Elementos del grupo 3 para niños
El Grupo 3 es el primer grupo de metales de transición en la tabla periódica. Estos elementos están muy relacionados con las tierras raras. Aunque hay diferentes ideas sobre qué elementos forman este grupo, la mayoría de los científicos están de acuerdo en que incluye cuatro elementos: escandio (Sc), itrio (Y), lutecio (Lu) y Lawrencio (Lr).
A este grupo también se le llama grupo del escandio o familia del escandio. Esto es porque el escandio es el elemento más ligero de este grupo. Los elementos del Grupo 3 son los primeros de los metales de transición.
La forma en que reaccionan los elementos del Grupo 3 es típica de los primeros metales de transición. Todos ellos suelen tener un estado de oxidación de +3. Esto significa que tienden a perder tres electrones cuando forman compuestos. Son bastante reactivos y se oxidan fácilmente. El itrio y el lutecio son muy parecidos debido a un efecto llamado contracción de los lantánidos. El escandio es un poco diferente por su tamaño más pequeño.
Todos los elementos del Grupo 3 son metales de color blanco plateado. Son bastante blandos, pero se vuelven más duros a medida que aumenta su número atómico. Se opacan rápidamente al contacto con el aire y reaccionan con el agua. Sin embargo, esta reacción se esconde porque forman una capa protectora de óxido. Los tres primeros elementos (escandio, itrio, lutecio) se encuentran en la naturaleza. El itrio y el lutecio casi siempre se encuentran junto a los lantánidos porque tienen una química similar. El lawrencio no se encuentra en la naturaleza y debe ser creado por el ser humano. Ninguno de estos elementos tiene una función biológica conocida en los seres vivos.
Históricamente, a veces se incluían el lantano (La) y el actinio (Ac) en este grupo en lugar del lutecio y el lawrencio. Esta forma de ver el grupo todavía aparece en algunos libros.
Contenido
Historia de los elementos del Grupo 3
Descubrimiento de los elementos
El descubrimiento de los elementos del Grupo 3 está muy relacionado con el de las tierras raras. En 1787, un químico sueco llamado Carl Axel Arrhenius encontró una roca negra pesada cerca de Ytterby, Suecia. Pensó que era un mineral desconocido.
En 1789, el científico finlandés Johan Gadolin identificó un nuevo óxido en la muestra de Arrhenius. Lo llamó itria en 1797. En ese tiempo, se creía que las "tierras" podían convertirse en elementos. Así, el descubrimiento de una nueva tierra significaba el descubrimiento de un nuevo elemento. El itrio metálico, aunque no puro, fue preparado por primera vez en 1828 por Friedrich Wöhler. La itria de Gadolin resultó ser una mezcla de muchos óxidos metálicos. Esto dio inicio a la historia del descubrimiento de las tierras raras.
En 1869, el químico ruso Dmitri Mendeléyev publicó su tabla periódica. Dejó un espacio vacío para un elemento encima del itrio. Mendeléyev hizo predicciones sobre este elemento, al que llamó eka-boro. Mientras tanto, la itria de Gadolin había sido separada varias veces. En 1879, el químico sueco Lars Fredrik Nilson descubrió un nuevo elemento. Lo llamó escandio, de la palabra latina Scandia, que significa "Escandinavia". Nilson no sabía de la predicción de Mendeléyev, pero otro científico, Per Teodor Cleve, se dio cuenta de la relación y se lo dijo a Mendeléyev. Los experimentos con el escandio confirmaron las predicciones de Mendeléyev. Esto ayudó a demostrar que la tabla periódica era correcta. El escandio metálico se produjo por primera vez en 1937.
En 1907, tres científicos descubrieron de forma independiente un nuevo elemento dentro de la iterbia (un componente de la antigua erbia). Estos fueron el francés Georges Urbain, el austriaco Barón Carl Auer von Welsbach y el estadounidense Charles James. Welsbach propuso el nombre de cassiopeium, y Urbain eligió lutecium. En 1909, se decidió que Urbain tenía prioridad y se adoptó el nombre de lutecio. En 1949, la ortografía se cambió a lutecio. El lutecio fue la última de las tierras raras estables en ser descubierta.
