Metalli di transizione
Posizione dei metalli di transizione nella tavola periodica
Gli elementi nella tavola periodica sono spesso divisi in quattrocategorie: (1) elementi del gruppo principale, (2) metalli di transizione, (3)lantanidi e (4) attinidi. Gli elementi del gruppo principale comprendono i metalli attivi nelle due colonne all’estrema sinistra della tavola periodica e i metalli, semimetali e non metalli nelle sei colonne all’estrema destra. I metalli di transizionesono gli elementi metallici che fungono da ponte, o transizione,tra i due lati del tavolo., I lantanidi e gli attinidi nella parte inferiore della tabella sono a volte noti come metalli di transizione interni perché hanno numeri atomici che cadono tra il primo e il secondo elemento nelle ultime due file dei metalli di transizione.
Metalli di transizione contro elementi del gruppo principale
C’è qualche polemica sulla classificazione degli elementi sul confine tra il gruppo principale eelementi metallici di transizione sul lato destro della tabella. Gli elementi in questione sono zinco (Zn), cadmio(Cd) e mercurio (Hg).,
Il disaccordo sul fatto che questi elementi debbano essere classificati come elementi principali del gruppo o metalli di transizione suggerisce che le differenze tra queste categorie non sono chiare.I metalli di transizione sono come i metalli del gruppo principale in molti modi: essi assomigliano ai metalli, sono malleabili e duttili, conducono calore ed elettricità e formano ioni positivi., Il fatto thetwo migliori conduttori di elettricità sono un metallo di transizione (rame) e un metallo gruppo principale (alluminio) mostra la misura towhich le proprietà fisiche dei metalli gruppo principale e transitionmetals sovrappongono.
Ci sono anche differenze tra questi metalli. I metalli di transizione sono più elettronegativi rispetto ai principali metalli di gruppo, ad esempio, e hanno quindi maggiori probabilità di formare compostiovalenti.
Un’altra differenza tra i metalli del gruppo principale ei metalli di transizione possono essere visti nelle formule dei composti che si formano., I metalli del gruppo principale tendono a formare sali (come ACL, Mg3N2 e CaS) in cui ci sono solo abbastanza ioni negativi per bilanciare la carica sui positiveions. I metalli di transizione formano composti simili, ma sono più likelythan metalli gruppo principale per formare complessi,come il FeCl4 -, HgI42 -, e Cd(OH)42-ioni, che hanno un numero in eccesso di ioni negativi.
Una terza differenza tra gruppo principale e metalioni di transizione è la facilità con cui formano composti stabili conmolecole neutre, come acqua o ammoniaca., 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., Il cloruro del cromo (III), per esempio, è un composto viola, che dissolve l’ammoniaca inliquid per formare un composto giallo con la formula CrCl3 6 NH3 che può essere isolato quando l’ammoniaca isallowed evaporare.
CrCl3(s) + 6 NH3(l)
Il ElectronConfiguration di Transizione Ioni di Metallo
Il rapporto tra l’elettrone configurazioni oftransition-elementi metallici e loro ioni complessi.,
Esempio: Consideriamo la chimica del cobalto che formacomplessi che contengono ioni Co2 + o Co3+.
La configurazione elettronica di un atomo di cobalto neutro è scritta come segue.
Co: 4s2 3d7
La discussione delle energie relative degli orbitali atomicisuggerisce che l’orbitale 4s ha un’energia inferiore rispetto ai 3dorbitali. Quindi, potremmo aspettarci che il cobalto perda elettroni dagli orbitali 3d di energia più alta, ma questo non è ciò che è osservato. Gli ioni Co2 + e Co3 + hanno le seguenti configurazioni di elettroni.,
Co2+: 3d7
Co3+: 3d6
In generale, gli elettroni vengono rimossi dagli orbitali valence-shell s prima di essere rimossi dagli orbitali valence d quando i metalli di transizione sono ionizzati.
Pratica problema 1:
Predire la configurazione elettronica dello Fe Fe3+.
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Poiché gli elettroni di valenza negli ioni di metalli di transizione sono concentrati in orbitali d, questi ioni sono spesso descritti come aventi configurazioni dn., Gli ioni Co3+e Fe2+, ad esempio, si dice che abbiano una configurazione d6.
Co3+: 3d6
Fe2+: 3d6
Stati di ossidazione dei metalli di transizione
La maggior parte dei metalli di transizione forma più di uno stato di ossidazione.
Alcuni stati di ossidazione, tuttavia, sono più comuni di altri.Gli stati di ossidazione più comuni della prima serie dimetalli di transizione sono riportati nella tabella seguente. Gli sforzi per spiegare il modello apparente in questa tabella alla fine falliscono per una combinazione di ragioni. Alcuni di questi stati di ossidazione sono comuniperché sono relativamente stabili., Altri descrivono composti che non sono necessariamente stabili ma che reagiscono lentamente. Stillaltri sono comuni solo da una prospettiva storica.
Stati di ossidazione comuni della prima serie di metalli di transizione
Un punto sugli stati di ossidazione dei metalli di transizione merita particolare attenzione: gli ioni di metalli di transizione con cariche più grandi di +3 non possono esistere in soluzione acquosa.
Considera la seguente reazione in cui il manganese viene ossidatodallo stato di ossidazione +2 a +7.,
Mn2+(aq) + 4 H2O(l) MnO4-(aq) + 8 H+(aq) + 5 e-
Quando l’atomo di manganese è ossidato, diventa moreelectronegative. Nello stato di ossidazione + 7, questo atomo èabbastanza elettronegativo da reagire con l’acqua per formare un covalentossido, MnO4-.
È utile avere un modo di distinguere tra ilgrande su uno transition di metallo di transizione e lo stato di ossidazione del metallo di transizione. Per convenzione, simboli come Mn2 + si riferiscono a ioni che trasportano una carica + 2., Simboli come Mn(VII) sono usati per descrivere composti in cui il manganese è nello stato di ossidazione +7.
Mn (VII) non è l’unico esempio di uno stato di ossidazione potenteabbastanza per decomporre l’acqua. Non appena Mn2 + viene ossidato a Mn(IV), reagisce con l’acqua per formare MnO2. Un fenomeno simile può essere visto nella chimica di entrambi vanadiumand cromo. Il vanadio esiste in soluzioni acquose come lo ion V2+. Ma una volta ossidato allo stato di ossidazione +4 o +5, reagisce con l’acqua per formare lo VO VO2+ o VO2+. Lo ion Cr3 + può essere trovato in soluzione acquosa.,Ma una volta che questo ion è ossidato a Cr(VI), reagisce con l’acqua per formare gli ioni CrO42 e Cr2O72.