1 | 2 | 3 | 4 | 5. | 6. | 7 | 8. | 9. | 10. | 11. | 12. | 13. | 14 | 15 | 16. | 17. | 18. | ||
1 | H | Hé | |||||||||||||||||
2 | Li | Lenni | B | VS | NEM | O | F | Született | |||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | Igen | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
4 | K | Azt | Sc | Ti | V | Kr. | | Mn | Fe | Co | Vagy | Cu | Zn | Ga | Ge | Ász | Se | Br | Kr | |
5. | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Ban ben | Sn | Sb | Ön | én | Xe | |
6. | Cs | Ba |
* |
Olvas | HF | A te | W | Újra | Csont | Ir | Pt | Nál nél | Hg | Tl | Pb | Kettős | Po | Nál nél | Rn |
7 | Fr | Ra |
* * |
Lr | Rf | Db | Vminek | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | |||||||||||||||||||
* |
A | Ez | Pr | Nd | Délután | Sm | Volt | Gd | Tuberkulózis | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | |||||
* * |
Ac | Th | Pa | U | Np | Tudott | Am | Cm | Bk | Vö | Is | Fm | Md | Nem | |||||
Li | Alkálifémek | ||||||||||||||||||
Lenni | Alkáliföldfémek | ||||||||||||||||||
A | Lanthanides | ||||||||||||||||||
Ac | Aktinidák | ||||||||||||||||||
Sc | Átmeneti fémek | ||||||||||||||||||
Al | Szegény fémek | ||||||||||||||||||
B | Metalloidok | ||||||||||||||||||
H | Nemfémek | ||||||||||||||||||
F | Halogén | ||||||||||||||||||
Hé | nemesgázok | ||||||||||||||||||
Mt | Ismeretlen kémiai természet |
Egy átmenetifém , vagy átmeneti elem , jelentése szerint a IUPAC definíciója , „egy kémiai elem , amelynek atom van egy hiányos d elektronikus alburok, vagy amelyek képezhetnek kationokkal , amelynek d elektronikus alburok hiányos”. Ez a meghatározás olyan elemeknek felel meg, amelyek közös tulajdonságokkal rendelkeznek. Mint minden fém , ezek is jó vezetői az áramnak . Ezek szilárd a normál hőmérsékleten és nyomáson , egy sűrűségű és olvadási hőmérséklete magasabb. Leggyakrabban figyelemre méltó katalitikus tulajdonságokkal rendelkeznek , mind atomi, mind ionos formában. Ezek képezhetnek sokféle ionos fajok széles körében oxidációs állapotok , köszönhetően a kis különbséget mutat az energia közötti különböző oxidációs állapotban, amelyek folytán különböző színű komplexek miatt a különböző oxidációs állapotban. Elektronikus átmenetek a hiányos d alréteg. Számos paramágneses vegyületet is képesek alkotni párosítatlan elektronok hatására a d alrétegben .
Az IUPAC meghatározása a periódusos rendszer 3–11 . Csoportjának elemeit - ideértve a lantanidok és aktinidok nagy részét is - átmenetifémekké minősíti, míg a 12. csoport elemei - cink 30 Zn, kadmium 48 Cd, higany 80 Hg és kopernicium 112 Cn - kizárva: utóbbiak valójában kötéseket képeznek alhéjuk n- einek elektronjaival , ahol n a periódus száma , és alhéjuk ( n - 1) d teljes marad, 10 elektron mellett. A gyakorlatban és a kényelem kedvéért a tankönyvek és számos könyv a 12. csoport elemeit tartalmazza az átmeneti fémek között, bár ezek nem felelnek meg az IUPAC definíciójának, ami lehetővé teszi az átmeneti fémek asszimilálását a d blokk elemeihez. kivéve a lantanidokat és az aktinideket ; az utóbbiakat, amelyek többnyire megfelelnek az IUPAC definíciójának, néha belső átmenetifémeknek nevezik , de általában nem átmeneti fémként mutatják be.
