Tranzitionmetals
A periódusos táblázatban szereplő fémek pozíciója
a periódusos rendszerben szereplő elemek gyakran négyre oszlanakkategóriák: (1) fő csoportelemek, (2) átmeneti fémek, (3)lantanidok és (4) aktinidok. A főcsoport elemei közé tartoznak az aktív fémek a periódusos rendszer bal szélén lévő két oszlopában, valamint a fémek, a félfémek és a nemfémek a jobb szélső hat oszlopában. Az átmeneti fémekazok a fém elemek, amelyek hídként vagy átmenetként szolgálnak az asztal két oldala között., A lantanidok és az asztal alján található aktinidok néha a belső átmeneti fémek közé tartoznak, mivel atomi számaik vannak, amelyek az átmeneti fémek utolsó két sorában az első és a második elemek közé esnek.
Transition Metals vs.Main-Group Elements
van némi ellentmondás a besorolásaelemek a főcsoport és a főcsoport közötti határvonalbantransition-fém elemek a táblázat jobb oldalán. A szóban forgó elemek a cink (Zn), a kadmium (Cd) és a higany(Hg).,
az a nézeteltérés, hogy ezeket az elemeket fő csoportelemekként vagy átmeneti fémekként kell besorolni, azt sugalljahogy a kategóriák közötti különbségek nem egyértelműek.Az átmenetifémek sok szempontból hasonlítanak a főcsoportos fémekhez: a fémek formázhatóak és alakíthatók, vezetőképesek és elektromosak, és pozitív ionokat alkotnak., Az a tény, hogy a villamos energia két legjobb vezetője egy átmeneti fém(réz) és egy főcsoportos fém (alumínium), azt mutatja, hogy a főcsoportos fémek fizikai tulajdonságai és a tranzitionmetálok mennyire fedik egymást.
ezen fémek között is vannak különbségek. A Thetransition Fémek elektronegatívabbak, mint például a fő csoportfémek, ezért nagyobb valószínűséggel alakulnak kikovalens vegyületek.
egy másik különbség a fő csoport fémek éstransition Fémek látható a képletek a compoundsey formában., A főcsoportba tartozó fémek általában sókat képeznek (pl. NaCl, Mg3N2 és CaS), amelyekben elég negatív ionok vannak ahhoz, hogy egyensúlyba hozzák a pozitív töltést. Az átmeneti fémek hasonló vegyületeket alkotnak, de valószínűbbekmint a főcsoportos Fémek komplexeket alkotnak,például a FeCl4 -, HgI42 -, valamint a Cd(OH)42-ionok, amelyek túlzott számú negatív iont tartalmaznak.
a főcsoport és az átmenet-metalionok közötti harmadik különbség az a könnyedség, amellyel stabil vegyületeket képeznekneutrális molekulák, például víz vagy ammónia., 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., A króm (III) – klorid például egy ibolyaszínű vegyület, amely feloldjafolyékony ammóniát, hogy sárga vegyületet képezzen a CrCl3 6 NH3 képlettel, amely az ammónia elpárologtatásakor izolálható.
CrCl3(s) + 6 NH3(l)
az átmeneti fémionok elektronkonfigurációja
az elektronkonfigurációk közötti kapcsolat a fém elemek és ionjaik komplexek.,
példa: tekintsük a kobalt kémiáját, amely formázzakomplexek, amelyek Co2+ vagy Co3+ionokat tartalmaznak.
egy semleges kobalt atom elektronkonfigurációját írják Lea következőképpen.
Co: 4S2 3d7
az atompályák relatív energiáinak megvitatásaazt sugallja, hogy a 4S orbitális alacsonyabb energiával rendelkezik, mint a 3dorbitals. Így arra számíthatunk, hogy a kobalt elveszíti az elektronokatnagyobb energiájú 3D pályák, de ez nem az, amit megfigyeltek. A Co2+ és Co3 + ionok a következő elektronkonfigurációkkal rendelkeznek.,
Co2+: 3D7
Co3+: 3D6
általában az elektronokat eltávolítják avalence-shell s pályákról, mielőtt eltávolítanákvalence d orbitals amikor az átmeneti fémek ionizálódnak.
Practice Problem 1:
megjósolni az elektron konfiguráció a Fe3+ ion.
kattintson ide, hogy ellenőrizze a választ, hogy a gyakorlatban probléma 1
mivel a valence elektronok átmenet-fémionok areconcentrated d pályák, ezek az ionok gyakran leírjákmint amelyek dn konfigurációk., A Co3+ és Fe2 + ionokról például azt mondják, hogy D6-konfigurációjuk van.
Co3+: 3D6
Fe2+: 3D6
A fémek oxidációs állapota
A legtöbb átmeneti fém egynél több oxidációs állapotot képez.
egyes oxidációs állapotok azonban gyakoribbak, mint mások.Az első sorozat leggyakoribb oxidációs állapotaiaz átmeneti fémeket az alábbi táblázat tartalmazza. Az ebben a táblázatban látható látszólagos minta megmagyarázására irányuló erőfeszítések végső soron kudarcot vallnak az okok egyesítése miatt. Néhány ilyen oxidációs állapot közösmert viszonylag stabilak., Mások olyan vegyületeket írnak le, amelyek nem feltétlenül stabilak, de lassan reagálnak. Stillothers közös csak történelmi szempontból.
az átmeneti fémek első sorozatának közös oxidációs állapotai
egy pont az átmeneti metálok oxidációs állapotárólkülönös figyelmet érdemel: a +3-nál nagyobb töltésű Átmeneti fémionok nem létezhetnek vizes oldatban.
vegye figyelembe a következő reakciót, amelyben a mangán oxidálódika + 2-től a +7 oxidációs állapotig.,
Mn2+(aq) + 4 H2O(l) MnO4-(aq) + 8 H+(aq) + 5 e-
amikor a mangán atom oxidálódik, egyre inkábbelektronegatív. A + 7 oxidációs állapotban ez az atom iselektronegatív ahhoz, hogy vízzel reagáljon, hogy kovalentoxidot képezzen, MnO4-.
hasznos különbséget tenni egy átmeneti-fémion és a fém oxidációs állapota között. Egyezmény szerint az olyan szimbólumok, mint az Mn2+, olyan ionokra utalnak, amelyek +2 töltést hordoznak., Az olyan szimbólumok, mint az Mn(VII), olyan vegyületek leírására szolgálnak, amelyekben a mangán +7oxidációs állapotban van.
az Mn(VII) nem az egyetlen példa az oxidációs állapotraelég a víz lebontásához. Amint az Mn2+ oxidálódikmn(IV) – re, vízzel reagál, hogy MnO2-t képezzen. Hasonló jelenség látható mindkét vanádium kémiájábanés króm. A vanádium vizes oldatokban v2 + ionként létezik. De ha egyszer +4 vagy +5 oxidációs állapotba oxidálódik, akkorvízzel reagál a VO2 + vagy VO2 + ion kialakítására. A Cr3 + ion vizes oldatban található.,De amint ez az ion CR(VI) – re oxidálódik, vízzel reakcióba lép a CrO42-és Cr2O72-ionok képződésével.