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。





































































3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
第一过渡系
21
Sc

22
Ti

23
V

24
Cr

25
Mn

26
Fe

27
Co

28
Ni

29
Cu

30
Zn

第二过渡系
39
Y

40
Zr

41
Nb

42
Mo

43
Tc

44
Ru

45
Rh

46
Pd

47
Ag

48
Cd

第三过渡系
71
Lu

72
Hf

73
Ta

74
W

75
Re

76
Os

77
Ir

78
Pt

79
Au


80
Hg

第四过渡系

103
Lr


104
Rf


105
Db
𨧀

106
Sg
𨭎

107
Bh
𨨏

108
Hs
𨭆

109
Mt


110
Ds


111
Rg


112
Cn



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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