전이금속의 성질

전이 금속은 부분적으로 d 궤도를 채운 요소로 정의됩니다. 그림 1과 같이 그룹 3-12의 d-block요소는 전환 요소입니다. 내부 전이 금속(란탄 및 액티니드)이라고도 하는 f-블록요소는 d 궤도가 f 궤도 전에 부분적으로 점유되기 때문에 이 기준을 충족시다.

그림 1: 정기표. 전이 금속은 주기표의 그룹 3-11에 있습니다. 내부 전환 금속은 테이블 본문 아래의 두 행에 있습니다.

d-블록요소는 첫 번째 전환 계열(Cu를 통한 요소 Sc), 두 번째 전환 계열(A를 통해 Ag를 통한 요소), 세 번째 전환 계열(요소 라 및 요소 Hthrough Au)으로 나뉩니다. 액티늄, Ac, 또한 Rg를 통해 Rf를 포함하는 네 번째 전환 시리즈의 첫 번째 멤버입니다.

f-블록요소는 란탄 계열(또는 란타노이드 시리즈)을 구성하는 루를 통한 요소 Ce와 액티니드 시리즈(또는 액티노이드 시리즈)를 구성하는 R을 통해 원소입니다. 란탄은 란탄 원소와 매우 유사하게 작동하기 때문에 전자 구성이 세 번째 전환 시리즈의 첫 번째 멤버가 되더라도 란탄 요소로 간주됩니다. 마찬가지로, actinium의 동작은 전자 구성이 네 번째 전환 시리즈의 첫 번째 멤버가 되지만 액티니드 시리즈의 일부임을 의미합니다.

전환 요소에는 다른 금속과 공통되는 많은 특성이 있습니다. 그들은 열과 전기를 잘 수행하는 거의 모든 단단하고 용융고체입니다. 그들은 쉽게 합금을 형성하고 안정적인 양이온을 형성하기 위해 전자를 잃게됩니다. 또한, 전이 금속은 중앙 금속 원자 또는 이온이 루이스 산으로 작용하고 하나 이상의 전자 쌍을 받아들이는 다양한 안정적인 협응 화합물을 형성한다. 많은 다른 분자와 이온은 루이스 기지역할을 하는 금속 센터에 외로운 쌍을 기증할 수 있습니다.

전환 요소의 속성

전이 금속은 광범위한 화학 적 행동을 보여줍니다. 일부 전이 금속은 강력한 환원제이며, 다른 금속은 반응성이 매우 낮습니다. 예를 들어, 란탄은 모두 안정적인 3+ 수성 양이온을 형성합니다. 이러한 산화를 위한 원동력은 Be 또는 Mg과 같은 알칼리성 지구 금속의 힘과 유사하며,²⁺ 및 Mg²⁺를 형성한다. 반면, 백금과 금과 같은 재료는 감소 가능성이 훨씬 높습니다. 산화에 저항하는 그들의 능력은 회로와 보석을 건설하는 데 유용한 재료로 만듭니다.

Cr^3+,Fe 3+ 및 Co^2+와같은가벼운 D블록 요소의 이온은 물에 안정된 다채로운 수화 이온을 형성합니다. 그러나 이온(Mo³⁺, Ru 3+ 및 Ir²⁺⁾바로 아래 의 이온은 불안정하며 공기 중의 산소와 쉽게 반응합니다. 무거운 d-블록요소에 의해 형성 된 간단하고 물 안정 이온의 대부분은 MoO₄^{2 −및} ReO_4와같은 옥시아넌스입니다^–.

루테늄, 오스뮴, 로듐, 이리듐, 팔라듐 및 백금은 백금 금속입니다. 어려움으로, 그들은 물에 안정 된 간단한 양이온을 형성하고, 두 번째 및 세 번째 전이 시리즈의 이전 원소와는 달리, 그들은 안정적인 옥시넌스를 형성하지 않습니다.

d– 및 f블록 요소는 모두 비금속과 반응하여 이진 화합물을 형성합니다. 난방이 종종 필요합니다. 이러한 원소는 할로겐과 반응하여 산화 상태에 이르는 다양한 할라이드를 형성합니다. 가열시 산소는 팔라듐, 백금, 은 및 금을 제외한 모든 전이 요소와 반응합니다. 이 후자의 금속의 산화물은 다른 반응제를 사용하여 형성 될 수 있지만 가열 시 분해됩니다. f-블록요소, 그룹 3의 요소 및 구리를 제외한 제1 전이 계열의 요소는 해당 염의 수소 가스 및 용액을 형성하는 산의 수성 용액과 반응합니다.

