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elementos del grupo 8 de la tabla periodica

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by

Daniel Villegas

on 6 November 2013

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Transcript of elementos del grupo 8 de la tabla periodica

ELEMENTOS DEL GRUPO 8 DE LA TABLA PERIODICA
HIERRO
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Nombre: Hierro
Símbolo: Fe
Número atómico: 26
Masa atómica (uma): 55,845
Período: 4 Grupo: VIII (transición)
Bloque: d (no representativo)
Valencias: +2, +3

PROPIEDADES PERIÓDICAS
Configuración electrónica: [Ar] 3d6 4s2
Radio atómico (Å): 1,26
Radio iónico (Å): 0,64 (+3), 0,82 (+2)
Radio covalente (Å): 1,25
Energía de ionización (kJ/mol): 759
Electronegatividad: 1,83
Afinidad electrónica (kJ/mol): 16

PROPIEDADES FÍSICAS
Densidad (g/cm3): 7,874
Color: Plateado
Punto de fusión (ºC): 1538
Punto de ebullición (ºC): 2861
Volumen atómico (cm3/mol): 7,09

RUTENIO
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Nombre: Rutenio
Símbolo: Ru
Número atómico: 44
Masa atómica (uma): 101,07
Período: 5 Grupo: VIII (transición)
Bloque: d (no representativo)
Valencias: +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8

PROPIEDADES PERIÓDICAS
Configuración electrónica: [Kr] 4d7 5s1
Radio atómico (Å): 1,34
Radio iónico (Å): 0,69 (+3)
Radio covalente (Å): 1,25
Energía de ionización (kJ/mol): 711
Electronegatividad: 2,20
Afinidad electrónica (kJ/mol): 101

PROPIEDADES FÍSICAS
Densidad (g/cm3): 12,37
Color: Blanco plateado
Punto de fusión (ºC): 2334
Punto de ebullición (ºC): 4150
Volumen atómico (cm3/mol): 8,17

OSMIO
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Nombre: Osmio
Símbolo: Os
Número atómico: 76
Masa atómica (uma): 190,23
Período: 6 Grupo: VIII (transición)
Bloque: d (no representativo)
Valencias: +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8

PROPIEDADES PERIÓDICAS
Configuración electrónica: [Xe] 4f14 5d6 6s2
Radio atómico (Å): 1,35
Radio iónico (Å): 0,69 (+4)
Radio covalente (Å): 1,28
Energía de ionización (kJ/mol): 840
Electronegatividad: 2,20
Afinidad electrónica (kJ/mol): 106

PROPIEDADES FÍSICAS
Densidad (g/cm3): 22,610
Color: Blanco azulado
Punto de fusión (ºC): 3033
Punto de ebullición (ºC): 5012
Volumen atómico (cm3/mol): 8,41

HASSIO
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Nombre: Hassio
Símbolo: Hs (Uno)
Número atómico: 108
Masa atómica (uma): (265,13)
Período: 7 Grupo: VIII (transición)
Bloque: d (no representativo)
Valencias: +1?, +2?, +3?, +4?, +5?, +6?, +7?

PROPIEDADES PERIÓDICAS
Configuración electrónica: [Rn] 5f14 6d6 7s2
Radio atómico (Å): -
Radio iónico (Å): -
Radio covalente (Å): -
Energía de ionización (kJ/mol): 750 (estimada)
Electronegatividad: -
Afinidad electrónica (kJ/mol): -

PROPIEDADES FÍSICAS
Densidad (g/cm3): 41,000 (estimada)
Color: -
Punto de fusión (ºC): -
Punto de ebullición (ºC): -
Volumen atómico (cm3/mol): -

PERIODOS
GRUPOS
BLOQUES: Es un arreglo de los elementos de acuerdo con el último subnivel que se forma.
BLOQUE "s" GRUPOS IA Y IIA
BLOQUE "p" GRUPOS III A al VIII A
BLOQUE "d" ELEMENTOS DE TRANSICIÓN
BLOQUE "f" ELEMENTOS DE TRANSICIÓN INTERNA

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
La tabla periódica clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos
conforme a sus propiedades y características.