A 6 -én időszakban , formális higanyt tartozó család átmeneti fémek lehet megállapítani a létezését, hogy a vegyület magasabb oxidációs állapotban 2, míg a mozgósítása legalább egy elektront az 5 réteg d . Pontosan ez a helyzet a HgF 4 higany (IV) -fluoriddal, A +4 oxidációs állapotban, 2007-ben megfigyelt egy kriogén mátrixban a neon és argon át 4 K ; ezt a vegyületet azonban a következő évben egy hasonló kísérlet során nem figyelték meg, míg egyes szerzők hangsúlyozzák, hogy mivel csak nem egyensúlyi körülmények között figyelhető meg, nem lenne nagyon reprezentatív ennek az elemnek a kémiájára nézve, amelyet ezért soványnak kell tekinteni fém . A 7 -én időszakban , a kopernícium 112 Cn valószínűleg kezében egy átmenetifém, hatások miatt relativisztikus stabilizáló orbitális 7s rovására 6d pályák: ion Cn 2+ tehát van egy konfigurációs [Rn] 5f 14 6d 8 7s 2 , ezért hiányos 6d alréteggel. A vizes oldat lenne a +2 vagy akár +4 oxidációs állapotban van.
Ruténium 44 Ru.
Ródium 45 Rh.
Palladium 46 Pd.
Rénium 75 Re.
Osmium 76 Os.
Iridium 77 Ir.
Platinum 78 .
A d blokk elemeinek megoszlását a kémiai elemek különböző családjaiban a következő táblázat foglalhatja össze:
Az átmeneti fémek a d-blokk elemei, amelyek fokozatosan kitöltik az elektronikus d- alhéjat egy telített s- alhéj után , Klechkowski szabálya szerint . Ez a szabály lehetővé teszi a kémiai elemek valamivel több mint 80% -ának elektronikus konfigurációját ; a fennmaradó körülbelül 20% pontosan az átmenetifémek, a lantanidok és az aktinidek között található meg : ez a 6. csoport első két elemével és a 11. csoport első három elemével jellemezhető , amelyek esetében az s 1 d konfiguráció Az 5 vagy s 1 d 10 energetikailag kedvezőbb, mint az s 2 d 4 vagy s 2 d 9 típusú konfiguráció ; ez a sajátos konfiguráció a 6. és 11. csoporttal szomszédos egyes elemeknél is megfigyelhető; a hetedik periódus átmeneti fémjeinek ( transzaktinidek ) pontos elektronkonfigurációja alapállapotban továbbra sem eléggé megértett az ilyen kivételek jellemzéséhez:
Elem |
Atomic tömeges |
olvadási hőmérséklet |
Hőmérséklet forr |
tömeg térfogata |
Atomi sugár |
Elektronikus konfiguráció |
Ionizációs energia |
Elektronegativitás ( Pauling ) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Scandium | 44.955908 (5) u | Olvadáspont: 1541 ° C | 2836 ° C | 2,985 g · cm -3 | 162 óra | [ Ar ] 4s 2 3d 1 | 633,1 kJ · mol -1 | 1.36 |
Titán | 47.867 (1) u | 1668 ° C | Olvadáspont: 3287 ° C | 4,506 g · cm -3 | 147 óra | [ Ar ] 4s 2 3d 2 | 658,8 kJ · mol -1 | 1.54 |
Vanádium | 50,9415 (1) u | 1910 ° C | 3,407 ° C | 6,0 g · cm -3 | 134 óra | [ Ar ] 4s 2 3d 3 | 650,9 kJ · mol -1 | 1.63 |
Króm | 51.9961 (6) u | 1,907 ° C | 2,671 ° C | 7,19 g · cm -3 | 128 óra | [ Ar ] 4s 1 3d 5 (*) | 652,9 kJ · mol -1 | 1.66 |
Mangán | 54,938044 u | 1246 ° C | 2,061 ° C | 7,21 g · cm -3 | 127 óra | [ Ar ] 4s 2 3d 5 | 717,3 kJ · mol -1 | 1.55 |
