ГлавнаяХимияПереходные металлы

Химия - это просто

Популярно о химии
Что такое химия
Периодическая таблица:
· · Атомы 1(Ia) группы
· · Атомы 2(IIa) группы
· · Атомы 13(IIIa) группы
· · Атомы 14(IVa) группы
· · Атомы 15(Va) группы
· · Атомы 16(VIa) группы
· · Атомы 17(VIIa) группы
· · Атомы 18(0) группы
· · Переходные металлы
ОБЩАЯ ХИМИЯ
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Онлайн тесты по ЕГЭ

Атомы переходных элементов (металлов)


К переходным элементам относят d- и f-элементы - у которых электроны заполняют d- и f-орбитали (см. Электронная структура атомов).

Классификация химических элементов по строению их атомов

Элементы переходной группы в Периодической таблице Д. И. Менделеева расположены в побочных подгруппах больших периодов, как бы вклиниваясь между s- и p-элементами (см. рисунок выше) - отсюда, собственно, и получилось название элементов группы.

На начало 21 столетия наука знала 68 переходных элементов:

Максимальное число d- (10) и f-элементов (14) в группах обусловлено тем фактом, что d-подуровень содержит 5 d-орбиталей, каждая из которых может вместить два электрона (всего 10); соответственно f-подуровень содержит 7 f-орбиталей, на которых может максимально разместиться 14 электронов (подробнее см. Таблицу электронных конфигураций атомов химических элементов по периодам).

Главное отличие от s- и p-элементов, у которых заполняется внешний энергетический уровень, заключается в том, что у d- и f-элементов происходит заполнение внутренних подуровней (d- и f-подуровней соответственно). Поскольку все переходные элементы являются металлами, то данную группу еще называют "переходными металлами".

d-элементы характеризуются медленным возрастанием атомных радиусов с увеличением кол-ва электронов. Большинство d-элементов проявлют степень окисления +2 (на внешнем энергетическом уровне у большинства переходных элементов находится по два s-электрона). Но, поскольку у переходных элементов в образовании химических связей могут принимать участие d- и f-электроны предпоследнего энергетического уровня, переходные металлы могут проявлять гораздо большее число степенй окисления, например, рутений от 0 до +8 (высшие степени окисления переходные элементы проявляют с наиболее электроотрицательными элементами: хлором, фтором, кислородом).

Наиболее распространенные степени окисления переходных металлов соответствуют атомам с максимально устойчивыми электронными конфигурациями, которыми являются d0, d5, d10, например, Zn2+(d10) более устойчив в отличие от Fe2+(d6).

В низших степенях окисления d-элементы проявляют основные свойства - Mn(OH)2, в средних - амфотерные - Mn(OH)4; в высших - кислотные HMNO4.

В группах переходных элементов с увеличением атомного номера металлические свойства элементов ослабляются, энергия ионизации возрастает, уменьшаются восстановительные свойства, что объясняется медленным увеличением атомных радиусов в группах и ростом зарядов ядер атомов, вследствие чего валентные электроны более сильно притягиваются к ядру.

Все d-элементы обладают высокой каталитической активностью, хорошей электропроводимостью, им присущи магнитные свойства. Химические свойства d-элементов существенно отличаются от свойств s- и p-элементов по причине наличия d-орбитали, что объясняет наличие большого числа степень окисления d-элементов.

Подгруппа меди (Ib)

Элемент Cu Ag Au
Порядковый номер 29 47 79
Атомная масса (относительная) 63,546 107,8682 196,96655
Плотность (н.у.), г/см3 8,92 10,5 19,3
tпл, °C 1083,4 961,93 1064,18
tкип, °C 2567 2212 2856
Энергия ионизации, кДж/моль 745 730 889
Электронная формула [Ar]3d104s1 [Kr]4d105s1 [Xe]4f145d106s1
Электроотрицательность (по Поллингу) 1,90 1,93 2,54

Электронные формулы инертных газов:

В 11 группу (Ib) входят медь (Cu), серебро (Ag), золото (Au).

Отличительность особенностью элементов подгруппы меди является полностью заполненный предвнешний энергетический d-подуровень (на внешнем s-подуровне находится один неспаренный электрон), что обусловливает невысокую химическую активность элементов данной подгруппы и в частности "благородство" серебра и золота.

В зависимости от степени возбуждения элементы подгруппы меди отдают для связи с другими элементами от 1 до 3 электронов, проявляя степени окисления +1, +2, +3. Наиболее устойчивые степени окисления: для меди +1 и +2; для сребера +1; для золота +1 и +3.

Подгруппа цинка (IIb)

Элемент Zn Cd Hg
Порядковый номер 30 48 80
Атомная масса (относительная) 65,39 112,411 200,59
Плотность (н.у.), г/см3 7,13 8,65 13,546
tпл, °C 420 321 -38,86
tкип, °C 907 765 356,6
Энергия ионизации, кДж/моль 905 867 1006
Электронная формула [Ar]3d104s2 [Kr]4d105s2 [Xe]4f145d106s2
Электроотрицательность (по Поллингу) 1,65 1,69 1,9

В 12 группу (IIb) входят цинк (Zn), кадмий (Cd), ртуть (Hg).

Элементы подгруппы цинка проявляют высокую стабильность, что объясняется завершенным предвнешним d-подуровнем, при этом на внешнем s-подуровне находятся одна спаренная электронная пара, которая может вступать в образование химических связей с другими атомами, поэтому, элементы 12 группы проявляют постоянную валентность, равную двум, в соединениях они проявляют степень окисления +2.

Устойчивость гидроксидов в ряду от цинка к ртути снижается: Zn(OH)2, Cd(OH)2 являются устойчивыми веществами, ртуть гидроксида не образует.

В начало страницы