Właściwości fizyczne i wielkość atomowa

ze względu na częściowo wypełnione podszczepy d, metale przejściowe posiadają szereg unikalnych właściwości.

właściwości metali przejściowych

istnieje wiele właściwości wspólnych dla elementów przejściowych, które nie występują w innych elementach, które wynikają z częściowo wypełnionej podpowłoki D. Należą do nich powstawanie związków, których kolor jest spowodowany przejściami elektronicznymi d-d oraz powstawanie wielu związków paramagnetycznych z powodu obecności niesparowanych elektronów D. Kolor w przejściach-szeregowe związki metali jest zwykle spowodowany przejściami elektronicznymi dwóch głównych typów: przejściami ładunkowo-transferowymi i przejściami d-D.

Kolory związków metali przejściowych: od lewej do prawej, roztwory wodne: Co(NO3)2 (Czerwony); K2Cr2O7 (pomarańczowy); K2CrO4 (żółty); NiCl2 (turkusowy); CuSO4 (niebieski); KMnO4 (fioletowy).

przejścia transferu ładunku

elektron może przeskoczyć z orbitalu głównie ligandowego do orbitalu głównie metalowego, dając początek przejściu z ligandu do metalu (LMCT). Te mogą najłatwiej wystąpić, gdy metal jest w wysokim stanie utleniania. Na przykład kolor jonów chromianu, dichromianu i nadmanganianu wynika z przejść LMCT. W każdym przypadku metale (Cr i Mn) mają stany utleniania +6 lub wyższe.

przeniesienie ładunku metalu na ligand (MLCT) nastąpi najprawdopodobniej, gdy metal jest w stanie niskiego utleniania, a ligand jest łatwo zredukowany.

przejścia d-d

w przejściu D-D elektron przeskakuje z jednego orbitalu d do drugiego. W kompleksach metali przejściowych orbitale d nie mają tej samej energii. Wzór podziału orbitali d można obliczyć za pomocą teorii pola kryształowego. Zakres podziału zależy od konkretnego metalu, jego stanu utleniania i charakteru ligandów.

w kompleksach centrosymetrycznych, takich jak kompleksy oktaedryczne, przejścia d-d są zabronione. Kompleksy czworościenne mają nieco bardziej intensywny kolor, ponieważ mieszanie orbitali d I p jest możliwe, gdy nie ma środka symetrii, więc przejścia nie są czystymi przejściami d-D.

niektóre przejścia d-d są zabronione. Przykład występuje w ośmiościanowych, wysokospinowych kompleksach manganu (II), w których wszystkie pięć elektronów ma równoległe spiny. Kolor takich kompleksów jest znacznie słabszy niż w kompleksach z przejściami spinowymi. W rzeczywistości wiele związków manganu (II) wydaje się niemal bezbarwnych.

związki metali przejściowych są paramagnetyczne, gdy mają jeden lub więcej niesparowanych elektronów D. W kompleksach oktaedrycznych z od czterech do siedmiu elektronów d możliwe są zarówno Stany wysokiego spinu, jak i niskiego spinu. Tetraedryczne kompleksy metali przejściowych, takie jak 2−, mają wysoki spin, ponieważ rozszczepienie pola kryształów jest małe. Oznacza to, że energia uzyskiwana z powodu elektronów znajdujących się na orbitalach o niższej energii jest zawsze mniejsza niż energia potrzebna do sparowania spinów.

Paramagnetyka vs. Diamagnetyczne

niektóre związki są diamagnetyczne. W tym przypadku wszystkie elektrony są sparowane. Ferromagnetyzm występuje, gdy pojedyncze atomy są paramagnetyczne, a wektory spinu są wyrównane równolegle do siebie w materiale krystalicznym. Żelazo metaliczne jest przykładem materiału ferromagnetycznego z udziałem metalu przejściowego. Anty-ferromagnetyzm jest kolejnym przykładem własności magnetycznej wynikającej ze szczególnego wyrównania pojedynczych spinów w stanie stałym.

Ferromagnetyzm: Magnes wykonany z alnico, stopu żelaza. Ferromagnetyzm to teoria fizyczna, która wyjaśnia, w jaki sposób materiały stają się magnesami.

jak wynika z nazwy, Wszystkie metale przejściowe są metalami i przewodnikami elektryczności. Ogólnie rzecz biorąc, metale przejściowe mają wysoką gęstość i wysokie temperatury topnienia i wrzenia. Właściwości te są spowodowane wiązaniem metalicznym przez zdelokalizowane elektrony d, co prowadzi do spójności, która wzrasta wraz z liczbą współdzielonych elektronów. Jednak metale z grupy 12 mają znacznie niższe temperatury topnienia i wrzenia, ponieważ ich pełne podwarstwy d zapobiegają wiązaniu d-D. W rzeczywistości rtęć ma temperaturę topnienia -38,83 °c (-37,89 °F) i jest cieczą w temperaturze pokojowej.

metale przejściowe i wielkość atomowa

w odniesieniu do wielkości atomowej metali przejściowych, istnieje niewielka zmienność. Zazwyczaj, gdy przesuwa się od lewej do prawej po układzie okresowym, istnieje tendencja zmniejszania się promienia atomowego. Jednak w metalach przejściowych, poruszających się od lewej do prawej, Istnieje trend zwiększania promienia atomowego, który wyrównuje się i staje się stały. W elementach przejściowych liczba elektronów wzrasta, ale w szczególny sposób. Liczba elektronów wzrasta przechodząc przez okres, w ten sposób, jest więcej przyciągania tych elektronów w kierunku jądra. Jednakże, w przypadku elektronów d, istnieje pewne dodatkowe odpychanie elektronowo-elektronowe. Na przykład w chromie występuje promocja jednego z elektronów 4s do połowy wypełnienia podpoziomu 3d; odpychanie elektron-elektron jest mniejsze, a rozmiar atomowy mniejszy. Przeciwieństwo jest prawdziwe dla drugiej części rzędu.

układ okresowy pierwiastków: Ten obraz przedstawia promienie atomowe. Zwróć uwagę na wielkość metali przejściowych.