Преходен метал , всеки от различни химични елементи, които имат валентни електрони - т.е. електрони, които могат да участват в образуването на химични връзки - в две обвивки вместо само в една. Докато терминът преход няма особено химическо значение, това е удобно наименование, с което да се разграничи сходството на атомните структури и произтичащите свойства на така обозначените елементи. Те заемат средните части на дългите периоди на периодичната система от елементи между групите от лявата страна и групите отдясно. По-конкретно, те образуват групи 3 (IIIb) до 12 (IIb).
периодична таблица Модерна версия на периодичната таблица на елементите (за печат). Енциклопедия Британика, Inc.
Най-поразителните прилики, споделени от въпросните 24 елемента, са, че всички те са метали и че повечето от тях са твърди, здрави и блестящи, имат високи точки на топене и кипене и са добри проводници на топлина и електричество. Обхватът на тези свойства е значителен; следователно твърденията са сравнителни с общите свойства на всички останали елементи.
Много от елементите са технологично важни: титан, желязо, никел и мед, например, се използват структурно и в електрическите технологии. Второ, преходните метали образуват много полезни сплави , един с друг и с други метални елементи. Трето, повечето от тези елементи се разтварят в минерални киселини, макар и няколко, като платина, сребро и злато , се наричат благородни - тоест не се влияят от прости (неокисляващи) киселини.
Без изключение елементите на главния преходен ред (т.е. с изключение на лантаноидите и актиноидите, както е посочено по-долу) се оказват стабилни съединения в две или повече формални степени на окисление.
какво прави ядрото в растителната клетка
Преходните метали могат да бъдат подразделени според електронните структури на техните атоми на три основни преходни серии, наречени първа, втора и трета преходни серии, и две вътрешни преходни серии, наречени лантаноиди и актиноиди.
Първата основна преходна серия започва с всеки скандий (символ Sc, атомно число 21) или титан (символ Ti, атомно число 22) и завършва с цинк (символ Zn, атомен номер 30). Втората серия включва елементите итрий (символ Y, атомно число 39) до кадмий (символ Cd, атомен номер 48). Третата серия се простира от лантан (символ La, атомен номер 57) до живак (символ Hg, атомен номер 80). Тези три основни преходни серии са включени в набора от 30 елемента, често наричани д -блок преходни метали. Тъй като скандий, итрий и лантан всъщност не образуват съединения аналогично към тези на другите преходни метали и защото техните химия е доста хомологичен на този на лантаноидите, те са изключени от настоящото обсъждане на основните преходни метали. По подобен начин, тъй като цинкът, кадмият и живакът проявяват малко от свойствата, характерни за другите преходни метали, те се третират отделно ( вижте елемент на цинкова група). Останалото д -блок преходни метали и някои от техните характерни свойства са изброени в таблицата.
