Geçiş metalleri

◄    Geçiş    Metalleri ►

Kimyasal elementler ile atomik sayıları 21 ilâ 30, 39 57 ile 80 ve 89 112, 48, genellikle şu şekilde ifade edilir geçiş elemanları . Bu elementlerin tamamı metal olduğu için geçiş metalleri terimi de kullanılmaktadır. Bu isim içindeki konumuna göre olan periyodik tablonun geçiş ardışık artışı ile gösterilir çünkü orada, elektron olarak d - atom orbital her bir dönem boyunca. Geçiş elemanları vardır tanımlandığı göre IUPAC olarak tamamlanmamış d alt kabuk veya form olan elemanlar iyonları eksik olan d kabuktaki . Bu katı tanımına uygun olarak, elemanlar çinko grubundan olan geçiş değildir elemanlar da d beri 10 konfigürasyonu. Bununla birlikte, geleneksel olarak, daha basit ve daha az katı olan tanım kullanılmıştır.

21
Sık iğne 		22
Ti 		23
V 		24
Cr 		25
milyon 		26
ayak 		27
Co 		28
Ni 		29
Cu 		30
not
39
Y 		40
Zr 		41
Nb 		42
Pzt 		43
Tc 		44
Ru 		45
Rh 		46
Pd 		47
Ag 		48
Cd
57
La 		72
Hf 		73
gün 		74
W 		75
Re 		76
Os 		77
Ir 		78
Puan 		79
Au 		80
ed
89
Ac 		104
para 		105
Db 		106
Sg 		107
saatleri 		108
Hs 		109
m 		110
Ds 		111
Rg 		112
cn

Elektron düzenlenişi

Geçiş metallerinden önceki periyodik tablodaki ana grup elementleri ( yani 1'den 20'ye kadar olan elementler), d orbitallerinde elektrona sahip değildir , ancak sadece s ve p orbitallerinde (boş d orbitallerinin oynadığı varsayılsa da) silikon , fosfor ve kükürt gibi elementlerin davranışında bir rol).

İçin d-Blok elementlerin skandiyum için çinko , d orbitalleri süre boyunca doldurulur. Dışında bakır ve krom , tüm 4. süresi d blok elemanları, dış iki elektron var s eksik 3d orbitallerle yörünge, hatta elemanları. Bu alışılmadık bir durumdur: alt yörüngeler genellikle dış kabuklardan önce doldurulur. S olarak orbitalleri d blok elemanlarının daha düşük bir enerji durumunda, bununla birlikte, vardır d altkabuklarda. Atomlar mümkün olan en düşük enerji durumunu benimsemeye çalıştıkları için , önce s- kabukları doldurulur. Dış yörüngesinde yalnızca bir elektron bulunan krom ve bakır istisnaları, elektron itilmesinden kaynaklanmaktadır. Elektronları s ve d orbitallerine bölmek, atomlar için iki elektronu dış s orbitaline yerleştirmekten daha düşük enerji durumlarına yol açar .

Tüm d- blok elemanları geçiş metalleri değildir. Skandiyum ve çinko, yukarıda verilen tanıma uymuyor. Skandiyum kendi içinde bir elektronu vardır d düşük kabuk ve dış bölgesindeki 2 elektrona s yörünge. Tek skandiyum iyonu (Sc 3+ ) d orbitalinde elektron içermediğinden , elbette "kısmen doldurulmuş" bir d orbitaline sahip olmayabilir . Aynısı çinko için de geçerlidir çünkü onun tek iyonu Zn 2+ tamamen dolu bir d orbitaline sahiptir.

Kimyasal ve fiziksel özellikler

Geçiş elemanları genellikle yüksek gerilme mukavemetleri , yoğunlukları , erime noktaları ve kaynama noktaları ile karakterize edilir . Geçiş metallerinin diğer özellikleri gibi, bunlar da d orbitallerindeki elektronların metal kafes içinde yer değiştirebilme yeteneklerinden kaynaklanmaktadır . Metalik malzemelerde, çekirdekler arasında ne kadar çok elektron paylaşılırsa, bu özellikler o kadar belirgindir.