El lawrencio es el único elemento del grupo que no se encuentra en la naturaleza. Fue creado por primera vez por Albert Ghiorso y su equipo el 14 de febrero de 1961. Esto ocurrió en el Laboratorio de Radiación Lawrence en Berkeley, California, Estados Unidos. Los primeros átomos de lawrencio se produjeron bombardeando un material de californio con boro. El equipo de la Universidad de California sugirió el nombre lawrencium en honor a Ernest O. Lawrence, el inventor del ciclotrón. El símbolo oficial es "Lr". En 1992, la IUPAC reconoció oficialmente el elemento 103 y confirmó su nombre como lawrencio.
Discusión sobre la composición del Grupo 3
Históricamente, los elementos de tierras raras causaron muchos desafíos para la tabla periódica. En 1871, Dmitri Mendeleev intentó colocarlos en los mismos grupos que otros elementos. Sin embargo, se hizo evidente que no encajaban bien.
En 1902, el químico checo Bohuslav Brauner sugirió que todas las tierras raras debían ir en un solo lugar de la tabla periódica. Lo llamó la "hipótesis del asteroide". Esto era como el cinturón de asteroides que está entre Marte y Júpiter, en lugar de un solo planeta. Así, debajo del itrio estarían todos los lantánidos en lugar de un solo elemento.
Con el tiempo, y al entender mejor cómo se organizan los electrones en los átomos, la forma más antigua del Grupo 3 que incluía escandio, itrio, lantano y actinio se hizo popular en la década de 1940. Sin embargo, hoy en día, la mayoría de los científicos prefieren la composición con lutecio y lawrencio.
Elementos del Grupo 3
Como otros grupos de elementos del bloque d, el Grupo 3 debería tener 4 elementos. Sin embargo, no todos están de acuerdo en cuáles deberían ser.
- Elementos aceptados por la mayoría:
- Elementos que a veces se discuten:
Características de los elementos del Grupo 3
Propiedades Químicas
Los elementos del Grupo 3 muestran patrones en cómo se organizan sus electrones. Esto hace que tengan un comportamiento químico similar. La mayoría de las propiedades químicas se han estudiado en los tres primeros elementos (escandio, itrio, lutecio). Las propiedades del lawrencio no se conocen tan bien, pero se cree que son parecidas a las del lutecio.
Los elementos estables del Grupo 3 (escandio, itrio, lutecio) son bastante reactivos. Forman una capa de óxido estable que los protege de otras reacciones. Se queman fácilmente para formar óxidos, que son sólidos blancos que necesitan mucho calor para derretirse. Suelen oxidarse hasta el estado de oxidación +3. Esto significa que forman compuestos donde actúan como iones positivos. Por eso, a menudo se agrupan con los elementos de las tierras raras.
Las propiedades típicas de los metales de transición, como tener muchos estados de oxidación, no son tan comunes en este grupo. Sin embargo, se pueden preparar compuestos con estados de oxidación más bajos. La forma en que reaccionan estos elementos se distingue principalmente por el tamaño de sus átomos. El itrio y el lutecio son muy parecidos. El escandio es diferente porque es más pequeño y forma compuestos de manera distinta, pareciéndose un poco al aluminio.
Propiedades Físicas
Las propiedades físicas del Grupo 3 siguen las tendencias de otros grupos de metales. Por ejemplo, el escandio y el itrio son metales blandos. Sin embargo, debido a la contracción de los lantánidos, el lutecio es un poco más pequeño que el itrio. Pero es más pesado y tiene una mayor carga nuclear. Esto hace que el lutecio sea más denso y más duro.
Los tres metales tienen puntos de fusión y ebullición similares. Se sabe muy poco sobre el lawrencio, pero se cree que es aún más denso. El escandio, el itrio y el lutecio tienen una estructura cristalina hexagonal a temperatura ambiente. Se espera que el lawrencio también la tenga. Estos metales no son muy buenos conductores del calor y la electricidad. Esto se debe a que tienen pocos electrones disponibles para formar enlaces metálicos.
| Nombre | Sc, escandio | Y, itrio | Lu, lutecio | Lr, lawrencio |
|---|---|---|---|---|
| Punto de fusión | 1541 °C | 1526 °C | 1652 °C | 1627 °C |
| Punto de ebullición | 2836 °C | 3336 °C | 3402 °C | ? |
| Densidad | 2.99 g·cm−3 | 4.47 g·cm−3 | 9.84 g·cm−3 | ? 14.4 g·cm−3 |
| Aspecto | Plata metálico | Plata blanco | Plata gris | ? |
| Radio atómico | 162 pm | 180 pm | 174 pm | ? |
Galería de imágenes
Véase también
En inglés: Group 3 element Facts for Kids
