Переходный металл

Переходный металл Определение и классификация переходных металлов Переходные металлы — это элементы в d-блоке периодической таблицы Менделеева (группы с 3 […]

Переходный металл

  • Определение и классификация переходных металлов

    • Переходные металлы — это элементы в d-блоке периодической таблицы Менделеева (группы с 3 по 12).  
    • Лантаноидные и актинидные элементы (f-блок) также считаются переходными металлами.  
    • Переходные металлы блестят, обладают хорошей электро- и теплопроводностью, образуют соединения в различных степенях окисления.  
  • История и терминология

    • Чарльз Ругли Бери впервые использовал термин «переход» в 1921 году.  
    • Принципы химической номенклатуры ИЮПАК 2011 года определяют переходные металлы как элементы с частично заполненной d-оболочкой.  
    • Красная книга 2005 года допускает исключение элементов группы 12, но не Принципов 2011 года.  
  • Электронная конфигурация и свойства

    • Общая электронная конфигурация атомов d-блока: [благородный газ](n − 1)d0–10ns0–2np0–1.  
    • Переходные металлы с периодами 6 и 7 добавляют основные (n − 2) электроны f14.  
    • P-орбитали почти никогда не заполняются свободными атомами, но могут способствовать образованию химических связей.  
  • Классификация и исключения

    • Элементы группы 12 (цинк, кадмий, ртуть) иногда исключаются из числа переходных металлов из-за полной d-оболочки.  
    • Элементы группы 12 могут использовать свои d-орбитали для связывания, что отличает их от элементов p-блока.  
    • Коперний и мейтнерий могут вести себя как переходные металлы, но это еще не подтверждено экспериментально.  
  • Ранние и поздние переходные металлы

    • Ранние переходные металлы находятся в левой части d-блока (группы 3-7).  
    • Поздние переходные металлы находятся в правой части d-блока (группы 8-11).  
    • Тяжелые элементы 2-й группы (кальций, стронций, барий) также считаются переходными металлами из-за участия в образовании d-орбитальных связей.  
  • Внутренние переходные металлы

    • Элементы f-блока (La–Yb, Ac–No) обладают химической активностью (n−1)d− и (n-2)f-оболочек, что отличает их от элементов d-блока.  
    • Они часто рассматриваются отдельно как внутренние переходные металлы.  
  • Правило Маделунга и электронная конфигурация

    • Правило Маделунга описывает низколежащее возбужденное состояние переходных металлов.  
    • Общая подоболочка (n − 1)d-орбиталей важна для свойств переходных металлов.  
    • Исключения из правила Маделунга объясняются влиянием заряда ядра и электрон-электронных взаимодействий.  
  • Свойства переходных металлов

    • Переходные металлы образуют соединения с различными степенями окисления.  
    • Они могут быть парамагнитными из-за неспаренных d-электронов.  
    • Переходные металлы могут быть связаны с различными лигандами, образуя комплексы.  
  • Окрашенные соединения

    • Цвет соединений обусловлен электронными переходами двух типов: LMCT и MLCT.  
    • Переходы LMCT чаще происходят при высокой степени окисления металла.  
    • Переходы MLCT наиболее вероятны при низкой степени окисления металла и легко восстанавливающемся лиганде.  
  • Степени окисления

    • Переходные металлы проявляют две или более степени окисления, обычно отличающиеся на единицу.  
    • Максимальная степень окисления уменьшается у более поздних элементов.  
    • Ионные соединения образуются со степенями окисления +2 и +3.  
  • Магнетизм

    • Соединения переходных металлов парамагнитны при наличии неспаренных d-электронов.  
    • Тетраэдрические комплексы обладают высоким спином, октаэдрические — низким.  
    • Некоторые соединения являются диамагнитными или ферромагнитными.  
  • Каталитические свойства

    • Переходные металлы и их соединения обладают каталитической активностью.  
    • Катализаторы на основе наноматериалов увеличивают концентрацию реагентов и снижают энергию активации.  
    • Автокатализ возникает, когда продукты реакции катализируют реакцию, производя больше катализатора.  
  • Физические свойства переходных металлов

    • Все переходные металлы являются металлами и проводниками электричества  
    • Обладают высокой плотностью и высокими температурами плавления и кипения  
    • Эти свойства обусловлены связыванием металлов делокализованными d-электронами  
  • Особенности металлов группы 12

    • Имеют гораздо более низкие температуры плавления и кипения  
    • Полные d-подоболочки предотвращают образование d-d-связей  
    • Отличаются от общепринятых переходных металлов  
  • Пример: ртуть

    • Температура плавления ртути -38,83 °C  
    • При комнатной температуре является жидкостью  
  • Дополнительные термины

    • Внутренний переходный элемент: имя, присваиваемое любому элементу f-блока  
    • Элемент основной группы: элемент, отличный от переходного металла  
    • Теория поля лигандов: развитие теории кристаллического поля, учитывающей ковалентность  
    • Теория кристаллического поля: модель, описывающая устранение вырождений электронных орбитальных состояний  
    • Постпереходный металл: металлический элемент, расположенный справа от переходных металлов в периодической таблице Менделеева  

Полный текст статьи:

Переходный металл

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх