过渡金属

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过渡元素(英语:Transition element)是指元素周期表中d区的一系列金属元素,(英语:Transition metal)。一般来说,这一区域包括3到12一共十个族的元素,但不包括f区的内过渡元素。
“过渡元素”这一名词首先由门捷列夫提出,用于代表8、9、10三族元素。他认为从碱金属到锰族是一个“週期”,铜族到卤素又是一个,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。
过渡金属元素的一个周期称为一个过渡系,第4、5、6周期的元素分别属于第一、二、三过渡系。
族 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
第一过渡系 |
21 Sc 钪 |
22 Ti 钛 |
23 V 钒 |
24 Cr 铬 |
25 Mn 锰 |
26 Fe 铁 |
27 Co 钴 |
28 Ni 镍 |
29 Cu 铜 |
30 Zn 锌 |
第二过渡系 |
39 Y 钇 |
40 Zr 锆 |
41 Nb 铌 |
42 Mo 钼 |
43 Tc 锝 |
44 Ru 钌 |
45 Rh 铑 |
46 Pd 钯 |
47 Ag 银 |
48 Cd 镉 |
第三过渡系 |
71 Lu 镥 |
72 Hf 铪 |
73 Ta 钽 |
74 W 钨 |
75 Re 铼 |
76 Os 锇 |
77 Ir 铱 |
78 Pt 铂 |
79 Au 金 |
80 Hg 汞 |
第四过渡系 |
103 Lr 铹 |
104 Rf 鑪 |
105 Db 𨧀 |
106 Sg 𨭎 |
107 Bh 𨨏 |
108 Hs 𨭆 |
109 Mt 䥑 |
110 Ds 鐽 |
111 Rg 錀 |
112 Cn 鎶 |
性质
过渡金属由于具有未充满的价殼层d轨道,所以有人將锌、镉、汞、鎶排除在过渡金属之外, 因它們有充满的价殼层d轨道(有10個電子在d轨道上)。过渡金属基於十八電子規則,性质与其他元素有明显差别。
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,例如鐵等金屬还有多种稳定存在的金属离子。过渡金属最高可以显+7(锰)、+8(锇)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。高氧化态存在于金属的酸根或酰基中(如:VO43−钒酸根,VO22+钒酰基)。
对于第一过渡系,高氧化态经常是强氧化剂,并且它们都能形成有还原性的二价金属离子。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。同一族的二、三过渡系元素具有相仿的原子半径和相同的性质,这是由于镧系收缩造成的。
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16或18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、硫化物等的形式存在于地壳中,只有金、银等几种单质可以稳定存在。
最典型的过渡金属是4-10族。铜族元素能形成配合物,但由于d10构型太稳定,最高价只能达到+3。靠近主族的稀土金属只有很少可变价态[來源請求]。12族元素只有汞有可变价态,锌基本上就是主族金属。[來源請求]由于性质上的差异,有时铜族、锌族两族元素并不看作是过渡金属[來源請求],这时铜锌两族合称ds区元素。
参考文献
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- http://www.materialsviewschina.com/2016/01/viiib-ib-clan-transitional-metals-stability-of-low-dimensional-nanostructures-formation-rules/
参见
- 元素周期表
- d区元素
- F区元素
- 配位场理论
- 貧金屬
- 過渡金屬氧化物
|
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---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
IA 1 |
IIA 2 |
IIIB 3 |
IVB 4 |
VB 5 |
VIB 6 |
VIIB 7 |
VIIIB 8 |
VIIIB 9 |
VIIIB 10 |
IB 11 |
IIB 12 |
IIIA 13 |
IVA 14 |
VA 15 |
VIA 16 |
VIIA 17 |
VIIIA 18 |
||||||||||||||||||
1 |
H |
|
He |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
Li |
Be |
|
B |
C |
N |
O |
F |
Ne |
|||||||||||||||||||||||||||
3 |
Na |
Mg |
|
Al |
Si |
P |
S |
Cl |
Ar |
|||||||||||||||||||||||||||
4 |
K |
Ca |
|
Sc |
Ti |
V |
Cr |
Mn |
Fe |
Co |
Ni |
Cu |
Zn |
Ga |
Ge |
As |
Se |
Br |
Kr |
|||||||||||||||||
5 |
Rb |
Sr |
|
Y |
Zr |
Nb |
Mo |
Tc |
Ru |
Rh |
Pd |
Ag |
Cd |
In |
Sn |
Sb |
Te |
I |
Xe |
|||||||||||||||||
6 |
Cs |
Ba |
La |
Ce |
Pr |
Nd |
Pm |
Sm |
Eu |
Gd |
Tb |
Dy |
Ho |
Er |
Tm |
Yb |
Lu |
Hf |
Ta |
W |
Re |
Os |
Ir |
Pt |
Au |
Hg |
Tl |
Pb |
Bi |
Po |
At |
Rn |
||||
7 |
Fr |
Ra |
Ac |
Th |
Pa |
U |
Np |
Pu |
Am |
Cm |
Bk |
Cf |
Es |
Fm |
Md |
No |
Lr |
Rf |
Db |
Sg |
Bh |
Hs |
Mt |
Ds |
Rg |
Cn |
Nh |
Fl |
Mc |
Lv |
Ts |
Og |
||||
|
|
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