Прелазни метал , било који од различитих хемијских елемената који имају валентне електроне - тј. електроне који могу учествовати у стварању хемијских веза - у две љуске уместо у само једној. Док је термин прелаз нема посебан хемијски значај, згодан је назив којим се разликује сличност атомских структура и резултујућа својства тако означених елемената. Они заузимају средње делове дугих периода периодног система елемената између група на левој страни и група на десној страни. Конкретно, они чине групе 3 (ИИИб) до 12 (ИИб).
периодни систем Модерна верзија периодног система елемената (за штампу). Енцицлопӕдиа Британница, Инц.
Најупадљивије сличности које деле 24 елемента о којима је реч су да су сви метали и да је већина њих тврда, чврста и сјајна, имају високе тачке топљења и кључања и добри су проводници топлоте и електричне енергије. Распон ових својстава је знатан; стога су искази упоредни са општим својствима свих осталих елемената.
Многи елементи су технолошки важни: титан, гвожђе, никл и бакар, на пример, користе се структурно и у електротехници. Друго, прелазни метали чине много корисних легуре , једни са другима и са другим металним елементима. Треће, већина ових елемената се раствара у минералним киселинама, мада их се неколико, попут платине, сребра и злато , називају се племенитим - односно на њих не утичу једноставне (неоксидирајуће) киселине.
Без изузетка, елементи главне прелазне серије (тј. Изузимајући лантаноиде и актиноиде како је наведено у наставку) чине стабилне једињења у два или више формалних стања оксидације.
светског рата 2 савезници и осовинске силе
Прелазни метали се могу поделити према електронској структури њихових атома у три главне прелазне серије, назване прва, друга и трећа прелазна серија, и две унутрашње прелазне серије, назване лантаноиди и актиноиди.
Прва главна транзициона серија започиње било којим скандијумом (симбол Сц, атомски број 21) или титана (симбол Ти, атомски број 22) и завршава се цинком (симбол Зн, атомски број 30). Друга серија укључује елементе итријум (симбол И, атомски број 39) до кадмијума (симбол Цд, атомски број 48). Трећа серија се протеже од лантана (симбол Ла, атомски број 57) до живе (симбол Хг, атомски број 80). Ове три главне прелазне серије укључене су у скуп од 30 елемената који се често називају д -блокирати прелазне метале. Јер скандијум, итријум и лантан заправо не формирају једињења аналогно онима осталих прелазних метала и зато што су њихови хемија је прилично хомологан са лантаноидима, они су изузети из садашње расправе о главним прелазним металима. Слично томе, јер цинк, кадмијум и жива показују мало својстава карактеристичних за друге прелазне метале, они се третирају одвојено ( види елемент групе цинка). Остатак д -блок прелазни метали и нека њихова карактеристична својства наведена су у табели.
| симбол | атомски број | атомска маса | густина (грами по кубном центиметру, 20 ° Ц) | тачка топљења (° Ц) | тачка кључања (° Ц) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1. главна серија | титан | ти | 22 | 47,867 | 4.54 | 1.668 | 3.287 |
| ванадијум | В. | 2. 3 | 50,942 | 6.11 | 1.910 | 3.407 | |
| хром | Цр | 24 | 51,996 | 7.14 | 1,907 | 2.672 | |
| манган | Мн | 25 | 54,938 | 7,21–7,44 | 1.246 | 2.061 | |
| гвожђе | Фе | 26 | 55,845 | 7.87 | 1,538 | 2,861 | |
| кобалт | Шта | 27 | 58,933 | 8.9 | 1,495 | 2,927 | |
| никла | Ни | 28 | 58,693 | 8.9 | 1,455 | 2.913 | |
| бакар | Са | 29 | 63,546 | 8.92 | 1,085 | 2,927 | |
| 2. главна серија | цирконијум | Зр | 40 | 91,224 | 6.51 | 1.855 | 4.409 |
| ниобијум | Нб | 41 | 92,906 | 8.57 | 2,477 | 4.744 | |
| молибден | Мо | 42 | 95.94 | 10.22 | 2.623 | 4.639 | |
| технецијум | Тц | 43 | 98 | 11.5 | 2,157 | 4.265 | |
| рутенијум | Ру | 44 | 101.07 | 12.41 | 2.334 | 4.150 | |
| родије | Рх | Четири, пет | 102,906 | 12.41 | 1.964 | 3,695 | |
| паладиј | Пд | 46 | 106.42 | 12.02 | 1,555 | 2,963 | |
| сребро | Аг | 47 | 107,868 | 10.49 | 962 | 2,162 | |
| 3. главна серија | хафнијум | Хф | 72 | 178.49 | 13.31 | 2,233 | 4.603 |
| тантал | Та | 73 | 180,948 | 16.65 | 3.017 | 5.458 | |
| волфрам | ИН | 74 | 183.84 | 19.3 | 3,422 | 5.555 | |
| ренијум | Ре | 75 | 186.207 | 21.02 | 3.186 | 5.596 | |
| осмијум | ти | 76 | 190.23 | 22.57 | 3.033 | 5,012 | |
| иридијум | Ир | 77 | 192,217 | 22.56 | 2,446 | 4.428 | |
| платина | за | 78 | 195.084 | 21.45 | 1.768 | 3.825 | |
| злато | У | 79 | 196,967 | ~ 19.3 | 1,064 | 2.856 |
Прва од унутрашњих прелазних серија укључује елементе од церијума (симбол Це, атомски број 58) до лутецијума (симбол Лу, атомски број 71). Ови елементи се називају лантаноиди (или лантаниди), јер хемија сваког од њих подсећа на хемијску структуру лантана. Сам лантан се често сматра једним од лантаноида. Актиноидна серија састоји се од 15 елемената од актинијума (симбол Ац, атомски број 89) до Лавренцијума (симбол Лр, атомски број 103). Ове серије унутрашњих прелаза су обухваћене елемент ретке земље и актиноидни елемент. За елементе 104 и више, види елемент трансуранијум.
