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Metal de transição

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Em química , o metal de transição prazo (às vezes também chamado de elemento de transição) tem dois significados possíveis:

  • Mais estritamente, IUPAC define um metal de transição como "um elemento cujo átomo tem um d sub-shell incompleta, ou que podem dar origem a cátions com uma d sub-shell incompleta." Por esta definição, zinco , cádmio , e mercúrio são excluídos os metais de transição, uma vez que têm uma configuração de d 10. Apenas algumas espécies transientes destes elementos que deixam os iões com uma subcamada d parcialmente cheio ter sido formado, e mercúrio (I), só ocorre como Hg 2+ 2, que não faz estritamente um ião solitária com uma subcamada, parcialmente cheio, e, portanto, esses três elementos são incompatíveis com a última definição. Eles fazem íons de formulário com um estado de oxidação 2+, mas estes mantêm a configuração 10 4 d. O elemento 112 também pode ser excluída, embora suas propriedades de oxidação não são susceptíveis de ser observado devido à sua natureza radioativa. Esta definição corresponde a grupos de 3 a 11 na tabela periódica.

A primeira definição é simples e tem sido tradicionalmente usado. No entanto, muitas propriedades interessantes dos elementos de transição como grupo, são o resultado de suas parcialmente cheios d subshells. Tendências periódicas no bloco d (metais de transição) são menos prevalecente do que no resto da tabela periódica. Indo através de um período, a valência não muda, de modo que o electrão sendo adicionado a um átomo de vai para o invólucro interior, não invólucro exterior, o reforço do escudo.

Os (vagamente definidas) metais de transição são os elementos químicos 40 21 a 30, de 39 a 48, 71 a 80, e 103 a 112. A transição nome vem da sua posição na tabela periódica dos elementos. Em cada um dos quatro períodos em que ocorrem, estes elementos representam a adição sucessiva de electrões para a d orbitais atómicas dos átomos. Desta forma, os metais de transição representar a transição entre dois elementos do grupo e grupo 13 elementos.

Grupo 3 (III-B) 4 (IV B) 5 (VB) 6 (VI B) 7 (VII B) 8 (VIII B) 9 (VIII-B) 10 (VIII B) 11 (IB) 12 (II-B)
Período 4 Sc 21 Ti 22 V 23 Cr 24 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 Cu 29 Zn 30
Período 5 Y 39 Zr 40 Nb 41 Mo 42 Tc 43 Ru 44 Rh 45 Pd 46 Ag 47 Cd 48
Período de 6 La 57 Hf 72 Ta 73 W 74 Re 75 Os 76 Ir 77 Pt 78 Au 79 Hg 80
Período 7 Ac 89 Rf 104 Db 105 Sg 106 Bh 107 Hs 108 Mt 109 Ds 110 Rg 111 Uub 112

Propriedades

Elementos de transição tendem a ter alta resistência à tracção, de densidade e de fusão e de ebulição pontos. Tal como acontece com muitas propriedades de metais de transição, isto é devido à capacidade d 'electrões orbitais deslocalizar dentro da estrutura do metal. Em substâncias metálicas, as mais electrões partilhados entre os núcleos, quanto mais forte o metal.

Existem várias propriedades características comuns de elementos de transição:

  • Eles muitas vezes formam coloridos compostos.
  • Eles podem ter uma variedade de diferentes estados de oxidação .
  • Pelo menos um dos seus compostos tem uma subcamada incompleta electrões d.
  • Elas são muitas vezes bons catalisadores .
  • Eles são azul-prateado à temperatura ambiente (exceto cobre e ouro ).
  • Eles são sólidos à temperatura ambiente (com excepção de mercúrio ).
  • Eles formam íons complexos (íons do aqua incluído).
  • Eles são frequentemente paramagnético.

Estados de oxidação variáveis

Ao contrário de grupo 1 e grupo 2 metais, iões dos elementos de transição pode ter vários estados de oxidação estáveis, uma vez que eles podem perder elétrons d sem um alto penalidade energético. Manganês, por exemplo, tem dois s quatro electrões e cinco electrões d 3, que podem ser removidos. Perda de todos esses elétrons leva a um estado de oxidação +7. ósmio e rutênio compostos são comumente encontrados sozinho no estábulo oito estados de oxidação, que está entre os mais elevados para compostos isoláveis.

