1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
1 | H | Hei | |||||||||||||||||
2 | Li | Olla | B | VS | EI | O | F | Syntynyt | |||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | Joo | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
4 | K | Se | Sc | Ti | V | Kr | Mn | Fe | Co | Tai | Cu | Zn | Ga | Ge | Ässä | Se | Br | Kr | |
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Huom | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Sisään | Sn | Sb | Sinä | Minä | Xe | |
6 | Cs | Ba |
* |
Lukea | Hf | Sinun | W | Re | Luu | Ir | Pt | Klo | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Klo | Rn |
7 | Fr | Ra |
* * |
Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | |||||||||||||||||||
* |
La | Tämä | PR | Nd | Pm | Sm | Oli | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | |||||
* * |
Ac | Th | Pa | U | Np | Voisi | Olen | Cm | Bk | Vrt | On | Fm | Md | Ei | |||||
Li | Alkalimetallit | ||||||||||||||||||
Olla | Maa-alkalimetallit | ||||||||||||||||||
La | Lantanidit | ||||||||||||||||||
Ac | Aktinidit | ||||||||||||||||||
Sc | Siirtymämetallit | ||||||||||||||||||
Al | Huono metalli | ||||||||||||||||||
B | Metalloidit | ||||||||||||||||||
H | Ei-metallit | ||||||||||||||||||
F | Halogeeni | ||||||||||||||||||
Hei | jalokaasut | ||||||||||||||||||
Mt | Tuntematon kemiallinen luonne |
Siirtymämetalli , tai siirtyminen elementti , on mukaan IUPAC määritelmä , " alkuainetta , jonka atomit on epätäydellinen d elektroninen subshell, tai joka voi muodostaa kationeja , joiden d elektroninen subshell on epätäydellinen". Tämä määritelmä vastaa elementtejä, joilla on joukko yhteisiä ominaisuuksia. Kuten kaikki metallit , ne ovat hyviä johtimet ja sähköä . Ne ovat kiinteä , että normaalissa lämpötilassa ja paineessa , jossa on tiheys ja sulamislämpötila korkeampi. Niillä on useimmiten merkittäviä katalyyttisiä ominaisuuksia sekä atomimuodossaan että ionimuodossaan. Ne voivat muodostaa erilaisia ionisia lajeja monenlaisia hapettumisen todetaan , ansiosta pieni energioiden välinen ero näiden eri hapetusasteiden, joka antaa nousta erivärisistä komplekseja, koska eri hapetustiloissa. Elektronien siirtymistä sisällä epätäydellinen d alikerros. Ne pystyvät myös muodostamaan lukuisia paramagneettisia yhdisteitä parittomien elektronien vaikutuksesta d -alikerrokseen .
IUPAC-määritelmä johtaa jaksoittaisen taulukon ryhmien 3–11 alkuaineiden - mukaan lukien suurin osa lantanideista ja aktinideista - luokittelemiseen siirtymämetalleiksi, kun taas ryhmän 12 alkuaineet - sinkki 30 Zn, kadmium 48 Cd, elohopea 80 Hg ja kopernikium 112 Cn - jätetään pois: jälkimmäiset muodostavat itse asiassa sidoksia alikuorensa n: n elektronien kanssa , missä n on jakson numero , jolloin niiden alikuori ( n - 1) d on täydellinen ja siinä on 10 elektronia. Käytännössä ja mukavuuden vuoksi oppikirjat ja suuri määrä kirjoja sisältävät ryhmän 12 elementit siirtymämetallien joukossa, vaikka ne eivät täytä IUPAC-määritelmää, mikä mahdollistaa siirtymämetallien omaksumisen lohkon d osiin. paitsi lantanidit ja aktinidit ; jälkimmäisiä, joista suurin osa täyttää IUPAC-määritelmän, kutsutaan joskus sisäisiksi siirtymämetalleiksi , mutta niitä ei yleensä esitetä siirtymämetalleina.