Vas | 55.845 (2) u | 1538 ° C | Olvadáspont: 2,862 ° C | 7,874 g · cm -3 | 126 óra | [ Ar ] 4s 2 3d 6 | 762,5 kJ · mol -1 | 1.83 |
Kobalt | 58.933194 u | 1495 ° C | 2927 ° C | 8,90 g · cm -3 | 125 óra | [ Ar ] 4s 2 3d 7 | 760,4 kJ · mol -1 | 1.88 |
Nikkel | 58.6934 (4) u | 1,455 ° C | 2730 ° C | 8,908 g · cm -3 | 124 óra | [ Ar ] 4s 2 3d 8 vagy 4s 1 3d 9 (**) | 737,1 kJ · mol -1 | 1.91 |
Réz | 63 546 (3) u | 1,085 ° C | 2562 ° C | 8,96 g · cm -3 | 128 óra | [ Ar ] 4s 1 3d 10 (*) | 745,5 kJ · mol -1 | 1.90 |
Ittrium | 88.90584 u | 1526 ° C | 2930 ° C | 4,472 g · cm -3 | 180 óra | [ Kr ] 5s 2 4d 1 | 600 kJ · mol -1 | 1.22 |
Cirkónium | 91 224 (2) u | 1855 ° C | Olvadáspont: 4377 ° C | 6,52 g · cm -3 | 160 pm | [ Kr ] 5s 2 4d 2 | 640,1 kJ · mol -1 | 1.33 |
Nióbium | 92.90637 u | 2477 ° C | 4744 ° C | 8,57 g · cm -3 | 146 óra | [ Kr ] 5s 1 4d 4 (*) | 652,1 kJ · mol -1 | 1.6 |
Molibdén | 95,95 (1) u | 2,623 ° C | 4639 ° C | 10,28 g · cm -3 | 139 óra | [ Kr ] 5s 1 4d 5 (*) | 684,3 kJ · mol -1 | 2.16 |
Technécium | [98] | 2,157 ° C | 4265 ° C | 11 g · cm -3 | 136 óra | [ Kr ] 5s 2 4d 5 | 702 kJ · mol -1 | 1.9 |
Ruténium | 101.07 (2) u | 2334 ° C | Olvadáspont: 4150 ° C | 12,45 g · cm -3 | 134 óra | [ Kr ] 5s 1 4d 7 (*) | 710,2 kJ · mol -1 | 2.2 |
Ródium | 102,90550 u | 1964 ° C | 3695 ° C | 12,41 g · cm -3 | 134 óra | [ Kr ] 5s 1 4d 8 (*) | 719,7 kJ · mol -1 | 2.28 |
Palládium | 106,42 (1) u | 1,555 ° C | Op .: 2,963 ° C | 12,023 g · cm -3 | 137 óra | [ Kr ] 4d 10 (*) | 804,4 kJ · mol -1 | 2.20 |
Ezüst | 107.8682 (2) u | 962 ° C | 2162 ° C | 10,49 g · cm -3 | 144 óra | [ Kr ] 5s 1 4d 10 (*) | 731,0 kJ · mol -1 | 1.93 |
Hafnium | 178,49 (2) u | Op .: 2233 ° C | 4,603 ° C | 13,31 g · cm -3 | 159 óra | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 2 | 658,5 kJ · mol -1 | 1.3 |
Tantál | 180.94788 u | 3017 ° C | 5 458 ° C | 16,69 g · cm -3 | 146 óra | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 3 | 761 kJ · mol -1 | 1.5 |
Volfrám | 183,84 (1) u | 3422 ° C | 5930 ° C | 19,25 g · cm -3 | 139 óra | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 4 | 770 kJ · mol -1 | 2.36 |
Rénium | 186.207 (1) u | 3186 ° C | 5630 ° C | 21,02 g · cm -3 | 137 óra | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 5 | 760 kJ · mol -1 | 1.9 |
Ozmium | 190,23 (3) u | 3,033 ° C | Op .: 5,012 ° C | 22,59 g · cm -3 | 135 óra | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 6 | 840 kJ · mol -1 | 2.2 |
Iridium | 192,217 (3) u | 2446 ° C | Olvadáspont: 4130 ° C | 22,56 g · cm -3 | 136 óra | [ 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 óra | [ Xe ] 6s 1 4f 14 5d 9 (*) | 870 kJ · mol -1 | 2.28 |
Arany | 196.966569 u | 1064 ° C | 1948 ° C | 19,30 g · cm -3 | 144 óra | [ 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 óra | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 2 | 579,9 kJ · mol -1 | - |
