Clasificación de los metales en la tabla periódica

Como ya hemos mencionado, los metales son los elementos mayoritarios de la tabla periódica. Se distribuyen en dos grandes tipos que incluyen, en cada caso diversos subtipos que se agrupan en familias de los distintos bloques de la tabla periódica.

A continuación presentamos un breve esquema de esta clasificación, que desarrollaremos con más detalle en los apartados siguientes.

• 1. Metales representativos: bloque s de la tabla periódica.
• 1.1. Familia de los metales alcalinos
• 1.2. Familia de los metales alcalinotérreos
• 2. Metales de transición: bloque d de la tabla periódica.
• 3. Metales de transición interna: bloque f de la tabla periódica.
• 3.1. Lantánidos: elementos del 6 periodo de la tabla.
• 3.2. Actínidos: elementos del 7 periodo de la tabla.
• 4. Metales postransicionales: bloque p de la tabla periódica.

Imagen: Educamix

Los elementos representativos o elementos principales son aquellos elementos que son más abundantes en la naturaleza. Entre los elementos metálicos, son elementos representativos los metales del bloque s, es decir los elementos alcalinos (familia 1 de la tabla periódica) y los elementos alcalinotérreos (familia 2 de la tabla periódica).

En estos dos grupos encontramos elementos muy reactivos, con una fuerte tendencia a oxidarse (perder sus electrones de la capa de valencia) y por tanto, son potentes reductores de otros elementos. En la naturaleza se encuentran en forma de sales iónicas muy solubles en agua, óxidos o hidróxidos (bases fuertes).

Metales alcalinos (grupo 1 de la tabla periódica)

• Los metales alcalinos representan un 5% de la corteza terrestre. El sodio (Na) y el potasio (K) son los más abundantes.
• Son elementos brillantes de aspecto plateado, tienen una densidad baja, son metales blandos, y muy reactivos. Debido a su elevada reactividad, no se encuentran en estado puro en la naturaleza. Los puntos de ebullición o evaporación de los metales alcalinos, son relativamente bajos y son buenos conductores del calor y la electricidad.
• Desde el punto de vista de su configuración electrónica, son elementos que presentan un único electrón ocupando el orbital s de su capa de valencia. Tienen un poder de combinación de 1 (valencia) y número de oxidación +1. Muestran una gran tendencia a perder el electrón de la capa más externa para formar cationes.
• Como bioelementos, los metales alcalinos desarrollan un papel importante en los organismos vivos, en especial el sodio y el potasio, que tienen un papel fundamental en la transmisión nerviosa y, en el caso de potasio en la regulación de la actividad enzimática.
• Estos metales tienen múltiples usos en la industria. Por ejemplo, el Litio (Li) se utiliza para producir aleaciones de aluminio de gran resistencia, en la producción de cerámica o como componentes de pilas. Además tiene también usos médicos ya que constituye un componente del sistema nervioso y su deficiencia provoca enfermedades psiquiátricas.

Nota: En el grupo 1 de la tabla periódica se incluye también el Hidrógeno, que no es un metal.

Metales alcalinotérreos (grupo 2 de la tabla periódica):

• Los metales alcalinotérreos representan un 4% de la composición de la corteza terrestre. Son especialmente abundantes el calcio (Ca) y el Magnesio (Mg).
• Igual que los metales alcalinos, estos metales son muy reactivos por lo que no se encuentran en forma libre en la naturaleza.
• Aunque de características físico-químicas similares a los metales alcalinos, suelen ser más duros y menos reactivos que los metales alcalinos. Tienen densidades bajas y durezas y puntos de fusión superiores a las de los metales alcalinos.
• Desde el punto de vista de la configuración electrónica, se caracterizan por presentar el orbital s de la capa de valencia llenos (es decir, ocupado por un par de electrones). Por lo tanto, tienen un poder de combinación de 2 (valencia) y un número de oxidación de +2. Reaccionan fácilmente con los halógenos (grupo 17 de la tabla periódica), para formar sales iónicas.
• Su papel como constituyentes de los organismos vivos es especialmente importante en el caso del calcio (Ca) y el magnesio (Mg). Los iones de magnesio y de calcio, son los iones más abundantes en el agua de mar junto con el ion cloruro (Cl^-).
• El 99% del calcio de nuestro organismo se encuentra formando el esqueleto, pero, en su forma iónica tiene un papel fundamental en la transmisión nerviosa, la función neuromuscular y la regulación enzimática.
• El magnesio, en su forma iónica, desarrolla importantes funciones biológicas en los organismos vivos, entre los más destacados, su papel fundamental en la fotosíntesis de los vegetales como componente de la clorofila.
• Los usos industriales de los metales alcalinotérreos son diversos. Los más relevantes son el uso del calcio como componente del cemento, el uso del magnesio para la elaboración de fuegos artificiales, como recubrimiento de estructuras de hierro para prevenir su oxidación o como componente de aleaciones y aceros ligeros.

Imagen: Google Sites

Dentro de la clasificación de los metales tenemos que hablar de los metales de transición o metales del bloque d, son el grupo de metales más abundantes y se agrupan en un total de 10 grupos o familias de la tabla periódica.

