بازنگری سطح شیمی – فلزات انتقالی

فلزات واسطه یا عناصر انتقالی به گروه های 3 تا 12 در جدول تناوبی تعلق دارند، به استثنای لانتانیدها و اکتینیدها که دارای خواص تناوبی خاص خود هستند.

برخلاف سایر عناصر، فلزات واسطه رفتارهای پیچیده تری از نظر پیکربندی الکترونی خود دارند و تشخیص آنها نسبتاً دشوارتر است.

بسیاری از پیکربندی های الکترون ساده و قابل درک هستند. شما به راحتی می توانید در مورد واکنش نسبی آنها با عناصر دیگر پیش بینی کنید. شما همچنین می توانید به راحتی با نگاه کردن به پوسته بیرونی و تجزیه و تحلیل چگونگی به دست آوردن یا از دست دادن الکترون در واکنش های شیمیایی، ببینید که آنها چه نوع پیوندهایی با عناصر خاص تشکیل می دهند.

از سوی دیگر، تجزیه و تحلیل پیکربندی الکترونی عناصر انتقالی بسیار دشوارتر است.

هنگامی که با عناصر و ترکیبات دیگر تعامل دارند، رفتار پیچیده‌تری از خود نشان می‌دهند. به خواندن ادامه دهید تا در مورد الگوی پیکربندی الکترونی آنها و خواص فلزات واسطه بیاموزید.

چه چیزی عناصر انتقالی را تعریف می کند؟

به استثنای لانتانیدها و اکتینیدها، عناصر انتقالی به گروه های 3 تا 12 در جدول تناوبی تعلق دارند.

همه آنها خواص فلزی دارند، به همین دلیل است که به عنوان فلزات واسطه نیز شناخته می شوند. گروه های 3-12 نیز به عنوان دسته بندی می شوند عناصر d-block زیرا پوسته فرعی آنها دارای بالاترین سطح انرژی است، یک لایه فرعی d.

نمودار جدول تناوبی

خواص فلزی عناصر انتقالی شامل نقاط جوش بالا و هدایت الکتریکی است. با این حال، آنها به اندازه فلزات در گروه های 1 و 2 واکنش پذیر نیستند. برخی از فلزات متعلق به عناصر انتقالی غیر فعال و نسبتاً کمیاب هستند. موارد آشناتر مانند نقره، طلا و پلاتین نیز بسیار ارزشمند هستند.

ترکیبات تشکیل شده توسط فلزات واسطه به دلیل طیف گسترده ای از رنگ های زنده متمایز هستند. به عنوان مثال ترکیبات فلزات واسطه که در آب محلول هستند رنگ های روشن تولید می کنند. این به این دلیل اتفاق می افتد که نور مرئی طیفی که از ذرات محلول عبور می کند توسط اوربیتال های d در سطوح مختلف انرژی جذب می شود. امواج نور جذب نشده آنهایی هستند که رنگ های موجود در محلول ها را تولید می کنند.

در اینجا چند نمونه از ترکیبات فلزات واسطه وجود دارد که هنگام حل شدن در آب رنگ های متمایزی تولید می کنند:

  • نیترات کبالت (II) – رنگ مایل به قرمز
  • دی کرومات پتاسیم – نارنجی
  • کرومات پتاسیم – زرد
  • نیکل (II) کلرید – رنگ سبز آبی (فیروزه ای)
  • سولفات مس (II) – آبی دریایی
  • پرمنگنات پتاسیم – بنفش (سرخابی)

الگوی پیکربندی الکترونی فلزات انتقالی چیست؟

عناصر انتقالی به بلوک d تعلق دارند زیرا پوسته فرعی آنها دارای بالاترین سطح انرژی است که یک لایه فرعی d است. از آنجا، می توانید ببینید که چرا عناصر رفتار متفاوتی دارند.

برخی از عناصر، مانند طلا، یک لایه فرعی d کاملاً پر دارند. پیکربندی الکترون طلا را می توان به صورت نوشتاری [Xe] 4f14 5d10 6 ثانیه1. این باعث عدم واکنش و پایداری آن می شود. لایه فرعی d می تواند حداکثر 10 الکترون را در خود جای دهد.

هنگام بازنگری فلزات واسطه در شیمی سطح A، فقط باید با آن آشنا باشید پیکربندی های الکترونی از 10 عنصر ردیف اول عناصر d-block. هر یک از این عناصر نشان دهنده گروهی از عناصر است که خواص بسیار مشابهی دارند.

