métal de transition

Dans la chimie , le métal de transition terme (parfois aussi appelé un élément de transition) a deux significations possibles:

• On se réfère communément à ne importe quel élément dans le du bloc d du tableau périodique , y compris le zinc , le cadmium et le mercure . Cela correspond à des groupes de 3 à 12 sur le tableau périodique .

• Plus strictement, UICPA définit un métal de transition comme "un élément dont l'atome a une sous-couche d incomplète, ou qui peut donner lieu à des cations avec une sous-couche d incomplète." Selon cette définition, le zinc , le cadmium et le mercure sont exclus des métaux de transition, tels qu'ils ont une configuration d ^10. Seules quelques espèces transitoires de ces éléments qui laissent ions avec une sous-couche d partiellement remplie ont été formés, et le mercure (I) se produit seulement comme Hg ²⁺ _2, qui ne fait pas strictement un ion seul avec un sous-shell partiellement rempli, et donc ces trois éléments sont incompatibles avec cette dernière définition. Ils font ions de forme avec un état d'oxydation 2+, mais celles-ci conservent la configuration 4 d ^10. Element 112 peut également être exclu bien que ses propriétés d'oxydation sont peu susceptibles d'être observés en raison de sa nature radioactive. Cette définition correspond à des groupes 3 à 11 du tableau périodique.

La première définition est simple et a été utilisée traditionnellement. Cependant, de nombreuses propriétés intéressantes des éléments de transition en tant que groupe sont le résultat de leurs sous-couches d partiellement remplies. Tendances périodiques dans le bloc de d (métaux) de transition sont moins prévalent que dans le reste du tableau périodique. En traversant une période, la valence ne change pas, de sorte que l'électron est ajouté à un atome va à la coque intérieure, pas coque extérieure, le renforcement du bouclier.

Les (au sens large) des métaux de transition sont les éléments 40 chimiques 21 à 30, 39 à 48, 71 à 80 et 103 à 112. Le nom vient du passage de leur position dans le tableau périodique des éléments. Dans chacune des quatre périodes au cours desquelles ils se produisent, ces éléments représentent l'addition successive d'électrons à la d orbitales atomiques des atomes. De cette manière, les métaux de transition constituent la transition entre les deux groupes d'éléments et groupe 13 éléments.

Propriétés

Éléments de transition ont tendance à avoir élevé résistance à la traction, la densité et de fusion et d'ébullition points. Comme pour de nombreuses propriétés des métaux de transition, cela est dû à la capacité de l'orbite à électrons d délocaliser dans le réseau métallique. Dans les substances métalliques, les électrons partagés entre plusieurs noyaux, plus le métal.

Il ya plusieurs propriétés caractéristiques communes des éléments de transition:

• Ils forment souvent colorés composés.
• Ils peuvent avoir une variété de différents états d'oxydation .
• Au moins un de leurs composés a une sous-couche d-électrons incomplètes.
• Ils sont souvent de bons catalyseurs .
• Ils sont de couleur bleu argenté à la température ambiante (sauf le cuivre et l'or ).
• Ils sont des solides à température ambiante (à l'exception du mercure ).
• Ils forment ions complexes (ions aqua-inclus).
• Ils sont souvent paramagnétique.

États d'oxydation variables

Par opposition à une groupe et le groupe deux métaux, ions des éléments de transition peuvent avoir plusieurs états d'oxydation stables, car ils peuvent perdre des électrons d sans pénalité énergétique élevé. Le manganèse, par exemple 4 s a deux électrons et cinq électrons de 3 d, qui peuvent être enlevés. Perte de tous ces électrons conduit à un état d'oxydation +7. osmium et ruthénium composés sont couramment trouvé seul dans stables 8 états d'oxydation, qui est parmi les plus élevés pour les composés isolables.

Ce tableau montre certains des états d'oxydation présents dans les composés des éléments de métaux de transition.
Un cercle plein représente un état d'oxydation commun, et un anneau représente une (moins énergiquement favorable) état d'oxydation inférieur commun.

