Posición de los Elementos en la Tabla Periódica

Los elementos en el medio de la tabla periódica, del Grupo 3 al 12, se conocen como elementos del bloque d. El nombre bloque d proviene del hecho de que el último electrón entra en el orbital d de la penúltima capa. Estos se denominan con frecuencia elementos de transición porque sus propiedades se encuentran entre los elementos de bloque S metálicos altamente reactivos y los elementos de bloque P no metálicos. El bloque d contiene cuatro series que corresponden al llenado de orbitales 3d, 4d, 5d o 6d.

En general, un elemento de transición es cualquier elemento que corresponda al bloque d de la tabla periódica moderna (grupos 3-12). Los lantánidos y los actínidos, que son elementos del bloque f, también pueden clasificarse como metales de transición. Sin embargo, debido a que los elementos del bloque f contienen orbitales f parciales, también se conocen como elementos de transición internos o metales de transición internos.

Propiedades generales de los elementos de transición

La configuración electrónica corresponde a (n-1)d ⁵ ns ¹ o (n-1)d ¹⁰ ns ¹ . Esto se debe a la estabilidad que ofrecen los orbitales electrónicos que están medio llenos o totalmente llenos. El zinc, el cadmio y el mercurio no se consideran elementos de transición porque sus configuraciones eléctricas difieren de las de otros metales de transición. Las propiedades de los elementos restantes del bloque d, por otro lado, son bastante similares, y esta semejanza se puede ver en cada fila de la tabla periódica.

Las propiedades de los elementos de la segunda y tercera fila cambian gradualmente a medida que nos movemos de izquierda a derecha a lo largo de la tabla periódica. Las capas exteriores de estos elementos tienen malas propiedades de protección, lo que aumenta la carga nuclear efectiva a medida que se agregan más protones al núcleo. Las características de los elementos de transición se enumeran a continuación.

• Cuando estos elementos se mezclan, forman compuestos e iones coloridos. La transición dd del electrón explica su color.
• La diferencia de energía entre los posibles estados de oxidación de estos elementos es modesta. Como resultado, los elementos de transición tienen una amplia gama de estados de oxidación.
• Estos elementos producen una gran cantidad de compuestos paramagnéticos debido a los electrones desapareados en el orbital d.
• Una gran variedad de ligandos pueden unirse a estos elementos. Como resultado, los elementos de transición producen una gran variedad de complejos estables.
• La relación carga-radio de estos elementos es muy alta.
• Los metales de transición son duros y tienen densidades relativamente altas en comparación con otros elementos.
• Debido a que los electrones d deslocalizados participan en enlaces metálicos, estos elementos tienen altas temperaturas de ebullición y fusión.
• Los elementos de transición también son buenos conductores de electricidad debido al enlace metálico de los electrones d deslocalizados.

Posición en la tabla periódica: los elementos del bloque d y f

El estudio de qué elementos se encuentran en una posición de grupo específica en la tabla periódica es importante para comprender dichos elementos como un todo. Hay una razón por la que se clasifican los diferentes elementos de la tabla periódica. Los componentes del bloque d y f tienen ciertas características que los califican para esta categoría.

Los elementos del bloque d están formados por elementos creados por electrones que llenan las capas 3d, 4d y 5d. También se conocen como elementos de transición, ya que su posición en la tabla periódica se encuentra entre los elementos del bloque s y del bloque p. Sus propiedades son transitorias entre los elementos metálicos extremadamente reactivos del bloque s, que a menudo forman compuestos iónicos, y los elementos predominantemente covalentes del bloque p.

Los elementos del bloque D o elementos de transición son aquellos elementos o iones que tienen una subcapa d parcialmente llena o aquellos elementos en los que los electrones diferenciadores ocupan la subcapa d (n-1). Han nombrado elementos de transición porque sus atributos revelan una transición desde los elementos del lado izquierdo (bloque s) al lado claro (elementos del bloque p). Hay cuatro series d, cada una de las cuales comienza con (n-1)d ¹ ns ² y va del grupo 3 al grupo 12 (o del grupo IIIB al II B).

