Metales y Metalurgia Brown_5728649582b8693926b2e7bb427358c5

Ejercicios 945
Metales de transición
23.29 ¿Cuáles de las propiedades siguientes es más correcto
considerar como características de los átomos aislados, y
cuáles como características del metal en masa? (a) conductividad
eléctrica; (b) energía de la primera ionización;
(c) radio atómico; (d) punto de fusión; (e) calor de vaporización;
(f) afinidad electrónica.
23.30 Indique de cuáles de las especies siguientes es de esperar
que tengan propiedades metálicas: (a) TiCl 4 ; (b) aleación
NiCo; (c) W; (d) Ge; (e) Hg 2 2 . Explique cada caso.
23.31 ¿Qué significa el término contracción lantánida? ¿En qué
propiedades de los elementos de transición influye la contracción
lantánida?
23.32 El circonio y el hafnio son los elementos del grupo 4B en
la segunda y tercera series de transición. Los radios atómicos
de estos elementos son prácticamente iguales (Figura
23.22). Explique esta semejanza en cuanto a radio
atómico.
23.33 Escriba la fórmula del fluoruro que corresponde al estado
de oxidación más alto esperado de cada uno de los
elementos siguientes: (a) Sc; (b) Co; (c) Zn.
23.34 Escriba la fórmula del fluoruro que corresponde al estado
de oxidación más alto esperado de cada uno de los
elementos siguientes: (a) Cd; (b) W; (c) Nb.
23.35 ¿Por qué presenta el cromo varios estados de oxidación
en sus compuestos, en tanto que el aluminio presenta sólo
el estado de oxidación 3?
23.36 El elemento vanadio presenta muchos estados de oxidación
en sus compuestos, entre ellos el de 2. Se conoce el
compuesto VCl 2 ; en cambio, el ScCl 2 es desconocido. Explique
esta diferencia de comportamiento con base en
configuraciones electrónicas y cargas nucleares efectivas.
Ejercicios adicionales
23.47 Escriba una ecuación química de la reacción que se lleva
a cabo al tostar PbS en aire. ¿Por qué podría ser conveniente
situar una fábrica de ácido sulfúrico cerca de las
instalaciones donde se tuestan menas de sulfuro?
23.48 Explique por qué el aluminio, el magnesio y el sodio metálicos
se obtienen por electrólisis y no por reducción con
agentes reductores químicos.
23.49 Elabore una lista de los agentes reductores químicos que
se emplean en la producción de metales, según se describe
en este capítulo. En cada caso, identifique un metal
que se pueda obtener usando ese agente reductor.
23.50 Escriba ecuaciones químicas balanceadas que correspondan
a las descripciones verbales siguientes: (a) La reacción
del cloruro de vanadio(III) con oxígeno forma
oxitricloruro de vanadio (VOCl 3 ). (b) El óxido de niobio(V)
se reduce a metal utilizando hidrógeno gaseoso. (c)
El ion hierro(III) en disolución acuosa se reduce a ion hierro(II)
en presencia de zinc pulverizado. (d) El cloruro de
niobio(V) reacciona con agua para formar cristales de ácido
nióbico (HNbO 3 ).
con una estructura de empaque compacto. ¿De cuál de
estas formas alotrópicas es de esperar un carácter más
metálico? Explique por qué la conductividad eléctrica del
estaño blanco es mucho mayor que la del estaño gris. ¿De
cuál forma es de esperar que presente la distancia de enlace
Sn — Sn más larga?
[23.26] Como se vio en el capítulo 11, el grafito es un buen conductor
de la electricidad según la estructura de capas [Figura
11.41(b)]. Explique la conductividad del grafito con
base en el modelo de orbitales moleculares de los metales.
23.27 Defina el término aleación. Explique la diferencia entre las
aleaciones en disolución, las aleaciones heterogéneas y
los compuestos intermetálicos.
23.28 Explique la diferencia entre las aleaciones de sustitución
y las intersticiales. ¿Qué condiciones favorecen la formación
de aleaciones de sustitución?
23.37 Escriba la configuración electrónica esperada de cada uno
de los iones siguientes: (a) Cr 3 ; (b) Au 3 ; (c) Ru 2 ; (d)
Cu ; (e) Mn 4 ; (f) Ir .
23.38 ¿Cuál es la configuración electrónica esperada de cada
uno de los iones siguientes? (a) Ti 2 ; (b) Co 3 ; (c) Pd 2 ;
(d) Mo 3 ; (e) Ru 3 ; (f) Ni 4 .
23.39 ¿Cuál especie es de esperar que se oxide con más facilidad:
Ti 2 o Ni 2 ?
23.40 ¿De cuál especie es de esperar que sea el agente reductor
más fuerte: Cr 2 o Fe 2 ?
23.41 ¿Cómo influye la presencia de aire en la estabilidad relativa
de los iones ferroso y férrico?
23.42 Indique la fórmula química y el color de los iones cromato
y dicromato. ¿Cuál de ellos es más estable en disolución
ácida?
23.43 Escriba las ecuaciones químicas balanceadas de la reacción
entre el hierro y el (a) ácido clorhídrico; (b) ácido nítrico.
23.44 El MnO 2 reacciona con HCl acuoso para formar MnCl 2 (ac)
y cloro gaseoso. (a) Escriba una ecuación química balanceada
de la reacción; (b) ¿Es ésta una reacción de oxidación-reducción?
En caso afirmativo, identifique el
agente oxidante y el reductor.
23.45 En el nivel atómico, ¿qué es lo que distingue a un material
paramagnético de uno diamagnético? ¿Cómo se comporta
cada uno en un campo magnético?
23.46 (a) ¿Qué características de un material ferromagnético
lo distinguen de uno paramagnético? (b) ¿Qué tipo de
interacción debe tener lugar en el sólido para dar origen
a un comportamiento ferromagnético? (c) ¿Debe contener
hierro una sustancia para ser ferromagnética? Explique
su respuesta.
23.51 Escriba las ecuaciones químicas balanceadas que correspondan
a las descripciones verbales siguientes: (a) El
NiO(s) se solubiliza lixiviándolo con ácido sulfúrico acuoso.
(b) Después de concentrarla, una mena que contiene
el mineral carrolita (CuCo 2 S 4 ) se lixivia con ácido sulfúrico
acuoso para obtener una disolución que contiene
iones de cobre e iones de cobalto. (c) Se trata dióxido de
titanio con cloro en presencia de carbono como agente reductor
para formar TiCl 4 . (d) Bajo presión de oxígeno, el
ZnS(s) reacciona a 150°C con ácido sulfúrico acuoso
para formar sulfato de zinc soluble y azufre elemental, el
cual se deposita.
23.52 El cobre crudo que se somete a electrorrefinación contiene
selenio y telurio como impurezas. Describa el destino
probable de estos elementos durante la electrorrefinación,
y relacione sus respuestas con la posición de estos elementos
en la tabla periódica.
23.53 ¿Por qué es común el estado de oxidación 2 entre los
metales de transición? ¿Por qué son tantos los metales de
transición que presentan diversos estados de oxidación?