Metale przejściowe

metale przejściowe

pozycja metali przejściowych w układzie okresowym

pierwiastki w układzie okresowym są często podzielone na cztery kategorie: (1) Główne pierwiastki grupowe, (2) metale przejściowe, (3)lantanidy i (4) aktynidy. Główne elementy grupy obejmują aktywne metale w dwóch kolumnach po lewej stronie układu okresowego oraz metale, półmetale i niemetale w sześciu kolumnach po prawej stronie. Metale przejściowe to elementy metalowe, które służą jako most lub przejście między dwiema stronami stołu., Lantanidy i aktynidy na dole tabeli są czasami znane jako wewnętrzne metale przejściowe, ponieważ mają liczby atomowe, które mieszczą się między pierwszym i drugim pierwiastkiem w dwóch ostatnich rzędach metali przejściowych.

metale przejściowe a elementy grupy głównej

istnieje kilka kontrowersji dotyczących klasyfikacji elementów na granicy między grupą główną a elementami metalowymi po prawej stronie tabeli. Przedmiotoweelementy to cynk (Zn), kadm (Cd) i rtęć(Hg).,

rozbieżność co do tego, czy elementy te powinny być klasyfikowane jako główne elementy grupy czy metale przejściowe, sugeruje, że różnice między tymi kategoriami nie są jasne.Metale przejściowe są jak metale grupy głównej pod wieloma względami: są podobne do metali, są ciągliwe i ciągliwe, przewodzą ciepło i elektryczność oraz tworzą jony dodatnie., Fakt, że dwa najlepsze przewodniki energii elektrycznej są metalem przejściowym (miedź) i metalem grupy głównej (aluminium) pokazuje, w jakim stopniu fizyczne właściwości metali grupy głównej i metali przejściowych nakładają się na siebie.

istnieją również różnice między tymi metalami. Metale te są bardziej elektronegatywne niż na przykład główne metale grupowe i dlatego są bardziej podatne na tworzenie związków kowalentnych.

inną różnicę między głównymi metalami grupy a metalami transcendencji można zobaczyć we wzorach składu., Główne metale grupy mają tendencję do tworzenia soli (takich jak NaCl, Mg3N2 i CaS), w których jest wystarczająco dużo jonów ujemnych, aby zrównoważyć ładunek na dodatnich. Metale przejściowe tworzą podobne związki, ale są bardziej prawdopodobne, że metale grupy głównej tworzą kompleksy, takie jak jony FeCl4-, HgI42-i Cd (OH) 42 -, które mają nadmiar jonów ujemnych.

trzecią różnicą między grupą główną a metalionami przejściowymi jest łatwość, z jaką tworzą stabilne związki z cząsteczkami neutralnymi, takimi jak woda lub amoniak., 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., Na przykład chlorek chromu (III) jest Fioletowym związkiem, który rozpuszcza płynny amoniak, tworząc żółty związek o wzorze CrCl3 6 NH3, który można wyizolować, gdy amoniak jest dopuszczony do odparowania.

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

Elektrononfiguracja jonów metali przejściowych

zależność między konfiguracje elektronowe pierwiastków metalowych i ich jonów są złożone.,

przykład: rozważmy chemię kobaltu, który tworzykompleksy zawierające jony Co2+ lub CO3+.

konfiguracja elektronowa neutralnego atomu kobaltu jest zapisana następująco

Co: 4S2 3d7

omówienie względnych energii orbitali atomowych wskazuje, że orbitale 4S mają mniejszą energię niż orbitale 3D. Tak więc możemy oczekiwać, że kobalt straci elektrony z orbitali 3D o wysokiej energii, ale nie jest to observed. Jony Co2+ i Co3+ mają następujące konfiguracje elektronów.,

Co2+: 3d7

CO3+: 3d6

ogólnie rzecz biorąc, elektrony są usuwane z orbitali powłoki Valence S, zanim zostaną usunięte z orbitalivalence d, gdy metale przejściowe są zjonizowane.

ponieważ elektrony walencyjne w jonach metali przejściowych są skoncentrowane w orbitalach d, jony te są często opisywane jako posiadające konfiguracje dn., Na przykład jony CO3+ i Fe2 + mają konfigurację D6.

Co3+: 3D6

Fe2+: 3D6

stany utleniania metali przejściowych

większość metali przejściowych tworzy więcej niż jeden stan utleniania.

niektóre stany utleniania są jednak bardziej powszechne niż inne.Najczęstsze stany utleniania w pierwszej serii metali antykorozyjnych podano w poniższej tabeli. Próby wyjaśnienia pozornego wzorca przedstawionego w tej tabeli ostatecznie nie powiodły się zpołączenia przyczyn. Niektóre z tych stanów utleniania są powszechne, ponieważ są stosunkowo stabilne., Inni opisują związki, które niekoniecznie są stabilne, ale reagują powoli. Stillothers są powszechne tylko z historycznego punktu widzenia.

wspólne stany utleniania pierwszej serii metali przejściowych

jeden punkt o stanach utleniania metali przejściowych zwraca szczególną uwagę: jony metali przejściowych o ładunku większym niż +3 nie mogą istnieć w roztworze wodnym.

rozważmy następującą reakcję, w której mangan ulega utlenieniu ze stanu utleniania +2 do +7.,

gdy ATOM manganu jest utleniony, staje się bardziej elektronegatywny. W stanie utleniania + 7 atom ten jest wystarczająco elektronegatywny, aby reagować z wodą, tworząc kowalentoksyd, MnO4-.

warto mieć sposób rozróżnienia między obciążeniem na Jonie metali przejściowych a stanem utleniania metali przejściowych. Zgodnie z konwencją symbole takie jak Mn2+odnoszą się do jonów przenoszących ładunek +2., Symbole takie jak mn (VII) są używane do opisu związków, w których mangan znajduje się w stanie +7.

Mn(VII) nie jest jedynym przykładem stanu utleniania zdolnego do rozkładu wody. Po utlenieniu Mn2+ do mn (IV) reaguje z wodą tworząc MnO2. Podobne zjawisko można zaobserwować zarówno w chemii wanadiumu, jak i chromu. Wanad występuje w roztworach wodnych jako Jon V2+. Ale gdy zostanie utleniony do stanu utleniania +4 lub + 5, reaguje z wodą, tworząc jon VO2 + lub VO2+. Jon Cr3+ można znaleźć w roztworze wodnym.,Ale gdy jon ten zostanie utleniony do Cr (VI), reaguje z wodą, tworząc jony CrO42 – i Cr2O72 -.