Esta tabela mostra alguns dos estados de oxidação encontrados em compostos de elementos de metais de transição.
Um círculo sólido representa um estado de oxidação comum, e um anel representa um grupo (menos energeticamente favorável) estado de oxidação menos comum.

Certos padrões em estado de oxidação surgir ao longo do período de elementos de transição:

  • O número de estados de oxidação de cada ião Mn aumenta até, após o que eles diminuem. Metais de transição posteriores têm uma atração forte entre prótons e elétrons (uma vez que existem mais de cada presente), que, em seguida, seria necessário mais energia para remover os elétrons.
  • Quando os elementos estão em estados de oxidação mais baixos, que pode ser encontrado como iões simples. No entanto, os metais de transição em estados de oxidação mais elevados são geralmente ligado covalentemente a eletronegativo elementos como oxigênio ou flúor, formando íons poliatómicos como cromato, vanadato, ou permanganato.

Outras propriedades no que diz respeito à estabilidade dos estados de oxidação:

  • ?ons em estados de oxidação mais elevados tendem a fazer bons agentes oxidantes, enquanto elementos em estados de oxidação baixos tornam-se agentes redutores.
  • Os 2+ em todo o período de começar tão forte agentes redutores e se torna mais estável.
  • Os 3+ iniciar estável e tornar-se mais oxidante em todo o período.

A actividade catalítica

Os metais de transição formam bom ou homogénea catalisadores heterogéneos, por exemplo ferro é o catalisador para a Processo Haber. O vanádio (V) é usado para o óxido de a processo de contacto, o níquel é usado para fazer a margarina e de platina é utilizado para acelerar a produção de ácido nítrico . Isto é porque eles são capazes de formar numerosos estados de oxidação, e, como tal, são capazes de formar novos compostos durante uma reacção proporcionando um percurso alternativo com uma energia de activação global inferior.

Compostos coloridos

Da esquerda para a direita, soluções aquosas de: Co (NO 3) 2 (vermelho); K 2 Cr 2 O 7 (cor de laranja); K 2 CrO 4 (amarela); NiCl 2 (verde); CuSO4 (azul); KMnO 4 (roxo).

Observamos cor como variando frequências de radiação electromagnética na região visível do espectro eletromagnético. As cores diferentes resultar a partir da composição de luz alterado depois de ter sido reflectido, transmitido ou absorvida depois de bater uma substância. Devido à sua estrutura, os metais de transição e formar muitos iões complexos de cores diferentes. A cor varia mesmo entre os diferentes iões de um elemento único - MnO 4 - (Mn no estado de oxidação 7+) é um composto púrpura, enquanto que Mn 2+ é pálido-cor de rosa.

Coordenação por ligantes pode desempenhar um papel na determinação da cor em um composto de transição, devido a alterações na energia das orbitais d. Ligandos remover degenerescência das orbitais e dividi-las em grupos de energia mais elevados e mais baixos. A diferença de energia entre os orbitais de energia mais baixos e mais altos irão determinar a cor da luz que é absorvida, a radiação electromagnética é apenas absorvido se tem uma energia correspondente a essa fenda. Quando um íon ligado absorve a luz, alguns dos elétrons são promovidos a uma energia superior orbital. Desde que a luz é absorvida freqüência diferente, cores diferentes são observados.

A cor de um complexo depende:

  • a natureza do ião de metal, especificamente o número de electrões nas orbitais d
  • o arranjo dos ligandos ao redor do ião metálico (por exemplo isômeros geométricos pode exibir cores diferentes)
  • a natureza dos ligandos em torno do ião metálico. Quanto mais forte os ligantes, em seguida, maior a diferença de energia entre a divisão de alta e baixa três grupos d.

O íon complexo formado pelo elemento zinco d bloco (embora não seja estritamente um elemento de transição) é incolor, porque os orbitais 3d estão cheios - não há elétrons são capazes de mover-se para o grupo maior.

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