Релативне локације прелазних метала у периодном систему и њихове хемијске и физичке особине могу се најбоље разумети узимајући у обзир њихове електронске структуре и начин на који те структуре варирају како атомски бројеви расту.
Као што је раније напоменуто, електрони повезани са атомским језгром су локализовани или концентрисани у различитим специфичним регионима простора који се називају атомске орбитале, од којих се сваки одликује скупом симбола (квантних бројева) који одређују запремину, облик и оријентација у простору у односу на друге орбитале. Орбитала може да прими највише два електрона. Енергија укључена у интеракцију електрона са језгром одређује се орбиталом коју он заузима, а електрони у атому се распоређују међу орбитале на такав начин да је укупна енергија минимална. Дакле, под електронском структуром или конфигурацијом атома подразумева се начин на који електрони који окружују језгро заузимају различите атомске орбитале које су им доступне. Најједноставнија конфигурација је скуп једноелектронских орбитала атома водоника. Орбитале се могу класификовати, прво, према главном квантном броју, а орбитале имају све већу енергију као главну квантни број се повећава са 1 на 2, 3, 4 итд. (Скупови орбитала дефинисани главним квантним бројевима 1, 2, 3, 4 итд., често се називају љуске означене К, Л, М, Н. итд.) За главни квантни број 1 постоји само један тип орбитале, назван ан с орбитални. Како се главни квантни број повећава, постоји све већи број различитих врста орбитала или потколуба, које одговарају свакој: с, п, д, ф, г итд. Штавише, сваки додатни орбитални тип долази у већим скуповима. Дакле, постоји само један с орбитала за сваки главни квантни број, али у назначеном скупу постоје три орбитале стр , пет у сваком одређеном сету д , и тако даље. За атом водоника, енергија је у потпуности одређена којом орбиталом заузима појединачни електрон. Посебно је приметно да се енергија атома водоника одређује искључиво главним квантним бројем орбитале коју заузима електрон (осим неких малих ефеката који овде нису забрињавајући); то јест, у водонику су електронске конфигурације треће љуске, на пример, еквиенергијске (исте енергије, који год електрон заузима), што није случај ни са једним другим атомима, који сви садрже два или више електрона.
колико прстенова суперкугла има Монтана
Да би се разумеле електронске конфигурације других атома, уобичајено је да се користи конструкција (Немачки: изградња) принцип, чија је основа да се за постизање мултиелектронске конфигурације потребан број електрона мора додати орбиталима одједном, испуњавајући прво најстабилније орбитале, све до укупног броја је додат. Дакле, у изградњи периодног система, напредује се од једног елемента до другог додавањем једног протона у језгро и једног електрона у атомску регију изван језгра. Постоји једно ограничење ове концептуализације, наиме, Паулијев принцип искључења, који каже да само два електрона могу заузимати сваку орбиталу. Дакле, ни у једном не може бити више од два електрона с орбитални, шест електрона у било ком скупу стр орбитала, десет електрона у било ком скупу д орбитале итд. У спровођењу овог процеса, међутим, не може се једноставно употребити поредак електронских орбитала који одговара атому водоника. Како се електрони додају, они међусобно међусобно делују, као и са језгром, и као резултат, присуство електрона у некој орбитали доводи до тога да се енергија електрона који улази у другу орбиталу разликује од оне која би била да је овај електрон присутан сам . Укупни резултат ових међуелектронских интеракција (који се понекад називају и заштитом) је тај што се релативни редослед различитих атомских орбитала разликује у атомима многих електрона од оног у атому водоника; заправо се непрекидно мења како се број електрона повећава.
Како се граде мулти-електронски атоми, тако се појављују и разне подљуске с, п, д, ф, г , итд. главног квантног броја престају да буду еквиенергијски; сви они падају, иако не у једнаким количинама, на ниже енергије. До општег смањења енергије долази зато што заштита од нуклеарног наелектрисања коју електрон у одређеној орбитали дају сви други електрони у атому није довољна да спречи стални пораст ефекта који наелектрисање у језгру има на то електрона са порастом атомског броја. Другим речима, сваки електрон је несавршено заштићен од нуклеарног наелектрисања другим електронима. Поред тога, различити типови орбитала у свакој главној љусци, због њихове различите просторне расподеле, заштићени су у различитом степену језгром електрона испод себе; сходно томе, иако се сви они смањују у енергији, они се смањују за различите количине, а самим тим и њихов релативни поредак у енергији се континуирано мења. Да би се одредила електронска конфигурација одређеног атома, потребно је користити редослед орбитала који одговара одређеној вредности атомског броја тог атома. Понашање разних д и ф орбитале треба посебно напоменути с обзиром на то где се прелазни метали јављају у периодном систему.
