TransitionMetals
Position ofTransition Metals i periodiska systemet
elementen i periodiska systemet är ofta indelade i fyrakategorier: (1) huvudgruppselement, (2)övergångsmetaller, (3) lanthanider och (4) aktinider. Huvudgruppelementinkluderar de aktiva metallerna i de två kolumnerna längst till vänster i periodiska systemet och metallerna, semimetallerna och nonmetalerna i de sex kolumnerna längst till höger. Övergångsmetallernaär de metalliska elementen som tjänar som en bro eller övergång mellan bordets två sidor., Lanthaniderna och aktiniderna längst ner i tabellen är ibland kända som de inre övergångsmetallerna eftersom de har atomiska siffror som faller mellan de första och andra elementen i de två sista raderna av övergångsmetallerna.
Transition Metals vs. Main-Group Elements
det finns en del kontroverser om klassificeringen avelement på gränsen mellan huvudgruppen ochövergång-metallelement på höger sida av tabellen. De aktuella beståndsdelarna är zink (Zn), kadmium(Cd) och kvicksilver (Hg).,
oenigheten om huruvida dessa element ska klassificeras som huvudgruppselement eller övergångsmetaller tyder på att skillnaderna mellan dessa kategorier inte är tydliga.Övergångsmetaller är som huvudgrupp metaller på många sätt: deser ut som metaller, de är formbara och formbara, de leder tillkött och el, och de bildar positiva joner., Det faktum atttvå bästa ledare av el är en övergångsmetall (koppar) och en huvudgrupp metall (aluminium) visar i vilken utsträckning de fysikaliska egenskaperna hos huvudgrupp metaller och övergångsmetaller överlappar varandra.
det finns också skillnader mellan dessa metaller. Detransitionsmetallerna är till exempel mer elektronegativa än huvudgruppenmetaller och är därför mer benägna att bilda kovalenta föreningar.
en annan skillnad mellan huvudgruppen metaller ochtransitionsmetaller kan ses i formlerna i komponentformen., Huvudgruppen metaller tenderar att bilda salter (t.ex. NaCl, Mg3N2 och CaS) där det finnsbara tillräckligt med negativa joner för att balansera laddningen på positivenionerna. Övergångsmetallerna bildar liknande föreningar, men de är mer sannolikaden huvudsakliga gruppen metaller för att bilda komplex,såsom FeCl4 -, Hgi42-och Cd(OH)42-joner, som har ett överskott av negativa joner.
en tredje skillnad mellan huvudgrupp och övergångsmetalioner är den lätthet med vilken de bildar stabila föreningar medneutrala molekyler, såsom vatten 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., Krom (III) klorid är till exempel en violett förening, som löses upp iflytande ammoniak för att bilda en gul förening med formeln CrCl3 6 NH3 som kan isoleras när ammoniaken ärtillåten att avdunsta.
CrCl3(s) + 6 NH3(l)
elektronkonfigurationen av Övergångsmetalljoner
förhållandet mellan elektronkonfigurationerna avtransitionsmetallelement och deras joner är komplext.,
exempel: låt oss överväga kobolts kemi som bildarkomplex som innehåller antingen Co2+ eller Co3+joner.
elektronkonfigurationen för en neutral koboltatom är writtenas följer.
Co: 4s2 3d7
diskussionen om de atomära orbitalernas relativa energierföreslår att 4S orbital har en lägre energi än 3dorbitalerna. Således kan vi förvänta oss att kobolt förlorar elektroner frånhögre energi 3d orbitaler, men det här är inte vad isobserved. CO2+ – och CO3 + – jonerna har följande elektronkonfigurationer.,
Co2+: 3d7
Co3+: 3d6
i allmänhet avlägsnas elektroner frånvalensskal s orbitaler innan de avlägsnas frånvalens d orbitaler när övergångsmetaller joniseras.
Övningsproblem 1:
förutsäga elektronkonfigurationen för Fe3+ – Jonen.
Klicka här för att kontrollera ditt svar att öva Problem 1
eftersom valenselektronerna i övergångsmetalljoner ärkoncentrerade I d-orbitaler beskrivs dessa joner ofta som att ha dn-konfigurationer., De CO3+ och Fe2 + joner, till exempel, sägs ha en d6konfiguration.
Co3+: 3d6
Fe2+: 3d6
oxidationstillstånd förtransitionsmetaller
de flesta övergångsmetaller bildar mer än ett oxidationstillstånd.
vissa oxidationstillstånd är dock vanligare än andra.De vanligaste oxidationstillstånden i den första serien avtransitionsmetaller ges i tabellen nedan. Ansträngningar för att förklara det uppenbara mönstret i denna tabell misslyckas i slutändan för en kombination av skäl. Några av dessa oxidationstillstånd är vanligaeftersom de är relativt stabila., Andra beskriver föreningarsom inte nödvändigtvis är stabila men som reagerar långsamt. Stillothers är vanliga endast ur ett historiskt perspektiv.
vanliga oxidationstillstånd för de första serierna av övergångsmetaller
en punkt om oxidationstillstånden för övergångsmetallerförser särskild uppmärksamhet: Övergångsmetalljoner med chargeslarger än +3 kan inte existera i vattenlösning.
Tänk på följande reaktion där mangan oxiderasfrån + 2 till + 7 oxidationstillståndet.,
Mn2+(aq) + 4 H2O(l) MnO4-(aq) + 8 h+(aq) + 5 e-
er elektronegativ. I + 7 oxidationstillståndet är denna atomenelektronegativ nog att reagera med vatten för att bilda en kovalentoxid, mno4-.
det är bra att ha ett sätt att skilja mellan denstora övergången-metalljon och oxidationstillståndet avtransitionsmetallen. Enligt konvention hänvisar symboler som Mn2+till joner som bär en +2-laddning., Symboler som Mn(VII) äranvänds för att beskriva föreningar i vilka mangan är i +7oxidationstillståndet.
Mn(VII) är inte det enda exemplet på ett oxidationstillstånd som är kraftfullttillräckligt för att sönderdela vatten. Så snart Mn2 + oxiderastill Mn (IV) reagerar den med vatten för att bilda MnO2. Liknande fenomen kan ses i kemi av både vanadiumoch krom. Vanadin finns i vattenhaltiga lösningar som V2 + Jon. Men när det oxideras till + 4 eller + 5 oxidationstillståndet, detreagerar med vatten för att bilda VO2 + eller VO2+Jon. Cr3 + Jon finns i vattenlösning.,Men när denna jon oxideras till Cr(vi) reagerar den med vatten för attbilda CrO42 – och Cr2O72-jonerna.