Dubnium | [268] | - | - | 29,3 g · cm -3 | 139 óra | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 3 | 656,1 kJ · mol -1 | - |
Seaborgium | [269] | - | - | 35,0 g · cm -3 | 132 óra | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 4 | 752,6 kJ · mol -1 | - |
Bohrium | [270] | - | - | 37,1 g · cm -3 | 128 óra | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 5 | 742,9 kJ · mol -1 | - |
Hassium | [277] | - | - | 41 g · cm -3 | 134 óra | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 6 | 733,3 kJ · mol -1 ' | - |
Copernicium | [285] | - | - | 23,7 g · cm -3 | 147 óra | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 10 | 1 154,9 kJ · mol -1 | - |
Az átmenetifémek ( n - 1) d elektronikus pályái sokkal fontosabb szerepet töltenek be, mint az ( n - 1) p és n s pályák , mivel az utóbbiak nagyjából állandóak maradnak egy ideig, míg az előbbiek fokozatosan feltöltődnek. Ezek a d pályák felelősek ezen elemek mágneses tulajdonságaiért , oxidációs állapotaik változatosságáért és a különböző ionos vegyületekhez kapcsolódó színekért . Másrészt az ugyanazon periódusú átmeneti elemek valens elektronjai nagyjából ugyanazt a konfigurációt megtartják az egyik csoportból a másikba, ami megmagyarázza az átmenetifémek tulajdonságainak erős hasonlóságát ugyanabban az időszakban
A periódusos rendszer első két csoportjától ( alkálifémek és alkáliföldfémek ) eltérően az átmenetifémek (különösen a 4–11. Csoportok) sokféle oxidációs állapotú iont alkothatnak . Az alkáliföldfémek, mint például a kalcium, stabilak +2 oxidációs állapotban, míg egy átmenetifém -3 és +8 közötti oxidációs fokot képes elfogadni. Az okot a két család elemeinek ionizációs potenciáljának tanulmányozásával érthetjük meg . Az elektron eltávolításához szükséges energia a kalciumból alacsony, amíg az egyik el nem kezdi eltávolítani az elektronokat a 4-es alhéj két elektronja alatt. Valójában a Ca 3+ olyan ionizációs energiával rendelkezik, amely természetes úton nem létezik. Másrészt olyan elemekkel, mint a vanádium , az s és d pályák közötti ionizációs energia lineáris növekedését figyeljük meg , ami a 3d és 4s alhéjak közötti nagyon kicsi energiakülönbségnek köszönhető. Tehát egy olyan elem, mint a mangán , [Ar] 4s 2 3d 5 konfigurációval , hét elektront veszíthet és elérheti a +7 oxidációs állapotot, míg a ruténium és az ozmium általában eléri az oxidációs állapotot.
Az átmeneti fémek tulajdonságainak néhány tendenciája megfigyelhető egy időszak alatt:
Tekintettel az oxidációs állapotok sokféleségére és ezért az elektronikus konfigurációjukra , az átmenetifémek a legváltozatosabb színű vegyületeket képezik. A teljes látható spektrum be van fedve, egy adott elem színe szintén oxidációs állapotától függ: így a +7 oxidációs állapotban lévő mangán lila ( kálium-permanganát ), míg az Mn 2+ ion halvány rózsaszínű.
