Metales y Metalurgia Brown_5728649582b8693926b2e7bb427358c5

23.7 Metales de transición 939
(a) (b) (c)
Á Figura 23.25 Tipos de comportamiento magnético. (a) Diamagnético: sin centros
(átomos o iones) con momentos magnéticos. (b) Paramagnético simple: centros con momentos
magnéticos no alineados a menos que la sustancia esté en un campo magnético.
(c) Ferromagnético: centros acoplados alineados en una misma dirección.
Los estados de oxidación arriba de 2 se deben a pérdidas sucesivas de electrones
3d. Del Sc al Mn el estado de oxidación máximo aumenta de 3 a 7, siendo
igual en cada caso al número total de electrones 4s más 3d del átomo. Por tanto, el
manganeso tiene un estado de oxidación máximo de 2 5 7. Al avanzar hacia
la derecha después del Mn en la primera serie de transición, el estado de oxidación
máximo disminuye. En la segunda y tercera series de transición el estado de oxidación
máximo es de 8, el cual se alcanza en el RuO 4 y en el OsO 4 . En general, los estados
de oxidación máximos se presentan sólo cuando los metales se combinan con
los elementos más electronegativos, en especial con O, F y, posiblemente, Cl.
Magnetismo
Las propiedades magnéticas de los metales de transición y sus compuestos son a la
vez interesantes e importantes. Las mediciones de las propiedades magnéticas proporcionan
información acerca de los enlaces químicos. Además, las propiedades
magnéticas tienen muchos usos importantes en la tecnología moderna.
Un electrón posee un “espín” que le confiere un momento magnético, por lo
cual se comporta como un imán diminuto. •(Sección 9.8) La figura 23.25(a) Á representa
un sólido diamagnético, en el que todos los electrones del sólido están apareados.
Cuando se coloca una sustancia diamagnética en un campo magnético, los
movimientos de los electrones provocan que el imán repela muy débilmente la sustancia.
Cuando un átomo o ion posee uno o más electrones no apareados, la sustancia
es paramagnética. •(Sección 9.8) En un sólido paramagnético, los electrones de los
átomos o iones adyacentes no influyen en los electrones no apareados de los átomos
o iones del sólido. Los momentos magnéticos de los átomos o iones individuales están
orientados al azar, como se muestra en la figura 23.25(b). Cuando el sólido se halla
en un campo magnético, sin embargo, los momentos magnéticos se alinean
aproximadamente paralelos unos a otros y se produce una interacción de atracción
neta con el imán. En consecuencia, las sustancias paramagnéticas son atraídas hacia
un campo magnético.
Sin duda nos resulta mucho más familiar el comportamiento magnético de los
imanes de hierro simples (Figura 23.26 »), una forma mucho más intensa de magnetismo
que se conoce como ferromagnetismo. Este fenómeno se presenta cuando los
electrones no apareados de los átomos o iones de un sólido experimentan la influencia
de las orientaciones de los electrones de sus vecinos. Los arreglos más estables (de
menor energía) son aquéllos donde los espines de los electrones de átomos o iones
adyacentes están alineados en la misma dirección, como se muestra en la figura
23.25(c). Cuando se coloca un sólido ferromagnético en un campo magnético, los
electrones tienden a alinearse fuertemente a lo largo del campo magnético. La atracción
resultante hacia el campo magnético puede ser hasta 1 millón de veces más intensa
que en una sustancia paramagnética simple. Cuando desaparece el campo
magnético externo, las interacciones entre los electrones hacen que el sólido en conjunto
conserve un momento magnético, y entonces lo describimos como un imán
Á Figura 23.26 Los imanes
permanentes se fabrican con
materiales ferromagnéticos.