символ | атомно число | атомна маса | плътност (грама на кубичен сантиметър, 20 ° C) | точка на топене (° C) | точка на кипене (° C) | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
1-ва основна поредица | титан | Вие | 22. | 47 867 | 4.54 | 1,668 | 3,287 |
ванадий | V | 2. 3 | 50,942 | 6.11 | 1910 | 3 407 | |
хром | Кр | 24 | 51 996 | 7.14 | 1 907 | 2 672 | |
манган | Mn | 25 | 54,938 | 7,21–7,44 | 1,246 | 2 061 | |
желязо | Fe | 26 | 55 845 | 7,87 | 1,538 | 2,861 | |
кобалт | Какво | 27 | 58 933 | 8.9 | 1,495 | 2 927 | |
никел | Ni | 28 | 58 693 | 8.9 | 1,455 | 2913 | |
мед | С | 29 | 63 546 | 8.92 | 1,085 | 2 927 | |
2-ра основна поредица | цирконий | Zr | 40 | 91 224 | 6.51 | 1,855 | 4 409 |
ниобий | Nb | 41 | 92 906 | 8.57 | 2,477 | 4744 | |
молибден | Mo | 42 | 95,94 | 10.22 | 2623 | 4639 | |
технеций | Tc | 43 | 98 | 11.5 | 2157 | 4,265 | |
рутений | Ru | 44 | 101.07 | 12.41 | 2,334 | 4 150 | |
родий | Rh | Четири пет | 102 906 | 12.41 | 1964 | 3,695 | |
паладий | Pd | 46 | 106.42 | 12.02 | 1,555 | 2963 | |
сребро | Ag | 47 | 107 868 | 10.49 | 962 | 2162 | |
3-та основна поредица | хафний | Hf | 72 | 178,49 | 13.31 | 2 233 | 4 603 |
тантал | Ta | 73 | 180 948 | 16.65 | 3017 | 5458 | |
волфрам | IN | 74 | 183,84 | 19.3 | 3,422 | 5555 | |
рений | Re | 75 | 186 207 | 21.02 | 3,186 | 5596 | |
осмий | Вие | 76 | 190.23 | 22.57 | 3033 | 5012 | |
иридий | Ир | 77 | 192 217 | 22.56 | 2,446 | 4,428 | |
платина | за | 78 | 195 084 | 21.45 | 1,768 | 3,825 | |
злато | В | 79 | 196 967 | ~ 19.3 | 1,064 | 2,856 |
Първата от поредицата с вътрешен преход включва елементите от церий (символ Ce, атомен номер 58) до лутеций (символ Lu, атомен номер 71). Тези елементи се наричат лантаноиди (или лантаниди), тъй като химията на всеки от тях наподобява тази на лантана. Самият лантан често се разглежда като един от лантаноидите. Актиноидната серия се състои от 15 елемента от актиний (символ Ac, атомно число 89) до Lawrencium (символ Lr, атомен номер 103). Тези вътрешни преходни серии са обхванати от рядкоземен елемент и актиноиден елемент. За елементи 104 и по-нови, вижте трансуранов елемент.
Относителните местоположения на преходните метали в периодичната таблица и техните химични и физични свойства могат да бъдат най-добре разбрани, като се вземат предвид техните електронни структури и начинът, по който тези структури варират с увеличаване на атомните числа.
Както беше отбелязано по-рано, електроните, свързани с атомно ядро, са локализирани или концентрирани в различни специфични области на пространството, наречени атомни орбитали, всеки от които се характеризира с набор от символи (квантови числа), които определят обема, формата и ориентация в пространството спрямо други орбитали. Орбиталата може да побере не повече от два електрона. Енергията, участваща във взаимодействието на електрон с ядрото, се определя от орбиталата, която той заема, а електроните в атома се разпределят между орбиталите по такъв начин, че общата енергия да е минимална. По този начин под електронна структура или конфигурация на атом се разбира начинът, по който електроните, заобикалящи ядрото, заемат различните атомни орбитали, достъпни за тях. Най-простата конфигурация е наборът от едноелектронни орбитали на водородния атом. Орбиталите могат да бъдат класифицирани, първо, по главно квантово число, а орбиталите имат нарастваща енергия като главна квантов числото се увеличава от 1 на 2, 3, 4 и т.н. (Наборите от орбитали, определени от основните квантови числа 1, 2, 3, 4 и т.н., често се наричат оболочки, обозначени K, L, M, N и др.) За главния квантово число 1 има само един вид орбитала, наречена с орбитален. С увеличаването на главното квантово число има нарастващ брой различни видове орбитали или подчерупки, съответстващи на всяка: s, p, d, f, g и др. Освен това допълнителните орбитални типове се предлагат в по-големи набори. По този начин има само едно с орбитала за всяко главно квантово число, но в обозначения набор има три орбитали стр , пет във всеки определен набор д , и така нататък. За водородния атом енергията се определя изцяло от това коя орбита заема единичният електрон. Особено забележително е, че енергията на водородния атом се определя единствено от главното квантово число на орбиталата, заета от електрона (с изключение на някои малки ефекти, които тук не са обект на загриженост); т.е. във водорода електронните конфигурации на третата обвивка, например, са равноенергийни (с една и съща енергия, която и електрон да заема), което не е случаят с нито един от останалите атоми, всички от които съдържат два или повече електрона.
