过渡金属

(重定向自過渡金屬

过渡元素(英語:Transition element)是指元素周期表中位於d区化學元素,由於它們皆為金屬元素,因此也稱過渡金屬(英語:Transition metal)。一般来说,过渡元素包括312族一共十个元素,有時也包括f区内过渡元素

“过渡元素”这一名词首先由门捷列夫提出,用于代表8910三族元素(合稱VIIIB族)。他认为从碱金属(1族)到7族是一个“週期”,11族卤素(17族)又是一个,那么夹在两个周期之间的元素就有过渡的性质。而現今雖然過渡金屬这个词还在使用,但已和原本的意思不同。

同一个周期的过渡金属元素称为一个过渡系,第456周期的元素分别属于第过渡系。

族→ 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
第一過渡系 21
Sc

44.96
22
Ti

47.87
23
V

50.94
24
Cr

52.00
25
Mn

54.94
26
Fe

55.84
27
Co

58.93
28
Ni

58.69
29
Cu

63.55
30
Zn

65.38
第二過渡系 39
Y

88.91
40
Zr

91.22
41
Nb

92.91
42
Mo

95.95
43
Tc

[97]
44
Ru

101.1
45
Rh

102.9
46
Pd

106.4
47
Ag

107.9
48
Cd

112.4
第三過渡系 71
Lu

175.0
72
Hf

178.5
73
Ta

180.9
74
W

183.8
75
Re

186.2
76
Os

190.2
77
Ir

192.2
78
Pt

195.1
79
Au

197.0
80
Hg

200.6
第四過渡系 103
Lr

[266]
104
Rf

[267]
105
Db
𨧀
[268]
106
Sg
𨭎
[269]
107
Bh
𨨏
[270]
108
Hs
𨭆
[271]
109
Mt

[278]
110
Ds

[281]
111
Rg

[282]
112
Cn

[285]

圖解:

  卤素
  待確認化學特性

標準狀況下,序號綠色者為氣體;序號藍色者為液體;序號黑色者為固體;序號灰色者為未知相態

性质

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过渡金属大多具有未充满的价殼层d轨道。过渡金属基於十八電子規則,性质与週期表的其他元素有明显差别。

过渡金属具有明亮的光澤,且為良好的電及熱導體。大多質地堅硬且強度高,並且具有高沸點。由於其不成對的d電子,大多數过渡金属及其化合物都具有強順磁性

由于这一区很多元素的电子构型中都有不少单电子(锰这一族尤为突出,為d5构型),较容易失去,所以这些金属都有可变价态,具有多种可稳定存在的氧化態离子,形成的溶液化合物大多具有豐富多變的色彩。过渡金属最高可以显+7()、+8()甚至+9(氧化态,前者由于单电子的存在,后者由于能级太高,价电子结合的较为松散。高氧化态主要存在于這些金属的酸根酰基中(如:VO43−钒酸根,VO2+钒(V)酰基)。

对于第一过渡系,高氧化态離子经常是强氧化剂,并且它们都能形成有还原性的低价金属离子,例如鉻酸根過錳酸根鐵酸根等。对于二、三过渡系,由于原子半径大、价电子能量高的原因,低氧化态很难形成,其高氧化态也没有氧化性。由于镧系收缩現象的影響,第二、三过渡系的同族元素具有相近的原子半径和高度相似的性质。

由于空的d轨道的存在,过渡金属很容易形成配合物。金属元素采用混成軌域接受电子以达到1618價电子的稳定状态。当配合物需要价殼层d轨道参与杂化时,d轨道上的电子就会发生重排,有些元素重排后可以使电子完全成对,这类物质称为反磁性物质。相反,当价层d轨道不需要重排,或重排后还有单电子时,生成的配合物就是顺磁性的。

大多数过渡金属都是以氧化物硫化物化合態的形式存在于地壳中,只有鉑族金屬等几种貴金屬元素具有天然存在的游離態单质

最典型的过渡金属是410族。靠近主族3族內過渡元素大多只有單一的穩定价态:+3价。而11族12族两族元素的价殼层d轨道為充满狀態,它們有时并不看作是d區过渡金属[1],此时這两族合称ds区元素11族元素能形成配合物,但由于d10构型太稳定,最高只能达到+3。12族元素只有有可变价态,而的性質基本上就是主族金属[2]

参考文献

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  1. ^ Jensen, William B. The Place of Zinc, Cadmium, and Mercury in the Periodic Table (PDF). Journal of Chemical Education. 2003, 80 (8): 952–961 [2019-12-14]. Bibcode:2003JChEd..80..952J. doi:10.1021/ed080p952. (原始内容存档 (PDF)于2012-05-08). 
  2. ^ 存档副本. [2020-04-20]. (原始内容存档于2020-11-27). 

参见

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