Переходный металл: свойства и список

Элементы в периодической таблице часто делятся на четыре категории: элементы основной группы, переходные металлы, лантаноиды и актиноиды. В основные элементы группы включают активные металлы в двух колонках по крайней левой части таблицы Менделеева и металлов, полуметаллов и неметаллов в шести колонках на крайней правой. Эти переходные металлы являются металлическими элементами, которые выступают в качестве своего рода моста или перехода между частями сторонами периодической таблицы.

Что это такое

Из всех групп химических элементов переходные металлы могут быть наиболее сложными для идентификации, потому что существуют различные мнения относительно того, что именно туда должно быть включено. Согласно одному из определений, к ним относят любые вещества с частично заполненной d-электронной подоболочкой (обиталью). Это описание относится к группам с 3-й по 12-ю в периодической таблице, хотя элементы f-блока (лантаноиды и актиноиды, расположенные ниже основной части периодической таблицы) также являются переходными металлами.

Их название связано с именем английского химика Чарльза Бери, который использовал его в 1921 году.

Место в периодической таблице

Переходными являются все металлы рядов, расположенных в группах от IB до VIIIB периодической таблицы:

• с 21-го (скандий) по 29-й (медь);
• с 39-го (иттрий) по 47-й (серебро);
• с 57-го (лантан) до 79-го (золото);
• с 89-го (актиний) до 112-й (коперник).

Последняя группа включает лантаноиды и актиноиды(так называемые f-элементы, которые представляют собой их особую группу, все остальные относятся к d-элементам).

Переходные металлы: список

Перечень этих элементов представлен:

• скандием;
• титаном;
• ванадием;
• хромом;
• марганцем;
• железом;
• кобальтом;
• никелем;
• медью;
• цинком;
• иттрием;
• цирконием;
• ниобием;
• молибденом;
• технецием;
• рутением;
• родием;
• палладием;
• серебром;
• кадмием;
• гафнием;
• танталом;
• вольфрамом;
• рением;
• осмием;
• иридием;
• платиной;
• золотом;
• ртутью;
• резерфодием;
• дубнием;
• сиборгием;
• борием;
• хассием;
• мейтнерием;
• дармштадтием;
• рентгением;
• унунбием.

Группа лантаноидов представлена:

• лантаном;
• церием;
• празеодимом;
• неодимом;
• прометием;
• самарием;
• европием;
• гадолинием;
• тербием;
• диспрозием;
• гольмием;
• эрбием;
• тулием;
• иттербием;
• лютецием.

Актиноиды представлены:

• актинием;
• торием;
• протактинием;
• ураном;
• нептунием;
• плутонием;
• америцием;
• кюрием;
• берклием;
• калифорнием;
• эйнштейнием;
• фермием;
• менделевием;
• нобелием;
• лоуренсием.

Особенности

В процессе образования соединений атомы металлов могут использоваться как валентные s- и p-электроны, так и d-электроны. Поэтому d-элементы в большинстве случаев характеризуются переменной валентностью, в отличие от элементов главных подгрупп. Это свойство обуславливает их способность к образованию комплексных соединений.

Наличие определенных свойств обуславливает название этих элементов. Все переходные металлы ряда являются твердыми с высокими температурами плавления и кипения. При перемещении слева направо по периодической таблице пять d-орбиталей становятся более заполненными. Их электроны слабо связаны, что способствует высокой электропроводности и податливости переходных элементов. Им свойственна также низкая энергия ионизации (она требуется при удалении электрона от свободного атома).

Химические свойства

Переходные металлы проявляют широкий спектр состояний окисления или положительно заряженных форм. В свою очередь, они позволяют переходным элементам образовывать много различных ионных и частично ионных соединений. Образование комплексов приводит к расщеплению d-орбиталей на два энергетических подуровня, что позволяет многим из них поглощать определенные частоты света. Таким образом, образуются характерные окрашенные растворы и соединения. Эти реакции иногда усиливают относительно низкую растворимость некоторых соединений.

Переходные металлы характеризуются высокой электропроводностью и теплопроводностью. Они податливы. Обычно образуют парамагнитные соединения из-за неспаренных d-электронов. Также им свойственна высокая каталитическая активность.

Следует также отметить, что существует некоторая полемика о классификации элементов на границе между основной группой и элементами переходного металла в правой части таблицы. Этими элементами являются цинк (Zn), кадмий (Cd) и ртуть (Hg).

Проблемы систематизации

Разногласия относительно того, следует ли классифицировать их как относящиеся к основной группе или переходные металлы, свидетельствуют о том, что различия между этими категориями не ясны. Между ними есть определенное сходство: они выглядят как металлы, они податливы и пластичны, они проводят тепло и электричество и образуют положительные ионы. Тот факт, что двумя лучшими проводниками электричества являются переходный металл (медь) и элемент, относящийся к основной группе (алюминий), показывает степень, в которой физические свойства элементов двух этих групп перекрываются.

Сравнительная характеристика

Существуют также различия между основными и переходными металлами. Например, последние являются более электроотрицательными, чем представители основной группы. Поэтому они с большей вероятностью образуют ковалентные соединения.

Другое различие между металлами основной группы и переходными металлами можно увидеть в формулах соединений, которые они образуют. Первые имеют тенденцию образовывать соли (такие как NaCl, Mg 3 N 2 и CaS), в которых достаточно только отрицательных ионов, чтобы уравновесить заряд на положительных ионах. Переходные металлы образуют аналогичные соединения, такие как FeCl₃, HgI₂ или Cd (OH)₂. Однако они чаще, чем металлы основной группы, образуют комплексы, такие как FeCl4- , HgI₄2- и Cd (ОН)₄2-, имеющие избыточное количество отрицательных ионов.

Еще одно отличие между основной группой и ионами переходных металлов заключается в легкости, с которой они образуют стабильные соединения с нейтральными молекулами, такими как вода или аммиак.