първите книги от новия завет
За да се разберат електронните конфигурации на други атоми, е обичайно да се използва строителство (Немски: изграждане) принцип, основата на който е, че за да се постигне многоелектронна конфигурация, необходимият брой електрони трябва да се добавят към орбиталите един по един, като първо се запълват най-стабилните орбитали, до общия брой беше добавено. По този начин, при изграждането на периодичната таблица, човек напредва от един елемент към следващия, като добавя един протон към ядрото и един електрон към атомната област извън ядрото. Има едно ограничение за тази концептуализация, а именно принципът на изключване на Паули, който гласи, че само два електрона могат да заемат всяка орбитала. По този начин не може да има повече от два електрона във всеки с орбитални, шест електрона във всеки набор от стр орбитали, десет електрона във всеки набор от д орбитали и др. При извършването на този процес обаче не може просто да се използва подреждането на електронни орбитали, което е подходящо за водородния атом. С добавянето на електрони те си взаимодействат помежду си, както и с ядрото и в резултат на това присъствието на електрони в някаква орбитала кара енергията на електрон, влизащ в друга орбитала, да се различава от това, което би било, ако този електрон присъства сам . Общият резултат от тези междуелектронни взаимодействия (понякога наричани екраниране) е, че относителният ред на различните атомни орбитали е различен в многоелектронните атоми от този във водородния атом; всъщност той се променя непрекъснато с увеличаването на броя на електроните.
Тъй като се изграждат многоелектронни атоми, различните под обвивки s, p, d, f, g и т.н. на главно квантово число престават да бъдат равноенергийни; всички те падат, макар и не с равни количества, до по-ниски енергии. Общото понижаване на енергията се случва, тъй като екранирането от ядрения заряд, че електрон в определена орбитала се дава от всички останали електрони в атома, не е достатъчно, за да се предотврати постоянно нарастване на ефекта, който зарядът в ядрото има върху това електрон с увеличаване на атомното число. С други думи, всеки електрон е несъвършено защитен от ядрения заряд от останалите електрони. Освен това различните видове орбитали във всяка основна обвивка, поради различното си пространствено разпределение, са защитени в различна степен от сърцевината на електроните под тях; съответно, въпреки че всички те намаляват в енергия, те намаляват с различни количества и по този начин техният относителен ред в енергията непрекъснато се променя. За да се определи електронната конфигурация на определен атом, е необходимо да се използва редът на орбиталите, подходящ за конкретната стойност на атомния номер на този атом. Поведението на различните д и е орбиталите трябва да се отбележи особено по отношение на това къде се намират преходните метали в периодичната таблица.
Аргоновият атом (атомен номер 18) има електронна конфигурация 1 с дведве с дведве стр 63 с две3 стр 6(т.е. има два електрона в с орбитала на първата обвивка; две в с и шест в стр орбитали на втората обвивка; две в с и шест в стр орбитали на третата обвивка: този израз често се съкращава [Ar], особено при определяне на конфигурациите на елементи между аргон и криптон , тъй като представлява обща част от конфигурациите на всички тези елементи). 3 д орбиталите са по-защитени от ядрения заряд, отколкото 4-те с орбитала и следователно последната орбитала има по-ниска енергия. Следващите добавени електрони влизат в 4 с орбитална за предпочитане пред 3 д или 4 стр орбитали. Двата елемента, следващи аргона в периодичната таблица, са калий , с единична 4 с електрон и калций с две 4 с електрони. Поради наличието на 4 с електрони, 3 д орбиталите са по-малко екранирани от 4-те стр орбитали; следователно, първата редовна серия на прехода започва в този момент с елемента скандий, който има електронна конфигурация [Ar] 4 с две3 д 1. Чрез следващите девет елемента, в нарастващ ред на атомното число, електроните се добавят към 3-те д орбитали, докато при елемента цинк те се запълнят изцяло и електронната конфигурация е [Ar] 3 д 104 с две. 4-те стр тогава орбиталите са тези с най-ниска енергия и те се изпълват през следващите шест елемента, шестият от които е следващият благороден газ, криптон, с електронна конфигурация 1 с дведве с дведве стр 63 с две3 стр 64 с две3 д 104 стр 6, или [Kr].