Атом аргона (атомски број 18) има електронску конфигурацију 1 с двадва с двадва стр 63 с два3 стр 6(тј. има два електрона у с орбитала прве љуске; два у с и шест у стр орбитали друге љуске; два у с и шест у стр орбитале треће љуске: овај израз је често скраћен [Ар], посебно у специфицирању конфигурација елемената између аргона и криптон , јер представља заједнички део конфигурација свих ових елемената). 3 д орбитале су заштићеније од нуклеарног наелектрисања него што је то случај са 4 с орбиталу, и, сходно томе, последња орбитала има нижу енергију. Следећи електрони који се додају улазе у 4 с орбитала у односу на 3 д или 4 стр орбитале. Два елемента која следе аргон у периодном систему су калијума , са једним 4 с електрон и калцијум, са два 4 с електрони. Због присуства 4 с електрони, 3 д орбитале су мање заштићене од 4 стр орбитале; дакле, прва редовна прелазна серија започиње у овом тренутку елементом скандијум, који има електронску конфигурацију [Ар] 4 с два3 д 1. Кроз следећих девет елемената, у растућем редоследу атомског броја, електрони се додају у 3 д орбитале док се на елементу цинк у потпуности не попуне и електронска конфигурација је [Ар] 3 д 104 с два. Тхе 4 стр орбитали су тада они са најнижом енергијом и они се попуњавају кроз следећих шест елемената, од којих је шести следећи племенити гас, криптон, са електронском конфигурацијом 1 с двадва с двадва стр 63 с два3 стр 64 с два3 д 104 стр 6, или [Кр].
енглески језик је део које језичке породице
Током следећег периода образац варијације орбиталних енергија сличан је оном који је непосредно претходио. Када је постигнута конфигурација племенитог гаса, криптон, 5 с орбитала је стабилнија од 4 д орбитале. Следећа два електрона стога улазе у 5 с орбитална, али онда 4 д орбитале падају на нижу енергију од 5 стр орбитала, а друга правилна прелазна серија започиње елементом итријум. Електрони се и даље додају у 4 д орбитале све док се те орбитале у потпуности не попуне на положају елемента кадмијум, који има електронску конфигурацију [Кр] 4 д 105 с два. Следећих шест електрона улази у 5 стр орбитале док се на елементу ксенон не постигне друга конфигурација племенитог гаса. Аналогно два претходна периода, следећа два електрона се додају у следећу доступну орбиталу, наиме, 6 с орбитала, производећи следећа два елемента, цезијум и баријум. У овом тренутку, међутим, редослед орбитала постаје сложенији него што је био раније, јер сада постоје непопуњена 4 ф орбитала као и 5 д орбитала, а два скупа имају приближно исту енергију. У следећем елементу, лантану (атомски број 57), електрону се додаје 5 д орбитале, али непосредно следећи елемент, церијум (атомски број 58), има два електрона у 4 ф орбитала и ниједна у 5 д орбитале. Кроз следећих 12 елемената додатни електрони улазе у 4 ф орбитале, иако је 5 д орбитале су само мало веће енергије. Овај скуп елемената обухваћа опсег од лантана, где је 4 ф орбитали су још увек били упражњени или су се спремали да се попуне, кроз лутецијум, у коме су ф орбитале су у потпуности испуњене са 14 електрона, што чини горе поменуте лантаноиде.
У овом тренутку следеће доступне орбитале су 5 д орбитале, а елементи хафнијум кроз злато, трећа редовна прелазна серија, одговарају узастопном попуњавању ових 5 д орбитале. После ове серије има их поново стр орбитале (6 стр ) да се напуни, а када се то постигне, долази се до радона племенитог гаса.
Ако су два атома близу, неке од њихових орбитала могу се преклопити и учествовати у стварању молекуларних орбитала. Електрони који заузимају молекуларну орбиталу интерагују са језгрима оба атома: ако ова интеракција резултира укупном енергијом мањом од енергије раздвојених атома, као што је случај ако орбитала лежи углавном у пределу између два језгра, орбитала је за коју се каже да је орбитала везивања и да је заузимају електрони представља ковалентна веза која повезује атоме заједно у једињење формација и у којој се каже да се електрони деле. Ако заузимање орбитале електронима подиже енергију система, као што је случај ако орбитала лежи углавном изван региона између два језгра, за ту орбиталу се каже да је везана; присуство електрона у таквим орбиталама тежи да надокнади привлачну силу која потиче од везних електрона.
Везна или молекуларна орбитала која се не веже може бити постављена дуж линије која пролази кроз два језгра, у том случају је означена грчким словом σ (сигма); или може заузимати регионе приближно паралелне тој линији и бити означен π (пи).