On 6 th aikana , muodollinen elohopea kuuluvat perheeseen siirtymämetallien voitiin näyttää toteen, että on olemassa yhdisteen korkeammassa hapetusasteessa 2, mobilisoimalla ainakin yksi elektronin kerroksen 5 d . Tämä pätee juuri elohopea (IV) fluoriin HgF 4, On hapetusasteella +4, havaittiin 2007 on kryogeeninen matriisi on neon ja argon on 4 K ; Tätä yhdistettä ei kuitenkaan havaittu seuraavana vuonna samanlaisen kokeen aikana, kun taas jotkut kirjoittajat korostavat, että koska se on havaittavissa vain epätasapainotilanteissa , se ei ole kovin edustava tämän alkuaineen kemiaa, jota tulisi sen vuoksi pitää vähärasvaisena metallia . On 7 th aikana , copernicium 112 Cn todennäköisesti käsi siirtymämetalli, koska vaikutukset relativistista stabiloiva silmäkuopan 7s kustannuksella 6d orbitaalien: ioni Cn 2+ olisi näin konfiguraatio [Rn] 5f 14 6d 8 7s 2 , siten epätäydellisellä 6d-alikerroksella. In vesiliuosta , se olisi +2 tai jopa hapetustilassa +4.
Ruthenium 44 Ru.
Rodium 45 Rh.
Palladium 46 Pd.
Renium 75 Re.
Osmium 76 Os.
Iridium 77 Ir.
Platina 78 .
Lohkon d alkioiden jakautuminen kemiallisten alkuaineiden eri perheisiin voidaan tiivistää seuraavasta taulukosta:
Siirtymämetalleja ovat elementtejä d-lohkon , joka vähitellen täyttää sähköisen d -subshell jälkeen tyydyttynyt s- subshell, mukaan Klechkowski sääntö . Tämä sääntö selittää hieman yli 80 prosentin kemiallisten alkuaineiden elektronisen kokoonpanon ; loput noin 20% löytyy juuri siirtymämetallien, lantanidien ja aktinidien joukosta : näin on ryhmän 6 kahdella ensimmäisellä elementillä ja ryhmän 11 ensimmäisellä kolmella , joiden tyypin s 1 d kokoonpano on 5 tai s 1 d 10 on energisesti edullisempi kuin s 2 d 4 tai s 2 d 9 -tyyppinen kokoonpano ; tämä erityinen konfiguraatio havaitaan myös tietyille ryhmien 6 ja 11 vieressä oleville elementeille; seitsemännen jakson siirtymämetallien ( transaktinidit ) tarkka elektronikonfiguraatio perustilassa on edelleen liian huonosti ymmärretty kuvaamaan tällaisia poikkeuksia:
Elementti |
Atomic massa |
sulamis- lämpötila |
Lämpötila kiehuu |
massa tilavuutta |
Atomic säde |
Elektroninen kokoonpano |
ionisaatio energia |
Elektronegatiivisuus ( Pauling ) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Scandium | 44,955908 (5) u | 1541 ° C | 2836 ° C | 2,985 g · cm -3 | 162 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 1 | 633,1 kJ · mol -1 | 1.36 |
Titaani | 47,867 (1) u | 1668 ° C | 3287 ° C | 4,506 g · cm -3 | 147 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 2 | 658,8 kJ · mol -1 | 1.54 |
Vanadiini | 50,9415 (1) u | 1910 ° C | 3 407 ° C | 6,0 g · cm -3 | 134 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 3 | 650,9 kJ · mol -1 | 1.63 |
Kromi | 51.9961 (6) u | 1,907 ° C | 2 671 ° C | 7,19 g · cm -3 | 128 pm | [ Ar ] 4s 1 3d 5 (*) | 652,9 kJ · mol -1 | 1.66 |
Mangaani | 54,938044 u | 1246 ° C | 2061 ° C | 7,21 g · cm -3 | 127 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 5 | 717,3 kJ · mol -1 | 1.55 |