전이 금속은 광범위한 산화 상태를 가진 화합물을 형성할 수 있습니다. 제1 전환 시리즈의 요소중 일부 관찰된 산화 상태는 표 1에 도시된다. 첫 번째 전환 계열을 가로질러 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면 일반적인 산화 상태의 수가 처음에는 테이블 중간을 향해 최대값으로 증가한 다음 감소합니다. 테이블의 값은 일반적인 값입니다. 알려진 다른 값이 있으며 새 추가값을 합성할 수 있습니다. 예를 들어, 2014년에, 연구원은 이리듐 (+9)의 새로운 산화 상태를 합성에 성공했습니다.

표 1. 제1 전이 계열의 전이 금속은 다양한 산화 상태를 가진 화합물을 형성할 수 있다.

망간(첫 번째 전이 시리즈의 상반기)을 통한 원소 스캔디움의 경우, 가장 높은 산화 상태는 원자 포탄의 s와 d 궤도 모두에서 모든 전자를 상실하는 것에 해당한다. 티타늄(IV) 이온은 예를 들어 티타늄 원자가 2개의3d 와 2개의4s 전자를 분실할 때 형성됩니다. 이 가장 높은 산화 상태는 스칸듐, 티타늄 및 바나듐의 가장 안정적인 형태입니다. 그러나, 시리즈를 통해 계속됨에 따라 금속으로부터 모든 원자성 전자를 계속 제거하는 것은 불가능합니다. 철분은 +2에서 +6까지 산화 상태를 형성하는 것으로 알려져 있으며 철(II) 및 철(III)이 가장 일반적입니다. 시리즈의 초기 멤버의 요소는 공기에 의해 쉽게 산화 될 수 있지만, 첫 번째 전환 시리즈의 요소의 대부분은 물에 안정 2 + 또는 3 +의 충전이 온을 형성한다.

제2 및 제3 전이 시리즈의 요소는 일반적으로 첫 번째 계열의 요소보다 더 높은 산화 상태에서 더 안정적입니다. 일반적으로 원자 반경은 그룹 아래로 증가하여 두 번째 및 세 번째 시리즈의 이온이 첫 번째 시리즈보다 더 커진다. 핵에서 멀리 위치한 궤도에서 전자를 제거하는 것은 핵에 가까운 전자를 제거하는 것보다 쉽습니다. 예를 들어, 그룹 6의 구성원인 몰리브덴 및 텅스텐은 수성 용액에서 주로 +6의 산화 상태로 제한된다. 그룹의 가장 가벼운 멤버인 크롬은 물 속에서 안정적인 Cr³⁺ 이온을 형성하며, 공기가 없는 경우 안정적이지 않은 Cr^{2+ 이온이} 있습니다. 크롬에 대한 가장 높은 산화 상태를 가진 황화물은 Cr₂S_3이며Cr³⁺ 이온을 포함합니다. 몰리브덴과 텅스텐은 금속이 +4 및 +6의 산화 상태를 나타내는 황화물을 형성한다.

전이 금속에 의해 전시 되는 속성의 다양성은 그들의 복잡 한 valence 쉘 때문이다. 하나의 산화 상태가 일반적으로 관찰되는 대부분의 주요 그룹 금속과는 달리, 전이 금속의 원자 쉘 구조는 일반적으로 여러 가지 다른 안정적인 산화 상태에서 발생한다는 것을 의미한다. 또한, 이들 원소의 전자 전이는 가시전자스펙트럼에서 광자의 흡수와 일치하여 착색화합물로 이어질 수 있다. 이러한 동작으로 인해 전이 금속은 풍부하고 매혹적인 화학 작용을 나타낸다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 19.1 장 발생, 준비 및 전환 금속 및 그 화합물의 속성에서 적응됩니다.