1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
1 | H | Hei | |||||||||||||||||
2 | Li | Fi | B | VS | NU | O | F | Născut | |||||||||||
3 | n / A | Mg | Al | da | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
4 | K | Aceasta | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Sau | Cu | Zn | Ga | GE | As | Vezi | Fr | Kr | |
5 | Rb | Sr. | Da | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | În | Sn | Sb | Tu | Eu | Xe | |
6 | Cs | Ba |
* |
Citit | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | La | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | La | Rn |
7 | Pr | Ra |
* * |
Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt. | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | |||||||||||||||||||
* |
La | Acest | Relatii cu publicul | Nd | P.m | Sm | A avut | Doamne | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | |||||
* * |
Ac | Th | Pa | U | Np | Ar putea | A.m | Cm | Bk | Cf | Este | Fm | Md | Nu | |||||
Li | Metale alcaline | ||||||||||||||||||
Fi | Metale alcalino-pământoase | ||||||||||||||||||
La | Lantanide | ||||||||||||||||||
Ac | Actinide | ||||||||||||||||||
Sc | Metale de tranziție | ||||||||||||||||||
Al | Metale slabe | ||||||||||||||||||
B | Metaloizi | ||||||||||||||||||
H | Nemetale | ||||||||||||||||||
F | Halogen | ||||||||||||||||||
Hei | gaze nobile | ||||||||||||||||||
Mt. | Natura chimică necunoscută |
Un metal de tranziție , sau un element de tranziție , este, conform definiției IUPAC , „un element chimic ai cărui atomi au o sub- coajă electronică d incompletă sau care pot forma cationi a căror sub- coajă electronică d este incompletă”. Această definiție corespunde elementelor care împărtășesc un set de proprietăți comune. La fel ca toate metalele , sunt buni conductori ai electricității . Sunt solide la temperatura și presiunea normale , cu o densitate și o temperatură de topire mai mari. Cel mai adesea au proprietăți catalitice remarcabile, atât în forma lor atomică, cât și în forma lor ionică. Ele pot forma o largă varietate de ionice specii într - o gamă largă de stări de oxidare , datorită diferenței mici de energie între aceste diferite stări de oxidare, care dă naștere unor complexe divers colorate datorită diverselor stări de oxidare. Tranzițiilor electronice din cadrul incomplet d substrat. De asemenea, sunt capabili să formeze numeroși compuși paramagnetici sub efectul unor electroni nepereche din substratul d .
Definiția IUPAC conduce la clasificarea ca metale de tranziție a elementelor din grupele 3 - 11 din tabelul periodic - incluzând majoritatea lantanidelor și actinidelor - în timp ce elementele din grupa 12 - zinc 30 Zn, cadmiu 48 Cd, mercur 80 Hg și copernicium 112 Cn - sunt excluse: acestea din urmă formează de fapt legături cu electronii sub-coajei lor n , unde n este numărul perioadei , lăsând sub-coaja lor ( n - 1) d completă, cu 10 electroni. În practică, și pentru comoditate, manualele și un număr mare de lucrări includ elementele grupului 12 printre metalele de tranziție, deși nu îndeplinesc definiția IUPAC, ceea ce face posibilă asimilarea metalelor de tranziție la elementele blocului d cu excepția lantanidelor și actinidelor ; acestea din urmă, care îndeplinesc majoritatea definiției IUPAC, sunt uneori denumite metale de tranziție interne , dar în general nu sunt prezentate ca metale de tranziție.
În a 6- a perioadă , mercurul formal aparținând familiei metalelor de tranziție ar putea fi stabilit prin existența unui compus în starea superioară de oxidare 2, mobilizând în același timp cel puțin un electron din stratul 5 d . Acesta este exact cazul fluorurii de mercur (IV) HgF 4, în starea de oxidare +4, observată în 2007 într-o matrice criogenică de neon și argon la 4 K ; totuși, acest compus nu a fost observat în anul următor în timpul unui experiment similar, în timp ce unii autori subliniază că, fiind observabil numai în condiții de neechilibru , nu ar fi foarte reprezentativ pentru chimia acestui element, care ar trebui, prin urmare, să fie considerat un slab. metal . În cea de-a 7- a perioadă , coperniciul 112 Cn ar da probabil un metal de tranziție, datorită efectelor orbitalului de stabilizare relativist 7s în detrimentul orbitalelor 6d: ionul Cn 2+ ar avea astfel o configurație [Rn] 5f 14 6d 8 7s 2 , deci cu un substrat 6d incomplet. În soluție apoasă , ar fi în starea de oxidare +2 sau chiar +4.
