Переходные металлы
Переходные металлы или переходные элементы в периодической таблице – это химические элементы d-блока, находящиеся между элементами p- и s-блока. Эти элементы либо в атомном состоянии, либо в любом из их общих окислительных чисел или состояний имеют частично заполненные (n-1)d-орбитали.
Электронная конфигурация валентной оболочки элементов d-блока или переходных металлов, (n-1)d от 1 до 10 ns 0, 1, 2.
Элементы f-блока (лантаниды или редкоземельные элементы и актиниды) в периодической таблице называются внутренними переходными металлами. Они названы внутренними переходными металлами, потому что дополнительный электрон попадает на (n-2)f-орбитали.
Переходные металлы в периодической таблице
Согласно определению переходного металла, медь, серебро и золото должны быть исключены из числа элементов d-блока периодической таблицы. Поскольку эти элементы не имеют частично заполненных d-орбиталей в своем атомном или общем состоянии окисления.
Аналогично, цинк, кадмий, ртуть и палладий не содержат частично заполненных d-орбиталей в их атомном или общем состоянии окисления +2.
Из-за схожих свойств и для поддержания рациональной классификации эти элементы обычно изучаются вместе с d-блоком или переходными металлами.
Электронная конфигурация переходных элементов
Все переходные элементы или элементы d-блока классифицируются на четыре серии, такие как 3d, 4d, 5d и 6d. Каждая серия 3d, 4d, 5d и 6d состоит из десяти химических элементов.
Общая электронная конфигурация валентной оболочки переходных элементов, (n-1)d от 1 до 10 ns 0, 1, 2
| Переходный элемент | Символ | Атомный номер | Электронная конфигурация |
| Скандий | Sc | 21 | [Ar] 3d 1 4s 2 |
| Титан | Ti | 22 | [Ar] 3d 2 4s 2 |
| Ванадий | V | 23 | [Ar] 3d 3 4s 2 |
| Хром | Cr | 24 | [Ar] 3d 5 4s 1 |
| Марганец | Mn | 25 | [Ar] 3d 5 4s 2 |
| Железо | Fe | 26 | [Ar] 3d 6 4s 2 |
| Кобальт | Co | 27 | [Ar] 3d 7 4s 2 |
| Никель | Ni | 28 | [Ar] 3d 8 4s 2 |
| Медь | Cu | 29 | [Ar] 3d 10 4s 1 |
| Цинк | Zn | 30 | [Ar] 3d 10 4s 2 |
| Переходный элемент | Символ | Атомный номер | Электронная конфигурация |
| Иттрий | Y | 39 | [Kr] 4d 1 5s 2 |
| Церконий | Zr | 40 | [Kr] 4d 2 5s 2 |
| Ниобий | Nb | 41 | [Kr] 4d 4 5s 1 |
| Молибден | Mo | 42 | [Kr] 4d 5 5s 1 |
| Технеций | Tc | 43 | [Kr] 4d 5 5s 2 |
| Рутений | Ru | 44 | [Kr] 3d 7 5s 1 |
| Родий | Rh | 45 | [Kr] 3d 7 4s 2 |
| Палладий | Pd | 46 | [Kr] 4d 10 5s 0 |
| Серебро | Ag | 47 | [Kr] 4d 10 5s 1 |
| Кадмий | Cd | 48 | [Kr] 4d 10 5s 2 |
| Переходный элемент | Символ | Атомный номер | Электронная конфигурация |
| Лантан | La | 57 | [Xe] 4f 0 5d 1 6s 2 |
| Гафний | Hf | 72 | [Xe] 4f 14 5d 2 6s 2 |
| Тантал | Ta | 73 | [Xe] 4f 14 5d 3 6s 2 |
| Вольфрам | W | 74 | [Xe] 4f 14 5d 4 6s 2 |
| Рений | Re | 75 | [Xe] 4f 14 5d 5 6s 2 |
| Осмий | Os | 76 | [Xe] 4f 14 5d 6 6s 2 |
| Иридий | Ir | 77 | [Xe] 4f 14 5d 7 6s 2 |
| Платина | Pt | 78 | [Xe] 4f 14 5d 9 6s 1 |
| Золото | Au | 79 | [Xe] 4f 14 5d 10 6s 1 |
| Ртуть | Hg | 80 | [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 |
| Переходный элемент | Символ | Атомный номер | Электронная конфигурация |
| Актиний | Ac | 89 | [Rn] 5f 0 6d 1 7s 2 |
| Резерфордий | Rf | 104 | [Rn] 5f 14 6d 2 7s 2 |
| Дубний | Db | 105 | [Rn] 5f 14 6d 3 7s 2 |
| Сиборгиум | Sg | 106 | [Rn] 5f 14 6d 4 7s 2 |
