Transitiemetalen

Transitiemetalen

positie van transitiemetalen in het Periodiek Systeem

de elementen in het periodiek systeem zijn vaak onderverdeeld in vier categorieën: (1) hoofdgroep-elementen, (2) transitiemetalen, (3)lanthaniden en (4) actiniden. De hoofdgroepelementen omvatten de actieve metalen in de twee kolommen aan de uiterste linkerzijde van het periodiek systeem en de metalen, halfmetalen en nietmetalen in de zes kolommen aan de uiterste rechterzijde. De overgangsmetalen zijn de metalen elementen die dienen als brug, of overgang,tussen de twee zijden van de tafel., De lanthaniden en de actiniden onderaan de tabel staan soms bekend als de binnenste overgangsmetalen omdat ze atomische getallen hebben die tussen de eerste en tweede elementen in de laatste twee rijen van de overgangsmetalen vallen.

overgangsmetalen vs.Hoofdgroep-elementen

Er is enige controverse over de classificatie van de elementen op de grens tussen de hoofdgroep en transitie-metalen elementen aan de rechterkant van de tabel. De betrokken elementen zijn zink (Zn), cadmium(Cd) en kwik (Hg).,

de onenigheid over de vraag of deze elementen als hoofdgroep-elementen of overgangsmetalen moeten worden ingedeeld, wijst erop dat de verschillen tussen deze categorieën niet duidelijk zijn.Overgangsmetalen zijn in veel opzichten als hoofdgroepmetalen: ze lijken op metalen, ze zijn kneedbaar en kneedbaar, ze geleiden warmte en elektriciteit en ze vormen positieve ionen., Het feit dat de twee beste geleiders van elektriciteit een overgangsmetaal (koper) en een hoofdgroepmetaal (aluminium) zijn, toont aan in welke mate de fysische eigenschappen van hoofdgroepmetalen en transitiemetalen elkaar overlappen.

Er zijn ook verschillen tussen deze metalen. De transitiemetalen zijn bijvoorbeeld elektronegatiever dan de hoofdgroepmetalen en vormen daarom waarschijnlijker covalente verbindingen.

een ander verschil tussen de hoofdgroep metalen en transitie metalen kan worden gezien in de formules van de samenstellendeze vorm., De belangrijkste groep metalen hebben de neiging om zouten te vormen (zoals NaCl, Mg3N2, en CaS) waarin er net genoeg negatieve ionen zijn om de lading op de positiveions in evenwicht te brengen. De overgangsmetalen vormen gelijkaardige samenstellingen, maar zij zijn waarschijnlijker dan de hoofdgroepmetalen om complexen te vormen, zoals FeCl4-,HgI42 -, en Cd(OH)42-ionen, die een overmatig aantal negatieve ionen hebben.

een derde verschil tussen hoofdgroep en transitiemetalionen is het gemak waarmee zij stabiele verbindingen vormen metneutrale moleculen, zoals water of 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., Chroom(III)chloride, bijvoorbeeld, is een violette verbinding, die oplost in vloeibare ammoniak tot een gele verbinding met de formule CrCl3 6 NH3 die kan worden geïsoleerd wanneer de ammoniak wordt toegestaan om te verdampen.

CrCl3(s) + 6 NH3(l) CrCl3 6 NH3(s)

de elektronconfiguratie van transitie-metaalionen

de relatie tussen de elektronenconfiguraties van overgang-metalen elementen en hun ionen zijn complex.,

voorbeeld: laten we eens kijken naar de chemie van kobalt die complexen vormen die Co2+ of Co3+ – ionen bevatten.

de elektronenconfiguratie van een neutraal kobaltatoom volgt.

Co: 4s2 3d7

de bespreking van de relatieve energieën van de atomaire orbitalen suggereert dat de 4S orbitaal een lagere energie heeft dan de 3dorbitalen. Dus kunnen we verwachten dat kobalt elektronen verliest van de hogere energie 3D orbitalen, maar dit is niet wat is waargenomen. De CO2+ – en Co3 + – ionen hebben de volgende elektronenconfiguraties.,

Co2+: 3d7

Co3+: 3d6

in het algemeen worden elektronen verwijderd uit devalentie-shell s orbitalen voordat ze worden verwijderd uitvalentie d orbitalen wanneer overgangsmetalen worden geïoniseerd.

omdat de valentie-elektronen in transitiemetaalionen geconcentreerd zijn in d-orbitalen, worden deze ionen vaak beschreven als DN-configuraties., De CO3+ en Fe2 + ionen bijvoorbeeld hebben een d6configuratie.

Co3+: 3d6

Fe2+: 3d6

oxidatietoestanden van transitiemetalen

De meeste transitiemetalen vormen meer dan één oxidatietoestand.

sommige oxidatietoestanden komen echter vaker voor dan andere.De meest voorkomende oxidatietoestanden van de eerste reeks transitiemetalen worden in onderstaande tabel gegeven. Pogingen om het duidelijke patroon in deze tabel te verklaren, mislukken uiteindelijk om een combinatie van redenen. Sommige van deze oxidatietoestanden komen vaak voor, omdat ze relatief stabiel zijn., Anderen beschrijven compounds die niet per se stabiel zijn, maar die langzaam reageren. Stillothers komen alleen voor vanuit een historisch perspectief.

gemeenschappelijke oxidatietoestanden van de eerste serie overgangsmetalen

Eén punt over de oxidatietoestanden van overgangsmetalen verdient bijzondere aandacht: Overgangsmetaalionen met een lading groter dan +3 kunnen niet in waterige oplossing voorkomen.

overweeg de volgende reactie waarbij mangaan wordt geoxideerd van de +2 tot de + 7 oxidatietoestand.,

wanneer mangaan atoom wordt geoxideerd, het wordt meerelektronegatief. In de oxidatietoestand + 7 is dit atoom elektron-negatief genoeg om met water te reageren tot een covalentoxide, MnO4-.

Het is nuttig om een onderscheid te maken tussen de lading op een transitiemetaalion en de oxidatietoestand van het transitiemetaal. Volgens afspraak verwijzen symbolen zoals Mn2+naar ionen die een +2 lading dragen., Symbolen zoals Mn(VII) worden gebruikt om verbindingen te beschrijven waarin mangaan zich in de +7oxidatietoestand bevindt.

Mn(VII) is niet het enige voorbeeld van een oxidatietoestand die voldoende is om water te ontleden. Zodra Mn2+ wordt geoxideerd tot Mn(IV), reageert het met water om MnO2 te vormen. Een soortgelijk fenomeen kan worden gezien in de chemie van zowel vanadium als chroom. Vanadium bestaat in waterige oplossingen als het v2 + – ion. Maar zodra het geoxideerd is tot de oxidatietoestand + 4 of + 5, reageert het met water om het VO2+ – of VO2+ – ion te vormen. Het CR3 + – ion kan worden gevonden in waterige oplossing.,Maar zodra dit ion geoxideerd is tot Cr(VI), reageert het met water om de CrO42 – en Cr2O72-ionen te vormen.