A koordinációs egy ligandum képes módosító energiaszintek a d pályák , és ezért a színe a vegyületek egy adott átmenetifém.
A komplex színét meghatározó tényezők:
Az átmeneti fémek mind olyan fémek, amelyek villamos energiát vezetnek, és némelyiknek magas vagy akár nagyon magas toxicitása van. Részecske formájában hozzájárulnak a légszennyezéshez .
Az átmenetifémek általában nagy sűrűségűek , valamint magas olvadási és párolgási hőmérsékletűek, kivéve a 12. csoportét, amelyeknek éppen ellenkezőleg meglehetősen alacsony az olvadáspontja: így a higany −38, 8 ° C felett folyékony , és a kopernicium valószínűleg akár szobahőmérsékleten legyen gáznemű. Ezek a tulajdonságok abból adódnak, hogy a d alréteg elektronjai képesek delokalizálódni a fémes rácsban. Fémes anyagokban minél nagyobb az elektronok száma a magok között, annál nagyobb a fém kohéziója.
Bizonyos átmeneti fémek jó homogén és heterogén katalizátorokat képeznek (esetleg nanorészecskékben vagy kolloid formában). Például, a vas egy katalizátor a Haber folyamatban , a nikkel és a platina használják a hidrogénezés az alkének .
A platina-csoport fontos átmeneti fémek csoportját alkotja, figyelemre méltó tulajdonságokkal, amelyek kiváló katalizátorrá teszik őket a stratégiai alkalmazásokhoz.
Az átmenetifémek, mint katalizátorok, hozzájárulnak a felhőkben és egyes szmogokban (nedves és téli, NO2 jelenlétében és napfényt igénylő fotokémiai úton nem haladva) a szulfátok előállításához .
Használhatók a félvezetők összetételében
Az antropogén eredetű átmeneti fémeket az ipar, különféle emberi tevékenységek (például aranymosás), katalizátorok (a platina csoportba tartozó fémek) és a repülőgépek nagy mennyiségben diszpergálják a szárazföldi és vízi környezetben . Egyes kelátképzõk elsõsorban ezekhez a fémekhez kötõdnek, segíthetnek a mérgezések kezelésében, vagy megtisztíthatják a talajt vagy az üledéket.
" Átmeneti elem: olyan elem, amelynek atomja hiányos d alhéjjal rendelkezik, vagy amely nem teljes d részhéjjal kationokat eredményezhet. "
1 | 2 | 3 | 4 | 5. | 6. | 7 | 8. | 9. | 10. | 11. | 12. | 13. | 14 | 15 | 16. | 17. | 18. | ||||||||||||||||
1 | H | Hé | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Lenni | B | VS | NEM | O | F | Született | |||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | Igen | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Azt | Sc | Ti | V | Kr. | | Mn | Fe | Co | Vagy | Cu | Zn | Ga | Ge | Ász | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5. | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Ban ben | Sn | Sb | Ön | én | Xe | |||||||||||||||
6. | Cs | Ba | A | Ez | Pr | Nd | Délután | Sm | Volt | Gd | Tuberkulózis | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Olvas | HF | A te | W | Újra | Csont | Ir | Pt | Nál nél | Hg | Tl | Pb | Kettős | Po | Nál nél | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Tudott | Am | Cm | Bk | Vö | Is | Fm | Md | Nem | Lr | Rf | Db | Vminek | 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 |
Alkáli fémek |
Lúgos föld |
Lanthanides |
Átmeneti fémek |
Szegény fémek |
fém- loids |
nem fémek |
glória gének |
nemes gázok |
Besorolatlan tételek |
Aktinidák | |||||||||
Szuperaktinidek |