határtalan kémia
fizikai tulajdonságok és Atomméret
a részlegesen töltött d alhéj miatt az átmeneti fémek számos egyedi tulajdonsággal rendelkeznek.
tanulási célok
felismerik az atomméret és az elektronikus átmenetek jelentőségét az átmeneti fémekben.
Key Takeaways
Key Points
- az átmeneti fémvegyületek színei kétféle elektronikus átmenetnek köszönhetők.
- páratlan d elektronok jelenléte miatt az átmeneti fémek paramágneses vegyületeket képezhetnek.
- a diamágneses vegyületek d-elektronokkal rendelkeznek, amelyek mindegyike párosítva van.
- az átmeneti fémek a villamos energia vezetői, nagy sűrűségű, magas olvadáspontú és forráspontú.
Key Terms
- karmester: valami, ami képes villamos energiát, hőt, fényt vagy hangot továbbítani.
- paramágneses: olyan anyagok, amelyeket egy külsőleg alkalmazott mágneses mező vonz, és amelyek belső, indukált mágneses mezőket képeznek az alkalmazott mágneses mező irányában.
- ferromagnetizmus: az a jelenség, amelynek során bizonyos anyagok állandó mágnesekké válhatnak, amikor mágneses mezőnek vannak kitéve.
- diamágneses: olyan anyagok, amelyek indukált mágneses mezőt hoznak létre egy külsőleg alkalmazott mágneses mezővel ellentétes irányban, ezért az alkalmazott mágneses mező taszítja őket.
Átmeneti Fém Tulajdonságok
több tulajdonságok által megosztott az átmeneti elemek, amelyek nem találhatók meg más elemeket, amelyek következtében a részben kitöltött d subshell. Ezek közé tartozik a vegyületek képződése, amelyek színe a D-D elektronikus átmeneteknek köszönhető, valamint számos paramágneses vegyület kialakulása a páratlan d elektronok jelenléte miatt. Az átmeneti sorozatú fémvegyületek színe általában két fő típus elektronikus átmenetének köszönhető: a töltésátviteli átmenetek és a d-D átmenetek.
az átmeneti fémvegyületek színei: balról jobbra, vizes oldatai: Co(no3)2 (piros); K2Cr2O7 (narancssárga); k2cro4 (sárga); NiCl2 (türkiz); CuSO4 (kék); KMnO4 (lila).
Charge Transfer Transitions
egy elektron átugorhat egy túlnyomórészt ligand orbitális pályáról egy túlnyomórészt fém orbitálisra, ami ligand-to-metal charge-transfer (LMCT) átmenetet eredményez. Ezek a legegyszerűbben akkor fordulhatnak elő, ha a fém magas oxidációs állapotban van. Például a szín a kromát, dikromát, permanganát ionok miatt lmct átmenetek. A fémek (Cr és Mn) oxidációs állapota minden esetben +6 vagy magasabb.
a fém-ligandum töltés transzfer (MLCT) átmenet lesz a legvalószínűbb, ha a fém alacsony oxidációs állapotban van, és a ligandum könnyen csökkenthető.
d – D átmenetek
egy D-d átmenetben egy elektron ugrik egyik d-orbitáról a másikra. Az átmeneti fémek komplexeiben a d pályák nem mindegyike azonos energiával rendelkezik. A D-pályák felosztásának mintája kristálymező-elmélet segítségével számítható ki. A felosztás mértéke függ az adott fémtől, oxidációs állapotától, valamint a ligandumok jellegétől.
centrosimmetriás komplexekben, például oktaéderes komplexekben a d-d átmenetek tilosak. A tetraéderes komplexek valamivel intenzívebb színűek, mivel a D és p pályák keverése akkor lehetséges, ha nincs szimmetria központ, így az átmenetek nem tiszta d – D átmenetek.
néhány d – D átmenet spin tiltott. Példa erre a mangán(II) oktaéderes, nagy spin komplexeiben, amelyekben mind az öt elektron párhuzamos pörgetéssel rendelkezik. Az ilyen komplexek színe sokkal gyengébb, mint a spin-megengedett átmenetekkel rendelkező komplexeknél. Valójában sok mangán(II) vegyület szinte színtelen.
az átmeneti fémvegyületek paramagnetikusak, ha egy vagy több páratlan d elektronjuk van. A négy-hét d elektronnal rendelkező oktaéderes komplexekben mind a magas spin, mind az alacsony spinállapotok lehetségesek. Tetraéderes átmeneti fém komplexek, mint például a 2 -, nagy spin, mert a kristálymező felosztása kicsi. Ez azt jelenti, hogy az alacsonyabb energiájú pályákon lévő elektronok által nyerendő energia mindig kevesebb, mint a pörgetések párosításához szükséges energia.
paramágneses vs. Diamágneses
egyes vegyületek diamágneses. Ebben az esetben az összes elektron párosul. A ferromágnesesség akkor fordul elő, amikor az egyes atomok paramagnetikusak, és a spinvektorok kristályos anyagban egymással párhuzamosan helyezkednek el. A fémes vas példa egy ferromágneses anyagra, amely átmeneti fémet tartalmaz. Az anti-ferromagnetizmus egy másik példa egy mágneses tulajdonságra, amely az egyes pörgetések szilárd állapotban történő összehangolásából ered.
Ferromagnetism: Egy Alnico-ból készült mágnes, egy vasötvözet. A ferromagnetizmus a fizikai elmélet, amely elmagyarázza, hogyan válnak az anyagok mágnesekké.
ahogy a neve is sugallja, az összes átmeneti fém a villamos energia fémje és vezetője. Általában az átmeneti fémek nagy sűrűségű, magas olvadáspontú és forráspontú. Ezek a tulajdonságok a delokalizált d elektronok fémes kötésének köszönhetők, ami kohézióhoz vezet, ami a megosztott elektronok számával növekszik. A 12. csoportba tartozó fémek azonban jóval alacsonyabb olvadás-és forráspontokkal rendelkeznek, mivel teljes d-alhéjaik megakadályozzák a d – D kötést. Valójában a higany olvadáspontja -38,83 °C (-37,89 °F), szobahőmérsékleten folyadék.
átmeneti fémek és Atomméret
az átmeneti fémek atommérete tekintetében kevés a variáció. Általában, ha balról jobbra haladunk az időszakos táblán, az atomsugár csökkenésének tendenciája van. Azonban az átmenet Fémek, mozgó balról jobbra, van egy tendencia a növekvő atomsugár, amely szinteket le, és állandóvá válik. Az átmeneti elemekben az elektronok száma növekszik, de egy bizonyos módon. Az elektronok száma növekszik egy időszakon keresztül, így ezeknek az elektronoknak a magja felé nagyobb a húzódása. A d-elektronok esetében azonban van néhány hozzáadott elektron-elektron repulzió. Például a krómban a 4S elektronok egyikének támogatása a 3D alszint felére töltődik; az elektron-elektron visszaverődése kisebb, az atomméret pedig kisebb. Az ellenkezője igaz a sor utóbbi részére.
Periodic table Of elements: This image represent atomic radii size. Vegye figyelembe az átmeneti fémek méretét.