En el bloque d, se agregan electrones a la penúltima capa, aumentando su tamaño de 8 a 18. Por lo general, los elementos de transición tienen un nivel d incompleto. El grupo 12 (zinc) tiene configuración ad ¹⁰ , y debido a que la capa d está completa, los compuestos de estos elementos son inusuales y difieren de los demás. Los elementos se dividen en tres filas completas de diez elementos cada una, así como una cuarta fila incompleta. Las partes del bloque f se utilizan para discutir la posición de la cuarta serie inacabada. Estos elementos incluyen metales preciosos como plata, oro y platino, así como elementos industrialmente vitales como hierro, cobre y níquel.

• Los elementos de transición interna son otro término para ‘f’: elementos de bloque. En estos elementos, el último electrón normalmente entra en el penúltimo del orbital, es decir (n – 2) f. El electrón distintivo en los elementos de transición puede entrar en orbitales 4f o 5f, lo que les permite clasificarse como lantánidos o actínidos.
• El electrón de diferenciación en los lantánidos alcanza el orbital 4f. Estos van desde el cerio hasta el lutecio. Los lantánidos reciben su nombre de los elementos que proceden directamente del siguiente lantano. El electrón de diferenciación en los actínidos entra en los orbitales 5f. Por lo general, son de torio a laurencio.
• En la tabla periódica, estos elementos aparecen poco después del actinio. (n–2) f ^1–14 (n–1) d ^0–1 ns2 es la configuración electrónica general de f – elementos de bloque. Los lantánidos tienen una configuración electrónica de [Xe]4f ^1–14 5d ^0–1 6s ² , mientras que los actínidos tienen una configuración electrónica de [Rn]5f ^1–14 6d ^0–1 7s ² .

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuáles son las propiedades metálicas de los metales de transición?

Responder:

La maleabilidad, la ductilidad, la alta resistencia a la tracción y el brillo metálico son características de los metales de transición. Son buenos conductores del calor y la electricidad y tienen tendencia a cristalizar. Las tendencias en las propiedades metálicas de los elementos de transición, por otro lado, son visibles. Elementos como el cromo y el molibdeno se encuentran entre los metales de transición más duros porque contienen una gran cantidad de electrones desapareados.

Pregunta 2: ¿Por qué todos los elementos de transición son metales?

Responder:

Todos los elementos de transición son metales porque sus capas más externas contienen solo dos electrones. Debido a los fuertes enlaces metálicos, también son maleables, duraderos y dúctiles.

Pregunta 3: ¿En qué se diferencian los elementos del bloque d de los elementos del bloque f?

Responder:

El último electrón del bloque d entra en el orbital d de la penúltima capa. El electrón entra en el orbital f de la capa anti-penúltima en los elementos del bloque f. El estado de oxidación de los elementos del bloque d varía, mientras que el estado de oxidación de la mayoría de los elementos del bloque f es +3. Casi todos los bloques d son estables, mientras que una mayor proporción de bloques f son radiactivos.

Pregunta 4: ¿Cuáles son las propiedades catalíticas de los elementos de transición?

Responder: 

Debido a la presencia de orbitales d desocupados, la tendencia a exhibir estados de oxidación fluctuantes, la capacidad de generar intermediarios de reacción con los reactivos y la presencia de defectos en sus redes cristalinas, los elementos de transición exhiben capacidades catalíticas.

Pregunta 5: ¿Por qué los elementos del bloque d tienen altos puntos de fusión y ebullición?

Responder:

Además de los enlaces metálicos por electrones s, los electrones desapareados y los orbitales d vacantes o parcialmente llenos producen enlaces covalentes. Los elementos del bloque D tienen temperaturas de fusión y ebullición más altas que los elementos del bloque s y p debido a su fuerte unión. Esta tendencia continúa hasta la configuración d5, en cuyo punto comienza a declinar a medida que se acoplan más electrones en el orbital d.