شما به راحتی می توانید پیکربندی الکترون را فقط با افزودن یک الکترون به لایه های فرعی سه بعدی بنویسید. شما با اسکاندیم شروع می کنید، با پیکربندی الکترونی:

1s22 ثانیه22p63s23p64s23 بعدی1

سپس با روی، که یک زیر پوسته سه بعدی کاملاً پر دارد، به پایان می‌رسانید:

1s22 ثانیه22p63s23p64s23 بعدی10

اما دو استثنا برای این الگو وجود دارد: مس و کروم. مس دارای پیکربندی الکترونی است از 1s22 ثانیه22p63s23p64s13 بعدی5 در حالی که کروم دارای پیکربندی الکترونی است از 1s22 ثانیه22p63s23p64s13 بعدی10.

همانطور که می بینید، 4s-subshell قبل از 3d-subshell فقط نیمه پر شده است. در این عناصر، اوربیتال‌های انرژی پایین‌تر فقط به نصف پر می‌شوند تا به نفع پر شدن کامل اوربیتال‌های انرژی بالاتر باشد.

خواص فلزات واسطه چیست؟

درست مانند سایر عناصر، فلزات واسطه دارای تناوب هستند از چپ به راست. به طور کلی، این بدان معنی است که خواص فیزیکی و شیمیایی آنها به تدریج با حرکت از چپ به راست تغییر می کند.

الکترون های موجود در لایه بیرونی اتم های ردیف دوم و سوم عناصر دارای اثرات محافظ ضعیفی هستند. این منجر به افزایش بار هسته ای موثر می شود، زیرا تعداد پروتون ها در حال افزایش است.

در نتیجه سپر اتمی ضعیف و بار قوی قوی هسته ای، با عبور از ردیف از چپ به راست برای ردیف دوم و سوم عناصر، روندهای زیر را می توان مشاهده کرد:

  • شعاع اتمی کاهش می یابد
  • انرژی یونیزاسیون افزایش می یابد
  • الکترونگاتیوی افزایش می یابد
  • عناصر کمتر فلزی می شوند

این روند تا زمانی ادامه می یابد که به کلسیم در گروه 2 یا فلزات قلیایی خاکی برسید. یک شکست ناگهانی در روندها توسط اولین سری انتقال به نمایش گذاشته شده است. این عناصر دارای خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار مشابهی هستند، به همین دلیل است که می توانیم آنها را در یک گروه طبقه بندی کنیم. شباهت های این عناصر تا حدی با این واقعیت توضیح داده می شود که آنها تفاوت های نسبتا کمی در بار هسته ای موثر خود دارند.

برخی از خواصی که در میان فلزات واسطه رایج است هستند:

  • نسبت زیاد بین بار و شعاع اتم ها
  • عناصر دارای چگالی بالا و سخت هستند
  • آنها در مقایسه با سایر فلزات دارای نقطه ذوب و جوش بالایی هستند
  • بسیاری از ترکیباتی که آنها تشکیل می دهند معمولاً پارامغناطیس هستند
  • عناصر حالت های اکسیداسیون متفاوتی دارند
  • ترکیبات و محلول های رنگ روشن توسط عناصر تشکیل می شوند
  • ترکیبات آنها خواص کاتالیزوری قوی دارند
  • آنها مجتمع های پایدار را تشکیل می دهند

کاربردهای کاتالیزوری فلزات واسطه چیست؟

فلزات واسطه کاتالیزورهای عالی برای موارد مختلف هستند واکنش های شیمیایی. سطوح فلزات واسطه می توانند به عنوان محل واکنش عمل کنند. واکنش‌دهنده‌ها را می‌توان بر روی آنها جذب کرد و سپس بعد از واکنش‌ها جذب شد. آنها همچنین می توانند حالت اکسیداسیون خود را برای ایجاد پیوند با واکنش دهنده ها تغییر دهند و انرژی فعال سازی کمتری را برای انجام واکنش ها فراهم کنند.

برخی از اقدامات کاتالیزوری مهم فلزات واسطه عبارتند از:

  • اهن: در فرآیند هابر برای تولید آمونیاک در مقیاس صنعتی استفاده می شود.
  • اکسید وانادیوم: این به عنوان یک کاتالیزور برای تولید تری اکسید گوگرد و اسید سولفوریک استفاده می شود.
  • نیکل: این در هیدروژنه کردن آلکن ها، شکستن پیوندهای آنها برای تشکیل آلکان بسیار مفید است.

برای اطلاعات بیشتر در مورد منابع شیمی سطح A برای کمک به شما در بازنگری و برای اطلاعات در مورد مطالعه سطح A، ما را بررسی کنید مرکز منابع سطح شیمی.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *