplo, hierro y zinc. Las aplicaciones de hierro y zinc se discutirán por separado y luego, hablemos de la aplicación de otros elementos en general.

• Hierro

1. El hierro y su aleación, el acero, son muy utilizados en el sector de la construcción.
2. El hierro es el metal utilizado con mayor frecuencia y representa más del 90 % de la producción mundial de metales.
3. Debido a su bajo costo y alta resistencia, se usa con frecuencia para soportar esfuerzos o transmitir presiones en la construcción de maquinaria y máquinas herramientas, trenes, vehículos, cascos de barcos, barras de refuerzo de hormigón y estructuras de carga de edificios.
4. Debido a que el hierro puro es bastante blando, generalmente se mezcla con metales de aleación para formar acero.
5. Se utilizan para hacer puentes, postes eléctricos, strings de bicicletas, herramientas de corte y cañones de rifles.
6. El carbono está presente en el 3-5% del hierro fundido. Se utiliza en la fabricación de tuberías, válvulas y bombas.
7. En el proceso Haber, se emplean catalizadores de hierro para producir amoníaco.
8. Los imanes se pueden fabricar a partir de este metal, así como sus aleaciones y compuestos.

• Zinc

1. En baterías secas fijas, el zinc se utiliza como áNode negativo.
2. La mayor parte del zinc se usa para galvanizar otros metales, como el hierro, para evitar que se oxiden.
3. El acero galvanizado se utiliza en la construcción de carrocerías de automóviles, postes de alumbrado público, barreras de seguridad y puentes colgantes.
4. El zinc se utiliza en grandes cantidades para fabricar piezas de fundición a presión, que se emplean en los sectores de la automoción, la electricidad y la ferretería. El zinc también se encuentra en aleaciones que incluyen latón, alpaca y soldadura de aluminio.
5. Muchos artículos, como pinturas, caucho, cosméticos, productos farmacéuticos, plásticos, tintas, jabones, baterías, textiles y equipos eléctricos, incluyen rust de zinc. El sulfuro de zinc es una sustancia química que se utiliza para fabricar pinturas luminosas, luces fluorescentes y pantallas de rayos X.

Aplicaciones de otros elementos d-block

1. El titanio se utiliza en la fabricación de aviones y naves espaciales.
2. Debido a que el metal de titanio se une eficazmente con el hueso, se ha utilizado en aplicaciones quirúrgicas tales como reemplazos de articulaciones (particularmente articulaciones de cadera) e implantes dentales.
3. El rust de titanio (IV) es el tipo de titanio más utilizado. Es un pigmento común en la pintura de casa, pintura de artista, plásticos, esmaltes y papel.
4. El tungsteno metálico se utiliza para fabricar fibras eléctricas.
5. El dirust de manganeso se utiliza en celdas de batería secas como componente.
6. Los motores de vuelo se benefician enormemente de los compuestos de niobio.
7. El tantalio es un metal que se utiliza para fabricar pesas expositivas.
8. La fotografía emplea el uso de bromuro de plata.
9. Muchos metales del bloque D o de transición y sus compuestos se utilizan como catalizadores en procesos químicos.
10. El cloruro de paladio se utiliza en el método Wacker para convertir etano en etanol.

Elementos del bloque F

Los elementos con un orbital f que está siendo llenado por electrones se denominan elementos de bloque f. Estos elementos tienen electrones (1 a 14) en el orbital f, (0 a 1) en el orbital d del penúltimo nivel de energía y (0 a 1) en el orbital más externo. El bloque f contiene dos series que corresponden al llenado de los orbitales 4f y 5f. Los elementos están en la serie 4f de Ce a Lu y la serie 5f de Th a Lw. Cada serie tiene 14 elementos que ocupan el orbital ‘f’.

Aplicación de elementos f-block

1. Las aleaciones de lantánidos se utilizan para fabricar aceros instrumentales y materiales resistentes al calor.
2. El cerio es el lantánido primario utilizado para este propósito, junto con trazas de lantano, neodimio y praseodimio.
3. Estos metales también se emplean con frecuencia en la industria del petróleo, donde se utilizan para refinar el petróleo crudo en productos de gasolina.
4. Los carburos, boruros y nitruros de lantánidos se utilizan como refractarios.
5. Los rusts de lantánidos se utilizan como abrasivos en la limpieza de cristales.
6. El torio se usa en el tratamiento del cáncer, así como para iluminar mantos de gas.
7. El rust de torio se utiliza como catalizador en la industria.
8. El torio se puede utilizar para generar energía nuclear. Es casi tres veces más abundante que el uranio y aproximadamente tan abundante como el plomo, y es probable que el torio contenga más energía que el uranio y los combustibles fósiles.
9. El uranio se utiliza como combustible atómico.
10. El uranio también se utiliza como combustible para reactores nucleares comerciales que generan energía, así como para crear isótopos que se emplean en aplicaciones médicas, industriales y de defensa en todo el mundo.
11. El plutonio se utiliza en reactores nucleares y armas nucleares.

Problemas de muestra

Pregunta 1: ¿Por qué es difícil la separación de los elementos lantánidos en estado puro?

Solución:

Debido a que los radios iónicos de los lantánidos difieren ligeramente y sus propiedades químicas son idénticas, la separación de los elementos lantánidos en estado puro es difícil.

Pregunta 2: ¿Cuál es el efecto sobre la fuerza básica de los hidrrusts en los lantánidos?

Solución:

A medida que el tamaño del lantánido disminuye de La a Lu y aumenta el carácter covalente de los hidrrusts, la fuerza básica del lantánido disminuye.

Pregunta 3: ¿Qué es la contracción de actínidos?

Solución:

Debido al aumento de la carga nuclear y la entrada de electrones en el orbital f interno (n-2), el tamaño atómico/radio iónico de los iones actínidos tripositivos disminuye de Th a Lw. La contracción de actínidos, como la contracción de lantánidos, se caracteriza por una disminución constante de tamaño con el aumento del número atómico. Debido al blindaje insuficiente proporcionado por los electrones 5f, la contracción se vuelve más grande con el tiempo.

Pregunta 4: ¿Cuáles son las tendencias observadas con la reactividad química de los actínidos?

Solución:

Debido a su menor energía de ionización, los actínidos son más electropositivos y reactivos que los lantánidos. Reaccionan cuando entran en contacto con agua caliente. Al reaccionar con productos químicos oxidantes, puede crear una cubierta pasiva. Se produce la formación de haluros e hidruros. Los actínidos son reductores extremadamente efectivos.

Pregunta 5: ¿Son reactivos los metales de transición internos?

Solución:

El bloque f contiene los metales de transición internos, que generalmente se encuentran en la parte inferior de la tabla periódica. Son casi tan reactivos como los metales alcalinos y todos los actínidos son tóxicos y no tienen uso comercial. Los elementos radiactivos, por otro lado, tienen el potencial de ser usados ​​como armas o en plantas de energía nuclear.