| Bohrium | Bh | 107 | [Rn] 5f 14 6d 5 7s 2 |
| Хассий | Hs | 108 | [Rn] 5f 14 6d 6 7s 2 |
| Мейтнерий | Mt | 109 | [Rn] 5f 14 6d 7 7s 2 |
| Дармштадтий | Ds | 110 | [Rn] 5f 14 6d 8 7s 2 |
| Рентгений | Rg | 111 | [Rn] 5f 14 6d 9 7s 2 |
| Коперниций | Cn | 112 | [Rn] 5f 14 6d 10 7s 2 |
Свойства переходных элементов
Свойства переходных элементов данного периода не так уж сильно отличаются друг от друга. Причина этого факта кроется в электронной конфигурации переходных элементов.
Общая электронная конфигурация переходных металлов отличается друг от друга только числом электронов на d-орбитали. Число электронов во внешней оболочке неизменно равно 0, 1 или 2.
Металлический характер переходных элементов
Все переходные элементы являются металлами из-за малого числа электронов во внешней квантовой оболочке. Они твердые, ковкие и пластичные. Они образуют все четыре типа кристаллических твердых тел, таких как гранецентрированная кубическая, гексагональная замкнутая, телецентрированная кубическая и гранецентрированная кубическая кристаллические решетки.
В атомах переходных металлов существует как металлическая, так и ковалентная связь. Из-за наличия неполной d-орбитали большинство переходных металлов соединяются с другими элементами ковалентной химической связью. Эти металлы являются хорошими проводниками тепла и электричества.
Тенденции температуры плавления переходных металлов
Переходные элементы имеют очень высокие температуры плавления и кипения по сравнению с элементами s- и p-блока.
Металлы цинк, кадмий и ртуть имеют относительно низкие значения из-за полностью заполненных d-орбиталей. Для ковалентной связи между атомами цинка, кадмия и ртути нет неспаренных электронов.
Остальные переходные металлы содержат неполностью заполненные d-орбитали для ковалентной связи.
Атомные и ионные радиусы переходных элементов
Атомные и ионные радиусы, как правило, уменьшаются при движении слева направо по периоду. Это связано с тем, что увеличение заряда ядра имеет тенденцию притягивать облака электронов к ядру атома.
Атомные радиусы хрома и меди очень близки друг к другу. Из-за одновременного добавления экранирующего электрона на 3d-уровень обратный эффект на внешние 4s-электроны. Ионные радиусы ионов М+2 и М+3 следуют тем же тенденциям, что и атомные радиусы.
Энергия ионизации переходных металлов
Первая энергия ионизации переходных металлов лежит между значениями s- и p-блока элементов. Значения первой энергии ионизации лежат в диапазоне от 5 до 10 электрон-вольт.
В случае переходных металлов добавление дополнительного экранирующего электрона экранирует или уменьшает притяжение внутрь положительного ядра и электронов ns. Эффекты увеличения ядерного заряда и экранирования противостоят друг другу.
Вследствие этих противоположных эффектов потенциалы ионизации медленно возрастают при движении в периоде первой серии перехода.
- Из приведенного выше рисунка ясно видно, что энергии первой ионизации Ti, V и Cr незначительно отличаются друг от друга. Аналогично, значения Fe, Co, Ni и Cu довольно близки друг к другу.
- Видно, что вторая энергия ионизации более или менее регулярно увеличивается с ростом атомного номера d-блока или переходных элементов. Значения второй энергии ионизации хрома и меди выше, чем у их соседей tr