Rauta | 55,845 (2) u | 1538 ° C | 2862 ° C | 7,874 g · cm -3 | 126 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 6 | 762,5 kJ · mol -1 | 1.83 |
Koboltti | 58,933194 u | 1495 ° C | 2927 ° C | 8,90 g · cm -3 | 125 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 7 | 760,4 kJ · mol -1 | 1.88 |
Nikkeli | 58,6934 (4) u | 1 455 ° C | 2730 ° C | 8,908 g · cm -3 | 124 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 8 tai 4s 1 3d 9 (**) | 737,1 kJ · mol -1 | 1.91 |
Kupari | 63,546 (3) u | 1085 ° C | 2562 ° C | 8,96 g · cm -3 | 128 pm | [ Ar ] 4s 1 3d 10 (*) | 745,5 kJ · mol -1 | 1.90 |
Yttrium | 88.90584 u | 1526 ° C | 2930 ° C | 4,472 g · cm -3 | 180 pm | [ Kr ] 5s 2 4d 1 | 600 kJ · mol -1 | 1.22 |
Zirkonium | 91 224 (2) u | 1855 ° C | 4377 ° C | 6,52 g · cm -3 | 160 pm | [ Kr ] 5s 2 4d 2 | 640,1 kJ · mol -1 | 1.33 |
Niobium | 92,90637 u | 2477 ° C | 4744 ° C | 8,57 g · cm -3 | 146 pm | [ Kr ] 5s 1 4d 4 (*) | 652,1 kJ · mol -1 | 1.6 |
Molybdeeni | 95,95 (1) u | 2623 ° C | 4639 ° C | 10,28 g · cm -3 | 139 pm | [ Kr ] 5s 1 4d 5 (*) | 684,3 kJ · mol -1 | 2.16 |
Teknetium | [98] | 2 157 ° C | 4265 ° C | 11 g · cm -3 | 136 pm | [ Kr ] 5s 2 4d 5 | 702 kJ · mol -1 | 1.9 |
Rutiini | 101,07 (2) u | 2334 ° C | 4150 ° C | 12,45 g · cm -3 | 134 pm | [ Kr ] 5s 1 4d 7 (*) | 710,2 kJ · mol -1 | 2.2 |
Rodiumia | 102,90550 u | 1964 ° C | 3695 ° C | 12,41 g · cm -3 | 134 pm | [ Kr ] 5s 1 4d 8 (*) | 719,7 kJ · mol -1 | 2.28 |
Palladium | 106,42 (1) u | 1 555 ° C | 2963 ° C | 12,023 g · cm -3 | 137 pm | [ Kr ] 4p 10 (*) | 804,4 kJ · mol -1 | 2.20 |
Hopea | 107,8682 (2) u | 962 ° C | 2162 ° C | 10,49 g · cm -3 | 144 pm | [ Kr ] 5s 1 4d 10 (*) | 731,0 kJ · mol -1 | 1.93 |
Hafnium | 178,49 (2) u | 2233 ° C | 4,603 ° C | 13,31 g · cm -3 | 159 pm | [ Xe ] 6S 2 4f 14 5d 2 | 658,5 kJ · mol -1 | 1.3 |
Tantaali | 180,94788 u | 3017 ° C | 5 458 ° C | 16,69 g · cm -3 | 146 pm | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 3 | 761 kJ · mol -1 | 1.5 |
Volframi | 183,84 (1) u | 3422 ° C | 5930 ° C | 19,25 g · cm -3 | 139 pm | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 4 | 770 kJ · mol -1 | 2.36 |
Renium | 186,207 (1) u | 3186 ° C | 5630 ° C | 21,02 g · cm -3 | 137 pm | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 5 | 760 kJ · mol -1 | 1.9 |
Osmium | 190,23 (3) u | 3,033 ° C | 5,012 ° C | 22,59 g · cm -3 | 135 pm | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 6 | 840 kJ · mol -1 | 2.2 |
Iridium | 192,217 (3) u | 2446 ° C | 4130 ° C | 22,56 g · cm -3 | 136 pm | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 7 | 880 kJ · mol -1 | 2.20 |
Platina | 195,084 (9) u | 1768 ° C | 3825 ° C | 21,45 g · cm -3 | 139 pm | [ Xe ] 6s 1 4f 14 5d 9 (*) | 870 kJ · mol -1 | 2.28 |
Kulta | 196.966569 u | 1064 ° C | 1948 ° C | 19,30 g · cm -3 | 144 pm | [ Xe ] 6s 1 4f 14 5d 10 (*) | 890,1 kJ · mol -1 | 2.54 |