Geçiş metallerinin tipik özellikleri şunlardır:

Oksidasyon durumları

Geçiş metali bileşiklerinin oksidasyon durumları : Sık görülen oksidasyon durumları, halka ile daha nadir ve enerjik olarak daha az elverişli olan dolu bir daire ile işaretlenmiştir.

Kalsiyum gibi grup II'nin elementleriyle karşılaştırıldığında , geçiş elementlerinin iyonları çok sayıda oksidasyon durumunda mevcuttur. Kalsiyum atomları sadece iki elektron verir, çünkü bu onlara asil bir gaz konfigürasyonu verir. Bu nedenle, + II oksidasyon durumundadırlar, oysa bir geçiş elemanı sekize kadar elektron yayabilir. Her iki grubun iyonlaşma entalpisine bakarsanız bunun nedenini görebilirsiniz. Bir çalışır kadar kalsiyum elektron çıkarmak için gerekli enerjidir düşüktür çıkarmak için dış altında elektron s yörünge. Ca 3+ , normalde oluşmayacak kadar yüksek bir iyonizasyon entalpisine sahiptir. Öte yandan vanadyum gibi geçiş elemanları, 3d ve 4s orbitalleri arasındaki küçük enerji farkı nedeniyle s ve d orbitalleri boyunca oldukça doğrusal olarak artan iyonlaşma entalpilerine sahiptir . Bu nedenle geçiş elemanları da çok yüksek oksidasyon sayılarıyla oluşur. Genel olarak, tamamen veya yarı dolu olan elektron konfigürasyonları tercih edilir.

Bir dönem boyunca belirli davranış kalıpları görülebilir:

  • 4. periyotta mangana kadar oksidasyon durumlarının sayısı artar ve sonra tekrar azalır. Bunun nedeni , çekirdekteki protonların daha güçlü çekilmesidir , bu da elektronların verilmesini zorlaştırır.
  • Düşük oksidasyon durumlarındaki elementler genellikle basit iyonlar olarak ortaya çıkar. Daha yüksek oksidasyon, bunlar genellikle kovalent gibi diğer elektronegatif elemanlarına bağlanan oksijen ya da flor genellikle, anyonların .

Maksimum oksidasyon durumları için doğrusal bir eğilim, yakın zamanda 6. dönemin geçiş metalleri için tahmin edildi. Lantandan osmiyuma maksimum oksidasyon seviyeleri kademeli olarak + III'den + VIII'e yükselir ve sonra tekrar doğrusal olarak cıva için oksidasyon seviyesi + IV'e düşer. 5d geçiş metal serisi için maksimum oksidasyon durumlarının bu tahmini, cıva için oksidasyon durumu + IV'ün HgF 4 olarak gösterilmesiyle doğrulanmıştır .

Oksidasyon durumuna bağlı özellikler:

  • Daha yüksek oksidasyon durumları, dönem boyunca daha az kararlı hale gelir.
  • Daha yüksek oksidasyon durumlarındaki iyonlar, iyi oksitleyici ajanlar iken, daha düşük oksidasyon durumlarındaki elementler, indirgeyici ajanlardır.
  • (2+) iyonları, dönemin başında güçlü indirgeyici maddeler olarak başlar ve daha sonra daha kararlı hale gelir.
  • Öte yandan (3+) iyonları kararlı bir şekilde başlar ve daha sonra daha iyi ve daha iyi oksitleyici maddeler haline gelir .