През следващия период моделът на изменение на орбиталните енергии е подобен на непосредствено предшестващия. Когато конфигурацията на благородния газ, криптон, е постигната, 5 с орбиталата е по-стабилна от 4 д орбитали. Следователно следващите два електрона влизат в 5 с орбитална, но след това 4 д орбиталите падат до по-ниска енергия от 5-те стр орбитали, а втората правилна преходна серия започва с елемента итрий. Електроните продължават да се добавят към 4-те д орбитали, докато тези орбитали се запълнят изцяло в позицията на елемента кадмий, който има електронна конфигурация [Kr] 4 д 105 с две. Следващите шест електрона влизат в 5 стр орбитали, докато се постигне друга конфигурация на благороден газ при елемента ксенон. Аналогично на двата предходни периода, следващите два електрона се добавят към следващата налична орбитала, а именно 6-те с орбитална, произвеждаща следващите два елемента, цезий и барий. В този момент обаче подреждането на орбитали става по-сложно, отколкото е било преди, защото сега има незапълнени 4 е орбитали, както и 5 д орбитали, а двете групи имат приблизително еднаква енергия. В следващия елемент, лантан (атомно число 57), към 5 се добавя електрон д орбитали, но непосредствено следващият елемент, церий (атомен номер 58), има два електрона в 4-те е орбитали и нито една в 5 д орбитали. Чрез следващите 12 елемента допълнителните електрони влизат в 4-те е орбитали, въпреки че 5 д орбиталите са само с малко по-висока енергия. Този набор от елементи, обхващащи диапазона от лантан, където 4 е орбиталите все още бяха свободни или предстои да бъдат запълнени чрез лутеций, в който 4 е орбиталите са напълно запълнени от 14 електрона, съставляващи лантаноидите, споменати по-горе.
На този етап следващите налични орбитали са 5 д орбитали и елементите хафний през злато, третата редовна серия на преход, съответстват на последователното запълване на тези 5 д орбитали. След тази серия отново има стр орбитали (6 стр ), за да се напълни и когато това бъде постигнато, се достига до радона на благородния газ.
конквистадорите са били местни жители на коя държава
Ако два атома са близо един до друг, някои от техните орбитали могат да се припокриват и да участват в образуването на молекулярни орбитали. Електроните, които заемат молекулярна орбитала, си взаимодействат с ядрата на двата атома: ако това взаимодействие води до обща енергия, по-малка от тази на отделените атоми, какъвто е случаят, ако орбиталата лежи главно в областта между двете ядра, орбиталата е се казва, че е свързваща орбитала и нейното заемане от електрони представлява ковалентна връзка, която свързва атомите заедно в съединение образуване и в което се казва, че електроните са споделени. Ако заемането на орбита от електрони повишава енергията на системата, какъвто е случаят, ако орбиталата лежи главно извън областта между двете ядра, за тази орбитала се казва, че е свързана; присъствието на електрони в такива орбитали има тенденция да компенсира привлекателната сила, получена от свързващите електрони.
По линията, преминаваща през двете ядра, може да бъде разположена свързваща или антисвързваща молекулярна орбитала, като в този случай тя е обозначена с гръцката буква σ (сигма); или може да заема региони, приблизително успоредни на тази линия и да бъде обозначен с π (pi).
Copyright © Всички Права Запазени | asayamind.com