Rutherfordium | [267] | 2100 ° C | 5500 ° C | 23,2 g · cm -3 | 150 pm | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 2 | 579,9 kJ · mol -1 | - |
Dubnium | [268] | - | - | 29,3 g · cm -3 | 139 pm | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 3 | 656,1 kJ · mol -1 | - |
Seaborgium | [269] | - | - | 35,0 g · cm -3 | 132 pm | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 4 | 752,6 kJ · mol -1 | - |
Bohrium | [270] | - | - | 37,1 g · cm -3 | 128 pm | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 5 | 742,9 kJ · mol -1 | - |
Hassium | [277] | - | - | 41 g · cm -3 | 134 pm | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 6 | 733,3 kJ · mol -1 ' | - |
Copernicium | [285] | - | - | 23,7 g · cm -3 | 147 pm | [ Rn ] 7S 2 5f 14 6d 10 | 1 154,9 kJ · mol -1 | - |
( N - 1) d elektroninen orbitaaleja siirtymämetallien olla paljon tärkeämpi rooli kuin ( n - 1) p ja n s orbitaalien , koska jälkimmäinen pysyy suunnilleen vakiona aikana, kun taas entisen vähitellen täyttyy. Nämä d- orbitaalit ovat vastuussa näiden alkuaineiden magneettisista ominaisuuksista , niiden hapetustilojen erilaisuudesta ja niiden erilaisiin ioniyhdisteisiin liittyvistä väreistä . Toisaalta saman ajanjakson siirtymäelementtien valenssielektronit pitävät suunnilleen saman kokoonpanon ryhmästä toiseen, mikä selittää siirtymämetallien ominaisuuksien voimakkaan samankaltaisuuden samalla ajanjaksolla.
Toisin kuin jaksollisen taulukon kahdessa ensimmäisessä ryhmässä ( alkalimetallit ja maa-alkalimetallit ), siirtymämetallit (erityisesti ryhmät 4-11) voivat muodostaa ioneja, joilla on hyvin monenlaisia hapetustiloja . Maa-alkalimetallit, kuten kalsium, ovat stabiileja +2-hapetustilassa, kun taas siirtymämetalli voi hyväksyä hapetusasteet -3: sta +8: een. Voimme ymmärtää syyn tutkimalla kahden perheen elementtien ionisaatiopotentiaalia . Elektronin poistamiseksi kalsiumista tarvittava energia on vähäistä, kunnes yksi alkaa poistaa elektroneja sen 4s alikuoren kahden elektronin alla. Itse asiassa Ca 3+: lla on sellainen ionisaatioenergia, että sitä ei ole luonnossa. Toisaalta vanadiinin kaltaisella elementillä havaitaan s ja d orbitaalin välisen ionisaatioenergian lineaarinen kasvu , mikä johtuu 3d- ja 4s-alikuorien välisestä hyvin pienestä energiaerosta. Joten mangaanin kaltainen alkuaine [Ar] 4s 2 3d 5 -konfiguraatiolla voi menettää seitsemän elektronia ja saavuttaa +7-hapetustilan, kun taas rutenium ja osmium tavallisesti hapettumistilaan. +8:
Joitakin siirtymämetallien ominaisuuksien trendejä voidaan havaita ajanjaksolla:
Ottaen huomioon niiden erilaiset hapettumistilat ja siten elektroniset konfiguraatiot , siirtymämetallit muodostavat yhdisteitä, joilla on vaihtelevimmat värit. Koko näkyvä spektri on peitetty, tietyn elementin väri riippuu myös sen hapetustilasta: mangaani +7-hapetustilassa on purppuraa ( kaliumpermanganaatti ), kun taas Mn 2+ -ioni on vaaleanpunaa.