Distribuția elementelor blocului d în diferitele familii de elemente chimice poate fi rezumată prin următorul tabel:
Metalele de tranziție sunt elemente ale blocului d care umplu treptat o sub-coajă electronică d după o sub- coajă s saturată, conform regulii lui Klechkowski . Această regulă explică configurația electronică a puțin peste 80% din elementele chimice; restul de 20% sau cam așa se găsesc tocmai printre metalele de tranziție, lantanide și actinide : acesta este cazul primelor două elemente din grupa 6 și primele trei din grupa 11 , pentru care o configurație de tip s 1 d 5 sau s 1 d 10 este energetic mai favorabil decât configurația de tip s 2 d 4 sau s 2 d 9 ; această configurație specială este, de asemenea, observată pentru anumite elemente adiacente grupurilor 6 și 11; configurația electronică exactă în starea fundamentală a metalelor de tranziție din perioada a șaptea ( transactinide ) rămâne prea puțin înțeleasă pentru a caracteriza astfel de excepții:
Element |
Masa atomică |
topire Temperatura |
Temperatura de fierbere |
volumul masei |
Raza atomică |
Configurare electronică |
Energie de ionizare |
Electronegativitate ( Pauling ) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Scandiu | 44.955908 (5) u | 1541 ° C | 2.836 ° C | 2,985 g · cm -3 | 162 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 1 | 633,1 kJ · mol -1 | 1,36 |
Titan | 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 |
Vanadiu | 50.9415 (1) u | 1.910 ° C | 3.407 ° C | 6,0 g · cm -3 | 134 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 3 | 650,9 kJ · mol -1 | 1,63 |
Crom | 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 |
Mangan | 54.938044 u | 1246 ° C | 2.061 ° C | 7,21 g · cm -3 | 127 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 5 | 717,3 kJ · mol -1 | 1,55 |
Fier | 55.845 (2) u | 1538 ° C | 2.862 ° C | 7,874 g · cm -3 | 126 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 6 | 762,5 kJ · mol -1 | 1,83 |
Cobalt | 58.933194 u | 1495 ° C | 2.927 ° C | 8,90 g · cm -3 | 125 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 7 | 760,4 kJ · mol -1 | 1,88 |
Nichel | 58.6934 (4) u | 1.455 ° C | 2.730 ° C | 8,908 g · cm -3 | 124 pm | [ Ar ] 4s 2 3d 8 sau 4s 1 3d 9 (**) | 737,1 kJ · mol -1 | 1,91 |
Cupru | 63.546 (3) u | 1.085 ° C | 2.562 ° C | 8,96 g · cm -3 | 128 pm | [ Ar ] 4s 1 3d 10 (*) | 745,5 kJ · mol -1 | 1,90 |
Itriu | 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 |
Zirconiu | 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 |
Niobiu | 92.90637 u | 2477 ° C | 4.744 ° C | 8,57 g · cm -3 | 146 pm | [ Kr ] 5s 1 4d 4 (*) | 652,1 kJ · mol -1 | 1.6 |
Molibden | 95,95 (1) u | 2.623 ° C | 4.639 ° C | 10,28 g · cm -3 | 139 pm | [ Kr ] 5s 1 4d 5 (*) | 684,3 kJ · mol -1 | 2.16 |
Technetium | [98] | 2.157 ° C | 4265 ° C | 11 g · cm -3 | 136 pm | [ Kr ] 5s 2 4d 5 | 702 kJ · mol -1 | 1.9 |
Ruteniu | 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 |
Rodiu | 102.90550 u | 1.964 ° C | 3.695 ° C | 12,41 g · cm -3 | 134 pm | [ Kr ] 5s 1 4d 8 (*) | 719,7 kJ · mol -1 | 2.28 |
Paladiu | 106,42 (1) u | 1.555 ° C | 2.963 ° C | 12,023 g · cm -3 | 137 pm | [ Kr ] 4d 10 (*) | 804,4 kJ · mol -1 | 2.20 |
Argint | 107.8682 (2) u | 962 ° C | 2.162 ° C | 10,49 g · cm -3 | 144 pm | [ Kr ] 5s 1 4d 10 (*) | 731,0 kJ · mol -1 | 1,93 |
Hafniu | 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 |
Tantal | 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 |
Tungsten | 183,84 (1) u | 3422 ° C | 5.930 ° C | 19,25 g · cm -3 | 139 pm | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 4 | 770 kJ · mol -1 | 2.36 |
Reniu | 186.207 (1) u | 3.186 ° C | 5630 ° C | 21,02 g · cm -3 | 137 pm | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 5 | 760 kJ · mol -1 | 1.9 |
Osmiu | 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 |
Iridiu | 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 |
Platină | 195.084 (9) u | 1768 ° C | 3.825 ° C | 21,45 g · cm -3 | 139 pm | [ Xe ] 6s 1 4f 14 5d 9 (*) | 870 kJ · mol -1 | 2.28 |
Aur | 196.966569 u | 1064 ° C | 1.948 ° C | 19,30 g · cm -3 | 144 pm | [ Xe ] 6s 1 4f 14 5d 10 (*) | 890,1 kJ · mol -1 | 2,54 |
Rutherfordium | [267] | 2.100 ° 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 orbitalii electronice ale metalelor de tranziție joacă un rol mult mai important decât ( n - 1) p și n s orbitalii , deoarece acesta din urmă rămâne aproximativ constantă pe o perioadă de timp ce primul se umple treptat. Aceste d orbitali sunt responsabile pentru magnetice proprietățile acestor elemente, varietatea lor stări de oxidare și culorile asociate lor diferiți compuși ionici . Pe de altă parte, electronii de valență ai elementelor de tranziție din aceeași perioadă păstrează aproximativ aceeași configurație de la un grup la altul, ceea ce explică asemănarea puternică a proprietăților metalelor de tranziție de-a lungul aceleiași perioade.
