obiective de învățare

recunoașteți semnificația dimensiunii Atomice și a tranzițiilor electronice în metalele de tranziție.

key Takeaways

puncte cheie

• culorile compușilor metalelor de tranziție se datorează două tipuri de tranziții electronice.datorită prezenței electronilor d nepereche, metalele de tranziție pot forma compuși paramagnetici.
• compușii Diamagnetici au electroni d care sunt împerecheați.
• metalele de tranziție sunt conductori de electricitate, posedă densitate ridicată și puncte de topire și fierbere ridicate.

termeni cheie

• conductor: ceva care poate transmite electricitate, căldură, lumină sau sunet.
• paramagnetic: materiale care sunt atrase de un câmp magnetic aplicat extern și formează câmpuri magnetice interne induse în direcția câmpului magnetic aplicat.
• feromagnetism: fenomenul prin care anumite substanțe pot deveni magneți permanenți atunci când sunt supuși unui câmp magnetic.
• diamagnetic: materiale care creează un câmp magnetic indus într-o direcție opusă unui câmp magnetic aplicat extern și, prin urmare, sunt respinse de câmpul magnetic aplicat.

culorile compușilor metalelor de tranziție: de la stânga la dreapta, soluții apoase de: Co(NO3)2 (Roșu); K2Cr2O7 (portocaliu); K2CrO4 (galben); NiCl2 (turcoaz); CuSO4 (albastru); KMnO4 (violet).

tranziții de transfer de sarcină

un electron poate sări de la un orbital predominant ligand la un orbital predominant metalic, dând naștere unei tranziții ligand-metal charge-transfer (LMCT). Acestea pot apărea cel mai ușor atunci când metalul se află într-o stare de oxidare ridicată. De exemplu, culoarea ionilor cromat, dicromat și permanganat se datorează tranzițiilor LMCT. În fiecare caz, metalele (Cr și Mn) au stări de oxidare de +6 sau mai mari.

o tranziție de transfer de sarcină metal-ligand (MLCT) va fi cel mai probabil atunci când metalul este într-o stare de oxidare scăzută și ligandul este ușor redus.

D-D tranziții

într-o tranziție d-d, un electron sare de la un d-orbital la altul. În complexele metalelor de tranziție, orbitalii d nu au toate aceeași energie. Modelul de divizare a orbitalilor d poate fi calculat folosind teoria câmpului de cristal. Gradul de despicare depinde de metalul particular, de starea sa de oxidare și de natura liganzilor.

în complexele centrosimetrice, cum ar fi complexele octaedrice, tranzițiile d-d sunt interzise. Complexele tetraedrice au o culoare ceva mai intensă, deoarece amestecarea orbitalilor d și p este posibilă atunci când nu există un centru de simetrie, deci tranzițiile nu sunt tranziții D-D pure.

unele tranziții d-d sunt rotire interzise. Un exemplu apare în complexele octaedrice, cu spin înalt de mangan (II) în care toți cei cinci electroni au rotiri paralele. Culoarea acestor complexe este mult mai slabă decât în complexele cu tranziții permise de spin. De fapt, mulți compuși de mangan(II) apar aproape incolori.

compușii metalelor de tranziție sunt paramagnetici atunci când au unul sau mai mulți electroni d nepereche. În complexele octaedrice cu între patru și șapte electroni d, sunt posibile atât stările de spin înalt, cât și cele de spin scăzut. Complexele tetraedrice ale metalelor de tranziție, cum ar fi 2−, sunt de spin înalt, deoarece despicarea câmpului de cristal este mică. Aceasta înseamnă că energia care trebuie câștigată în virtutea faptului că electronii se află în orbitalii cu energie mai mică este întotdeauna mai mică decât energia necesară pentru împerecherea rotirilor.

Paramagnetic vs. Diamagnetic

unii compuși sunt diamagnetici. În acest caz, toți electronii sunt împerecheați. Feromagnetismul apare atunci când atomii individuali sunt paramagnetici și vectorii de spin sunt aliniați paralel unul cu celălalt într-un material cristalin. Fierul metalic este un exemplu de material feromagnetic care implică un metal de tranziție. Anti-feromagnetismul este un alt exemplu de proprietate magnetică care rezultă dintr-o aliniere particulară a rotirilor individuale în stare solidă.

feromagnetism: Un magnet din alnico, un aliaj de fier. Feromagnetismul este teoria fizică care explică modul în care materialele devin magneți.

după cum sugerează și numele, Toate metalele de tranziție sunt metale și conductori de electricitate. În general, metalele de tranziție posedă o densitate ridicată și puncte de topire ridicate și puncte de fierbere. Aceste proprietăți se datorează legăturii metalice de către electronii d delocalizați, ducând la coeziune care crește odată cu numărul de electroni împărțiți. Cu toate acestea, metalele din grupul 12 au puncte de topire și fierbere mult mai mici, deoarece sub–cochilii d complete împiedică lipirea d-D. De fapt, mercurul are un punct de topire de -38,83 int c (-37,89 Int F) și este un lichid la temperatura camerei.

metale de tranziție și dimensiunea atomică

în ceea ce privește dimensiunea atomică a metalelor de tranziție, există puține variații. De obicei, atunci când se deplasează de la stânga la dreapta peste tabelul periodic, există o tendință de scădere a razei atomice. Cu toate acestea, în metalele de tranziție, care se deplasează de la stânga la dreapta, există o tendință de creștere a razei atomice care se nivelează și devine constantă. În elementele de tranziție, numărul de electroni crește, dar într-un mod particular. Numărul de electroni crește într-o perioadă, astfel, există mai multă atracție a acestor electroni către nucleu. Cu toate acestea, cu electronii d, există o repulsie electron−electron adăugată. De exemplu, în crom, există o promovare a unuia dintre electronii 4s la jumătate umple subnivelul 3d; repulsiile electron-electron sunt mai mici și dimensiunea atomică este mai mică. Opusul este valabil pentru ultima parte a rândului.

tabelul Periodic al elementelor: această imagine reprezintă dimensiunea razelor atomice. Rețineți dimensiunea metalelor de tranziție.