Koordinointi on ligandi kykenee muokkaamaan energian tasot d orbitaalien ja näin ollen väri yhdisteiden tietyn siirtymämetalliin.
Kompleksin värin määrittävät tekijät ovat:
Siirtymämetallit ovat kaikki sähköä johtavia metalleja, ja joillakin niistä on korkea tai jopa erittäin korkea myrkyllisyys. Hiukkasina ne edistävät ilman pilaantumista .
Siirtymämetalleilla on yleensä korkea tiheys sekä korkea sulamis- ja höyrystymislämpötila , lukuun ottamatta ryhmän 12 lämpötiloja, joiden sulamispiste on päinvastoin melko alhainen: elohopea on siis nestemäistä yli -38, 8 ° C ja kopernikium olisi ehkä olla jopa kaasumainen huoneenlämmössä. Nämä ominaisuudet johtuvat d- alikerroksen elektronien kyvystä sijoittua metalliseen ristikkoon. Metallisissa aineissa, mitä suurempi elektronien määrä jaetaan ytimien välillä, sitä suurempi metallin koheesio.
Tietyt siirtymämetallit muodostavat hyvät homogeeniset ja heterogeeniset katalyytit (mahdollisesti nanohiukkasissa tai kolloidimuodossa). Esimerkiksi rauta on katalyytti on Haber prosessi , nikkeli ja platina käytetään hydrauksessa ja alkeenien .
Platinaryhmän on tärkeä joukko siirtymämetallien kanssa merkittäviä ominaisuuksia, jotka tekevät niistä erinomaisia katalyyttejä strategisen sovelluksiin.
Siirtymämetallit katalysaattoreina edistävät sulfaattien muodostumista pilvissä ja joissakin savusumuissa (märkä ja talvi, NO2: n läsnä ollessa ja ilman auringonvaloa vaativaa fotokemiallista reittiä ).
Niitä voidaan käyttää puolijohteiden kokoonpanossa
Antropogeenisen alkuperän siirtymämetallit leviävät suuressa määrin maa- ja vesiympäristöön teollisuuden, erilaisen ihmisen toiminnan (esimerkiksi kullanhuuhdonnan), katalysaattoreiden (platinaryhmän metallien) ja lentokoneiden reaktioiden kautta. Jotkut kelaattorit kiinnittyvät ensisijaisesti joihinkin näistä metalleista, ne voivat auttaa myrkytyksen hoidossa tai puhdistamaan maaperän tai sedimentit.
" Siirtymäelementti: elementti, jonka atomilla on epätäydellinen d-alikuori tai joka voi aiheuttaa kationeja epätäydellisen d-alikuoren kanssa. "
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Hei | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Olla | B | VS | EI | O | F | Syntynyt | |||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | Joo | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Se | Sc | Ti | V | Kr | Mn | Fe | Co | Tai | Cu | Zn | Ga | Ge | Ässä | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Huom | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Sisään | Sn | Sb | Sinä | Minä | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Tämä | PR | Nd | Pm | Sm | Oli | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lukea | Hf | Sinun | W | Re | Luu | Ir | Pt | Klo | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Klo | Rn | ||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Voisi | Olen | Cm | Bk | Vrt | On | Fm | Md | Ei | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
alkali Metals |
Alkalinen maa |
Lantanidit |
siirtyminen metallit |
Huono metalli |
Metalli- aukot |
Ei- metallit |
halogeeni geenit |
Noble kaasujen |
Kohteet luokittelemattomat |
Aktinidit | |||||||||
Superaktinidit |