Spre deosebire de primele două grupuri de pe tabelul periodic ( metale alcaline și metale alcalino-pământoase ), metalele de tranziție (în special grupurile 4-11) pot forma ioni cu o mare varietate de stări de oxidare . Metalele alcalino-pământoase precum calciul sunt stabile în starea de oxidare +2, în timp ce un metal de tranziție poate adopta grade de oxidare de la -3 la +8. Putem înțelege motivul prin studierea potențialelor de ionizare ale elementelor celor două familii . Energia necesară pentru a îndepărta un electron din calciu este redusă până când unul începe să îndepărteze electronii de sub cei doi electroni ai sub-cochiliei sale 4s. De fapt, Ca 3+ are o astfel de energie de ionizare încât nu există în mod natural. Pe de altă parte, cu un element precum vanadiul , observăm o creștere liniară a energiei de ionizare între orbitalele s și d , care se datorează diferenței de energie foarte mică dintre sub-cochilii 3d și 4s. Astfel, un element precum manganul , cu o configurație [Ar] 4s 2 3d 5 , poate pierde șapte electroni și ajunge la starea de oxidare +7, în timp ce ruteniul și osmiul ajung în mod obișnuit la starea de oxidare. +8:
Unele tendințe în proprietățile metalelor de tranziție pot fi observate pe o perioadă:
Având în vedere varietatea lor mare de stări de oxidare și, prin urmare , configurațiile electronice , metalele de tranziție formează compuși cu cele mai variate culori. Întregul spectru vizibil este acoperit, culoarea unui anumit element depinzând și de starea sa de oxidare: astfel manganul în starea de oxidare +7 este purpuriu ( permanganat de potasiu ) în timp ce ionul Mn 2+ este roz pal.
Coordonarea unui ligand este capabilă să modifice nivelurile de energie ale d orbitalilor și , prin urmare , culoarea compușilor cu un metal de tranziție dată.
Factorii care determină culoarea unui complex sunt:
Metalele de tranziție sunt toate metale care conduc electricitatea și unele au o toxicitate ridicată sau chiar foarte mare. Sub formă de particule contribuie la poluarea aerului .
Metalele de tranziție au, în general, o densitate ridicată , precum și o temperatură ridicată de topire și vaporizare , cu excepția celor din grupa 12, care dimpotrivă au un punct de topire destul de scăzut: mercurul este astfel lichid peste −38, 8 ° C și coperniciul ar putea chiar să fie gazos la temperatura camerei. Aceste proprietăți provin din capacitatea electronilor substratului d de a se delocaliza în rețeaua metalică. În substanțele metalice, cu cât numărul de electroni împărțiți între nuclee este mai mare, cu atât coeziunea metalului este mai mare.
Anumite metale de tranziție formează buni catalizatori omogeni și eterogeni (posibil în nanoparticule sau sub formă coloidală). De exemplu, fierul este un catalizator în Haber proces , nichel și platină sunt utilizate în hidrogenarea de alchene .
Grupul de platină constituie un set important de metale de tranziție cu proprietăți remarcabile, care le fac catalizatori excelenți pentru aplicații strategice.
Metalele de tranziție, ca catalizatori, contribuie la producerea de sulfați în nori și unele smoguri (umed și iarnă, în prezența NO2 și fără a parcurge traseul fotochimic care necesită lumina soarelui).
Ele pot fi utilizate în compoziția semiconductoarelor
Metalele de tranziție de origine antropogenă sunt dispersate pe scară largă în mediul terestru și acvatic de către industrie, de diferite activități umane (pansarea aurului de exemplu), de convertoarele catalitice (metale din grupul platinei) și de avioane. Unii chelatori se atașează preferențial la unele dintre aceste metale, pot ajuta la tratarea otrăvirii sau la curățarea solurilor sau a sedimentelor.
„ Element de tranziție: un element al cărui atom are un sub-shell d incomplet sau care poate da naștere la cationi cu un sub-shell incomplet.” "
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Hei | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Fi | B | VS | NU | O | F | Născut | |||||||||||||||||||||||||
3 | n / A | Mg | Al | da | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Aceasta | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Sau | Cu | Zn | Ga | GE | As | Vezi | Fr | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr. | Da | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | În | Sn | Sb | Tu | Eu | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Acest | Relatii cu publicul | Nd | P.m | Sm | A avut | Doamne | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Citit | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | La | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | La | Rn | ||
7 | Pr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Ar putea | A.m | Cm | Bk | Cf | Este | Fm | Md | Nu | 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 |
Metale alcaline |
Pământ alcalin |
Lantanide |
Metale de tranziție |
Metale slabe |
metal- loids |
Non metale |
gene halo |
Gazele nobile |
Elemente neclasificate |
Actinide | |||||||||
Superactinide |