TransitionMetals
Position ofTransition Metaller i det Periodiske system
elementer i det periodiske system, og er ofte opdelt i fourcategories: (1) vigtigste gruppe elementer, (2) overgangsmetaller, (3)lanthanider, og (4) actinider. De vigtigste gruppeelementer omfatter de aktive metaller i de to kolonner yderst til venstre i det periodiske system og metallerne, halvmetalerne og ikke-metaller i de seks kolonner yderst til højre. Overgangsmetalerneer de metalliske elementer, der tjener som en bro eller overgang mellem bordets to sider., Lanthanider og actinider i bunden af tabellen er sometimesknown som den indre overgangsmetaller, fordi de haveatomic numre, der falder mellem første og anden elementer i de to sidste rækker af overgangsmetallerne.
overgangsmetaller vs. Vigtigste-Gruppe Elementer
Der er en vis uenighed om klassificeringen af theelements på grænsen mellem den største gruppe andtransition-metal-elementer på den rigtige side af bordet. De pågældende elementer er zink (nn), cadmium (Cd) og kviksølv(Hg).,
uenigheden om, hvorvidt disse elementer skal klassificeres som hovedgruppeelementer eller overgangsmetaller, tyder på, at forskellene mellem disse kategorier ikke er klare.Overgangsmetaller er som hovedgruppemetaller på mange måder: Deligner metaller, de er formbare og duktile, de ledervarme og elektricitet, og de danner positive ioner., Det faktum, at de to bedste ledere af elektricitet er et overgangsmetal (kobber) og et hovedgruppemetal (aluminium) viser, i hvilket omfang de fysiske egenskaber af hovedgruppemetaller og overgangsmetaller overlapper hinanden.
Der er også forskelle mellem disse metaller. Denovergangsmetaller er for eksempel mere elektronegative end hovedgruppenmetaller og er derfor mere tilbøjelige til at dannekovalente forbindelser.
en anden forskel mellem hovedgruppen metaller ogovergangsmetaller kan ses i formlerne af forbindelsernede danner., Hovedgruppen metaller har tendens til at danne salte (f.eksnacl, Mg3N2 og CaS), hvor der erbare nok negative ioner til at afbalancere ladningen på positiveionerne. Overgangsmetallerne danner lignende forbindelser, men de er mere sandsynligtde vigtigste gruppemetaller til dannelse af komplekser,såsom FeCl4 -, HgI42-og Cd(OH)42-ioner, der har et overskydende antal negative ioner.
en tredje forskel mellem hovedgruppe og overgangsmetalioner er den lethed, hvormed de danner stabile forbindelser medneutrale molekyler, såsom vand eller ammoniak., Salts of main groupmetal ions dissolve in water to form aqueous solutions.
| H2O | ||||
| NaCl(s) |  |
Na+(aq) | + | Cl-(aq) |
When we let the water evaporate, we get back the originalstarting material, NaCl(s). Salts of the transition-metalions can display a very different behavior., Chrom (III)chlorid er f.eks. en violet forbindelse, som opløses i flydende ammoniak til dannelse af en gul forbindelse med formlen CrCl3 6 NH3, der kan isoleres, når ammoniakken tillades at fordampe.
CrCl3(s) + 6(NH3) (l)
ElectronConfiguration af Overgangen-Metal-Ioner
forholdet mellem elektron konfigurationer oftransition-metal elementer og deres ioner er kompleks., eksempel: lad os overveje kemi af kobolt, som dannerkomplekser, der indeholder enten Co2+ eller Co3+ioner.
elektronkonfigurationen af et neutralt koboltatom er skrevetsom følger.
Co: 4s2 3d7
diskussionen af de relative energier af atomare orbitalerforeslår, at 4S orbitalet har en lavere energi end 3dorbitalerne. Således kan vi forvente, at kobolt mister elektroner frahøjere energi 3d orbitaler, men det er ikke det, der erobserveret. Co2 + og Co3+ ionerne har følgende elektronkonfigurationer.,
Co2+: 3d7
Co3+: 3d6
generelt fjernes elektroner fravalence-shell s orbitaler, før de fjernes fravalence d orbitaler, når overgangsmetaller ioniseres.
Øv Problem 1:
Forudsig elektronkonfigurationen af Fe3+ ion.
Klik her for at kontrollere dine svar til Praksis Problem 1
Fordi valence elektroner i forandring-metal-ioner areconcentrated i d orbitals, disse ioner er ofte describedas der dn konfigurationer., Co3 + og Fe2+ ionerne siges for eksempel at have en D6-konfiguration.
Co3+: 3d6
Fe2+: 3d6
o .idationstilstande afovergangsmetaller
de fleste overgangsmetaller danner mere end en O .idationstilstand.
Nogle o .idationstilstande er imidlertid mere almindelige end andre.De mest almindelige o .idationstilstande i den første serie afovergangsmetaller er angivet i tabellen nedenfor. Bestræbelserne på at forklare det tilsyneladende mønster i denne tabel mislykkes i sidste ende af en kombination af årsager. Nogle af disse o .idationstilstande er almindeligefordi de er relativt stabile., Andre beskriver forbindelser, der ikke nødvendigvis er stabile, men som reagerer langsomt. Stadigandre er kun almindelige fra et historisk perspektiv.
Fælles oxidationstrin af de Første Seriesof overgangsmetaller
Et punkt om oxidationstrin af overgangen metalsdeserves særlig opmærksomhed: Overgangen-metal-ioner med chargeslarger end +3 kan ikke eksistere i vandig opløsning.
overvej følgende reaktion, hvor mangan o .ideresfra +2 til +7 o .idationstilstanden.,
Mn2+(aq) + 4 H2O(l) MnO4-(aq) + 8 H+(aq) + 5 e-
Når mangan atom er oxideret, det bliver moreelectronegative. I + 7 o .idationstilstanden er dette atomelektronegativ nok til at reagere med vand for at danne et kovalento .id, MnO4-.
det er nyttigt at have en måde at skelne mellemopladning på en overgangsmetalion og O .idationstilstanden afovergangsmetal. Ved konvention henviser symboler som Mn2+til ioner, der bærer en +2 opladning., Symboler som Mn (VII) erbruges til at beskrive forbindelser, hvori mangan er i +7o .idationstilstanden.
mn(VII) er ikke det eneste eksempel på en O .idationstilstand kraftig nok til at nedbryde vand. Så snart Mn2+ o .iderestil Mn(IV) reagerer den med vand for at danne MnO2. Etlignende fænomen kan ses i kemi af både vanadiumog krom. Vanadium findes i vandige opløsninger som v2 + ion. Men når det er O .ideret til +4 eller +5 o .idationstilstanden, detreagerer med vand for at danne VO2+ eller VO2+ion. Cr3 + ionen findes i vandig opløsning.,Men når denne ion er O .ideret til Cr(vi), reagerer den med vand for at danne CrO42 – og Cr2O72-ionerne.