ELECTRONEGATIVIDAD
AFINIDAD ELECTRÓNICA
ENERGÍA DE IONIZACIÓN
RADIO ATÓMICO
CARÁCTER METÁLICO
CLASES
Elementos del grupo 8 de la tabla periódica
El "Grupo 8" es el actual nombre recomendado por la IUPAC. El antiguo sistema europeo y el estadounidense englobaban dentro del "grupo VIII" (o VIIIA el europeo y VIII B el estadounidense) a los actuales grupos 8, 9 y 10.

HIERRO
RUTENIO
OSMIO
Elementos de Transición
Los elementos de transición son aquellos que tienen la subcapa d o f parcialmente llena en cualquier estado de oxidación común.
Las propiedades generales de los elementos de transición son:
1. Por lo general son metales de alto punto de fusión.
2. Tienen varios estados de oxidación.
3. Generalmente forman compuestos coloreados.
4. A menudo son paramagnéticos
Los elementos de transición incluyen los importantes metales hierro, cobre y plata. El hierro y el titanio son los elementos de transición más abundantes. Muchos catalizadores para las reacciones industriales implican elementos de transición del bloque d.

Es un metal maleable (es la propiedad que tiene el metal de adquirir una deformación acuosa mediante una descompresión sin romperse, la maleabilidad favorece la obtención de delgadas láminas de material).
De color gris plateado.
Presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica.
Es extremadamente duro y denso.
Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre.
Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión (proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia, del estado sólido al estado líquido, por la acción del calor).
Es el más rapido que se produce a través de una fisión (Rotura del núcleo de un átomo, con la consiguiente liberación de energía) , debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón).

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
Resistencia a la rotura: Resistencia que opone el material a romperse por un esfuerzo mecánico exterior. Depende de la unión entre sus moléculas.
Deformabilidad: Es una propiedad que da a los materiales la posibilidad de deformarse antes de su rotura. Esta deformación puede ser permanente (plasticidad) o no (elasticidad).
Tenacidad: La tenacidad nos expresa el trabajo que realiza un metal cuando es sometido a esfuerzos exteriores que lo deforman hasta la rotura. Esta característica nos define la trabajabilidad del metal.
Dureza: Es la capacidad que presenta el metal a ser deformado en su superficie por la acción de otro material.
Soldabilidad: Propiedad que presentan algunos metales por la que dos piezas en contacto pueden unirse íntimamente formando un conjunto rígido.

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HIERRO
Conductividad eléctrica: Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a través de él la corriente eléctrica. Este fenómeno se produce por una diferencia de potencial entre los extremos del metal.
Conductividad térmica: Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a través de él una cantidad de calor. El coeficiente de conductividad térmica k nos da la cantidad de calor que pasaría a través de un determinado metal en función de su espesor y sección.
Dilatación: Es el aumento de las dimensiones de un metal al incrementarse la temperatura. No es uniforme ni sigue leyes determinadas.

PROPIEDADES TÉRMICAS
La actividad química del metal depende de las impurezas que contenga y de la presencia de elementos que reaccionan con estas, dependiendo también en menor medida de la temperatura y zonas de contacto. Distinguimos fundamentalmente dos reacciones: oxidación y corrosión.
Oxidación: La oxidación se produce cuando se combina el oxigeno del aire y el metal. La oxidación es superficial, produciéndose en la capa más externa del metal y protegiendo a las capas interiores de la llamada oxidación total. El óxido no es destructivo.
Corrosión: Se considera corrosión a toda acción que ejercen los diversos agentes químicos sobre los metales, primeramente en la capa superficial y posteriormente en el resto.