• La mayoría de los metales de transición poseen características similares a los metales representativos: son buenos conductores del calor y la electricidad y reflejan la luz.
• Presentan una gran variabilidad en cuanto a dureza y a puntos de ebullición y fusión pero, en general, son más duros y presentan puntos de fusión y ebullición más elevados que los metales alcalinos y alcalinotérreos.
• Desde el punto de vista químico se caracterizan por: tener múltiples números de coordinación (valencias) o estados de oxidación, suelen ser buenos catalizadores (capacidad para aumentar o disminuir la velocidad de las reacciones químicas) y forman compuestos con color y tienen capacidad para formar complejos de coordinación (compuestos químicos con un ion metálico en el centro, unido a una serie de ligandos dispuestos a su alrededor). Por este motivo, los metales de transición forman cationes de diferentes cargas.
• La densidad es muy variable en este bloque de elementos, desde el estroncio con una densidad baja al osmio (Os) que es el elemento con mayor densidad de la tabla periódica.
• Si nos fijamos en la configuración electrónica de los metales de transición, estos se caracterizan por presentar orbitales d parcialmente llenos. El llenado de los orbitales en este bloque de la tabla periódica, presenta una serie de irregularidades, que se reflejan en los múltiples números de oxidación que adquieren los metales de este bloque de la tabla periódica.

El hierro (Fe) y el titanio (Ti): metales de transición más abundantes

• El hierro es el más abundante y representa alrededor del 5% del peso de la corteza terrestre. Es raro encontrarlo en su forma elemental en la naturaleza, donde normalmente se encuentra formando óxidos y carbonatos.
• El hierro puro tiene pocos usos, pero sus aleaciones con otras sustancias tienen múltiples usos. Las formas útiles de aleaciones de hierro son el hierro forjado (es una aleación de hierro que se caracteriza por su bajo contenido en carbono y alto contenido en hierro. Tiene la propiedad de que puede ser moldeado al rojo vivo y se endurece al enfriarlo rápidamente), el hierro fundido (que también se conoce con el nombre de fundición gris o hierro colado, es una aleación de hierro, silicio y carbono que contiene pequeñas cantidades de manganeso, fósforo y azufre; en la que el carbono se encuentra en forma de grafito)y el acero (aleación purificada de hierro y carbono).
• Otros metales de transición usados ampliamente en la industria son el cobre y la plata. Además, muchos metales de transición se usan en la industria como catalizadores de reacciones químicas.
• A nivel biológico el hierro en su forma iónica tiene un papel fundamental en el transporte de oxígeno, puesto que forma parte del centro activo de la hemoglobina y la mioglobina.

Imagen: 100cia site

Los metales de transición interna o metales del bloque f, reciben también el nombre de tierras raras. Se agrupan en dos familias de elementos: los lantánidos y los actínidos. Son aquellos elementos metálicos en los que se encuentran electrones ocupando los orbitales f . Los elementos del grupo de los lantánidos presentan parcialmente ocupados los orbitales f del nivel 4 y los actínidos los del nivel 5.

Lantánidos o lantanoides

• Son los 15 elementos de transición interna que forman parte del periodo 6 de la tabla periódica de los elementos.
• Este grupo de elementos tiene propiedades características comunes. Se trata de metales blandos y de brillo plateado, su conductividad del calor y la electricidad es relativamente baja en comparación con otros metales. Son metales de menor densidad que los metales de transición.
• En la naturaleza, se encuentran en bajas proporciones formando parte de muchos minerales. Los lantánidos tienen una elevada capacidad de imantación o magnetización y se caracterizan también, por la luminiscencia de sus cationes.
• Los lantánidos tienen múltiples usos en la industria en la producción de imanes permanentes fuertes, baterías recargables y fabricación de materiales superconductores. Tienen múltiples aplicaciones en óptica (fabricación de tubos y lámparas fluorescentes, pantallas de cristal líquido y láseres). También se utilizan como catalizadores de reacciones químicas o como pigmentos.

Actínidos o actinoides

• Son los 15 elementos que forman el periodo 7 de la tabla periódica.
• Muchos de ellos han sido sintetizados de forma artificial, pero también se encuentran en la naturaleza en proporciones muy pequeñas.
• Muestran un comportamiento similar al de los metales de transición (bloque d) y distinto al de los lantánidos. Como en el caso de muchos metales, tienen un brillo plateado característico.
• Como grupo, su importancia radica en que todos ellos son elementos radiactivos. Es decir, se trata de elementos cuyos núcleos son inestables se desintegran, liberando energía (energía nuclear) y dar lugar a otros elementos químicos de núcleo más estable. Todos los isótopos de los elementos de este grupo son radiactivos y tienen una vida media corta. Los actínidos más abundantes en la naturaleza son el uranio (U) y el torio (Th).

Imagen: Slideshare

Terminamos la clasificación de los metales con estos elementos que tienen características metálicas que se encuentran en el bloque p.

• Tienen puntos de fusión y ebullición relativamente bajos, son blandos y menos reactivos que los metales representativos.
• El elemento más representativo de este grupo es el aluminio (Al) que es elemento metálico más abundante de la corteza terrestre y representa el 8% de esta, aunque raramente aparece en forma elemental.
• Es un metal blando, de baja densidad, no magnético, de elevada conductividad y resistente a la corrosión.
• Sus características hacen que este metal resulte idóneo para múltiples aplicaciones.
• Se utiliza especialmente en la industria aeronáutica, pero su uso está muy extendido utilizándose en la fabricación de estructuras de automóviles o barcos, para la fabricación de envases y en la construcción.

Imagen: Curiosoando

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