Certains modèles dans l'état d'oxydation apparaissent dans la période d'éléments de transition:

• Le nombre d'états d'oxydation de chaque ion augmente jusqu'à Mn, après quoi ils diminuent. Plus tard, métaux de transition ont une plus forte attraction entre les protons et les électrons (car il ya plus de chaque présent), qui serait alors besoin de plus d'énergie pour extraire les électrons.
• Lorsque les éléments sont dans des états d'oxydation inférieurs, ils peuvent être trouvés sous forme d'ions simples. Toutefois, des métaux de transition à états d'oxydation supérieurs sont généralement liés de manière covalente à des éléments électronégatifs tels que l'oxygène ou un atome de fluor, formant ions polyatomiques tels que chromate, vanadate, ou permanganate.

Autres propriétés en ce qui concerne la stabilité des états d'oxydation:

• Ions dans des états d'oxydation plus élevés ont tendance à faire de bons agents oxydants, tandis que les éléments aux états d'oxydation faibles deviennent agents réducteurs.
• Les 2+ ions à travers la période commencent aussi forte agents réducteurs et de devenir plus stable.
• Les ions 3+ commencent stable et deviennent plus oxydant dans la période.

L'activité catalytique

Les métaux de transition forment bonne homogène ou des catalyseurs hétérogènes, par exemple le fer est le catalyseur de la Procédé Haber. Vanadium (V) de l'oxyde est utilisé pour la procédé de contact, le nickel est utilisé pour fabriquer la margarine et le platine est utilisé pour accélérer la fabrication de l'acide nitrique . En effet, ils sont capables de former de nombreux états d'oxydation, et en tant que tels, sont capables de former de nouveaux composés au cours d'une réaction fournissant une voie alternative avec une énergie d'activation globale plus faible.

Composés colorés

De gauche à droite, les solutions aqueuses de: Co (NO _{3) 2} (rouge); K ₂ Cr ₂ O ₇ (orange); K ₂ CrO ₄ (jaune); NiCl ₂ (vert); CuSO ₄ (bleu); KMnO ₄ (violet).

On observe la couleur comme fréquences de rayonnement électromagnétique variant dans la région visible du spectre électromagnétique. Différentes couleurs résultent de la composition modifiée de lumière après qu'il a été réfléchi, transmis ou absorbé après avoir heurté une substance. En raison de leur structure, les métaux de transition forment de nombreux ions et des complexes colorés. La couleur varie même entre les différents ions d'un seul élément - MnO ₄ ^- (Mn l'état d'oxydation 7+) est un composé violet, alors que Mn ²⁺ est rose pâle.

Coordination par ligands peuvent jouer un rôle dans la détermination de la couleur dans un composé de transition, en raison de changements dans l'énergie des orbitales d. Ligands supprimer dégénérescence des orbitales et les diviser en groupes d'énergie supérieurs et inférieurs. L'écart énergétique entre les orbitales d'énergie inférieure et supérieure détermine la couleur de la lumière qui est absorbée, en tant que rayonnement électromagnétique est absorbé seulement se il a une énergie correspondant à cet écart. Quand un ion ligaturé absorbe la lumière, certains des électrons sont promus à une énergie plus élevée orbitale. Puisque la lumière de fréquence différente est absorbé, différentes couleurs sont respectées.

La couleur d'un complexe est fonction:

• la nature de l'ion métallique, en particulier le nombre d'électrons dans les orbitales d
• l'agencement des ligands autour de l'ion métallique (par exemple isomères géométriques peuvent afficher différentes couleurs)
• la nature des ligands entourant l'ion métallique. Plus les ligands alors plus la différence d'énergie entre la scission haute et basse trois groupes d.

L'ion complexe formé par l'élément zinc d bloc (bien que pas strictement un élément de transition) est incolore, parce que les orbitales 3d sont pleins - pas d'électrons peuvent se déplacer jusqu'à le groupe supérieur.