PROPIEDADES QUÍMICAS
EXTRACCIÓN DEL HIERRO
El hierro que se utiliza en la industria suele proceder fundamentalmente de dos sitios:
a) De las minas.
b) De la chatarra, es decir, a través del reciclado de automóviles, electrodomésticos.
Los pasos que hay que seguir para obtener el hierro en la minería, tanto si se trata de una mina subterránea o una mina a cielo abierto.
1) El primer paso será hacer explotar la roca, por ejemplo, con dinamita, que suele ser subterránea en el caso del mineral de hierro, aunque el desbordante crecimiento de la construcción ha multiplicado el aprovechamiento de las minas a cielo abierto; este tipo de mina genera un enorme impacto.
2) El material que se ha soltado gracias a la explosión se carga en camiones.
Todos los pasos que siguen tienen como objetivo separar la parte del mineral que tiene hierro (mena), de la tierra, rocas y otras impurezas (ganga). Para ello debemos realizar las siguientes operaciones:
3) Los camiones se hacen pasar por arcos detectores de metal, de esa forma descartamos aquellos que no tienen metal, los cuales directamente son eliminados.
Los camiones que si tienen metal son llevados a la planta de tratamiento en la que se realizan los siguientes pasos:
4) Primero se trituran las rocas, para facilitar la separación de la mena y la ganga.
5) Finalmente se pueden eliminar parte de las impurezas mediante imanes o mediante flotación (se aprovecha que el hierro pesa más que las rocas, o pueden emplearse detergentes que se pegan al hierro y lo hacen flotar).

EL ALTO HORNO
Es la instalación industrial dónde se transforma o trabaja el mineral de hierro
Lo que ocurre en dicho horno es lo siguiente:
Los gases sufren una serie de reacciones; el coque puede reaccionar con el oxígeno para formar dióxido de carbono:
C + O2→ CO2
A su vez el dióxido de carbono puede reducirse para dar monóxido de carbono:
CO2 + C →2CO
Aunque también se puede dar el proceso contrario al oxidarse el monóxido con oxígeno para volver a dar dióxido de carbono:
2CO + O2→ 2CO2
El proceso de oxidación de coque con oxígeno libera energía y se utiliza para calentar (llegándose hasta unos 1900 °C en la parte inferior del horno).
En primer lugar los óxidos de hierro pueden reducirse, parcial o totalmente, con el monóxido de carbono, CO; por ejemplo:
Fe3O4 + CO →3FeO + CO2
FeO + CO→Fe + CO2

Después, conforme se baja en el horno y la temperatura aumenta, reaccionan con el coque (carbono en su mayor parte), reduciéndose los óxidos. Por ejemplo:
Fe3O4 + C →3FeO + CO
El carbonato de calcio (caliza) se descompone:
CaCO3→ CaO + CO2
Y el dióxido de carbono es reducido con el coque a monóxido de carbono como se ha visto antes.
Más abajo se producen procesos de carburación:
3Fe + 2CO →Fe3C + CO2
Finalmente se produce la combustión y desulfuración (eliminación de azufre) mediante la entrada de aire. Y por último se separan dos fracciones: la escoria y el arrabio: hierro fundido, que es la materia prima que luego se emplea en la industria.
El arrabio suele contener bastantes impurezas no deseables, y es necesario someterlo a un proceso de afino en hornos llamados convertidores.

PRODUCTOS OBTENIDOS DEL ALTO HORNO
Humos y gases residuales
Escoria
Fundición, hierro colado o arrabio
MEJORAS AMBIENTALES
• Construcción en circuito cerrado de los circuitos de agua de refrigeración y granulación de la escoria.
• Recuperación del calor, sobre todo de los gases de los hornos de recalentamiento de aire (estufas).
• La recuperación de energía de los gases captados en las entradas de aire por un generador de turbina.
• La condensación de los vapores, especialmente los producidos durante la granulación de la escoria para evitar la emisión de dióxido de azufre o ácido sulfhídrico.
• El reciclaje del carbono para evitar la emisión de gases de efecto invernadero. El objetivo de la investigaciones actuales es la inyección en las toberas de los gases capturados en la boca del horno, en lugar de quemarlos para producir electricidad.

FIN
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