Katalitik aktivite

Geçiş metalleri iyi homojen veya heterojen katalizörlerdir , ör. B. demir, Haber-Bosch sürecinin katalizörüdür . Alkenlerin hidrojenasyonu için nikel ve platin kullanılır . Palladium (Pd), katalize edilmiş CC birleştirme reaksiyonları ( Suzuki , Heck , Stille vb.) İçin çok uygundur . Rodyum (Rh), iridyum (Ir) ve rutenyum (Ru) örn. B. prokiral moleküllerin asimetrik hidrojenasyonunda kullanılır . Çoğu durumda, fosfor bileşikleri burada stereo kontrol için ligandlar olarak kullanılır . En iyi bilinen ligandlar z'dir. B. BINAP , R. Noyori (2001 Nobel Ödülü), DIOP , Kagan , JosiPhos / WalPhos ve DuPhos . Bahsedilen tüm ligandların ortak yanı, iki dişli ve kenetleyici olmaları , yani ligandın iki fosfor atomunun metale aynı anda bağlanmasıdır.

Renkli bağlantılar

Soldan sağa: Suda (kırmızı) çözünmüş Co (NO 3 ) 2 ; K 2 Cr 2 O 7 (turuncu); K 2 CrO 4 (sarı); NiCl 2 (yeşil); CuSO 4 (mavi); KMnO 4 (mor)

Elektromanyetik radyasyonun frekansı değiştiğinde farklı renkler algılanabilir. Bir maddeyle temas ettikten sonra yansıtıldıktan , iletildikten veya soğurulduktan sonra ışığın farklı bileşiminden kaynaklanırlar - ayrıca remisyondan da söz edilir . Yapılarından dolayı, geçiş metalleri birçok farklı renkli iyon ve kompleks oluşturur. Aynı öğe için bile renkler farklıdır - ör. B. MnO 4 - (+7 oksidasyon durumunda Mn) mor bir bileşiktir, ancak Mn 2+ soluk pembedir. Cr (II) bileşikleri genellikle mavi, Cr (III) bileşikleri yeşil, Cr (VI) bileşikleri ise sarı ila turuncu renktedir. Karmaşık oluşum renklendirmede önemli bir rol oynayabilir. Ligandlar , d-kabuk üzerinde büyük bir etkisi vardır. Kısmen d elektronlarını çekerler ve onları daha yüksek ve daha düşük (enerji açısından) gruplara ayırırlar. Elektromanyetik radyasyon, yalnızca frekansı atomun iki enerji durumu arasındaki enerji farkına karşılık gelirse emilir ( E = hv formülü nedeniyle ) Işık bölünmüş d orbitalleri olan bir atoma çarptığında, bazı elektronlar daha yüksek duruma ( dd geçiş ). Kompleks olmayan bir iyonla karşılaştırıldığında, farklı frekanslar absorbe edilebilir ve bu nedenle farklı renkler gözlemlenebilir.

Bir kompleksin rengi şunlara bağlıdır:

  • metal iyonunun türü, daha doğrusu d orbitallerindeki elektron sayısı
  • metal iyonu etrafındaki ligandların düzenlenmesi ( karmaşık izomerler farklı renkler alabilir)
  • metal iyonu etrafındaki ligandların doğası. Ligandlar ne kadar güçlü olursa, iki bölünmüş 3 d grup arasındaki enerji farkı o kadar büyük olur .

3 boyutlu orbitaller tamamen dolu olduğundan ve bu nedenle hiçbir elektron kaldırılamayacağından, d-blok elementi çinko kompleksleri (kesinlikle bir geçiş elementi değildir) renksizdir.

Ayrıca bakınız

İnternet linkleri

Bireysel kanıt

  1. ↑ ilgili giriş geçiş metali . In: IUPAC Kimyasal Terminoloji Özeti (“Altın Kitap”) . doi : 10.1351 / goldbook.T06456 Sürüm: 2.3.1.
  2. ↑ Xuefang Wang, Lester Andrews, Sebastian Riedel, Martin Kaupp: Mercury bir Geçiş Metalidir: HgF4 için İlk Deneysel Kanıt ; Angew. Chem. 2007, doi : 10.1002 / anie.200703710 , Dr. Sebastian Riedel