Die Übergangsmetalle sind die größte Gruppe von Elementen im Periodensystem. Sie erhielten ihren Namen, weil der englische Chemiker Charles Bury 1921 eine Übergangsreihe von Elementen beschrieb. Bury untersuchte den Übergang von einer inneren Elektronenschicht mit 8 Elektronen zu einer Schicht mit 18 Elektronen und von einer Schicht mit 18 Elektronen zu einer mit 32 Elektronen. Heute denken die meisten Menschen an diese Elemente als Übergang von einer Seite des Periodensystems zur anderen. Wenn man sich von links nach rechts über das Periodensystem bewegt, wird dem d-Orbital jedes Atoms ein Elektron hinzugefügt, das von Gruppe 2 zu Gruppe 13 übergeht.
Hier ist ein Blick auf die verschiedenen Arten der Definition der Übergangsmetalle, eine Liste, welche Elemente enthalten sind, und eine Zusammenfassung ihrer gemeinsamen Eigenschaften.
Übergangsmetalldefinition
Die gebräuchlichste Definition eines Übergangsmetalls ist die von der IUPAC akzeptierte. Ein Übergangsmetall ist ein Element mit einer teilweise gefüllten d-Subschale oder der Fähigkeit, Kationen mit einer unvollständigen d-Subschale herzustellen.
Andere Leute betrachten die Übergangsmetalle als jedes d-Block-Element im Periodensystem. Unter dieser Definition, Gruppen 3 zu 12 sind die Übergangsmetalle und die f-Block-Lanthanid- und Actinid-Reihe werden als „innere Übergangsmetalle“ bezeichnet.“
Liste der Übergangsmetallelemente
Gemäß der IUPAC-Definition gibt es 40 Übergangsmetalle. Sie sind:
- Ordnungszahlen 21 (Scandium) bis 30 (Zink)
- Ordnungszahlen 39 (Yttrium) bis 48 (Cadmium)
- Ordnungszahlen 71 (Lutetium) bis 80 (Quecksilber)
- Ordnungszahlen 103 (Lawrencium) bis 112 (Copernicium)
Die vollständige Liste ist:
- Scandium
- Titan
- Vanadium
- Chrom
- Mangan
- Eisen
- Kobalt
- Nickel
- Kupfer
- Zink
- Yttrium
- Zirkonium
- Niob
- Molybdän
- Technetium
- Ruthenium
- Rhodium
- Palladium
- Silber
- Cadmium
- Lutetium
- Hafnium
- Tantal
- Wolfram
- Rhenium
- Osmium
- Iridium
- Platin
- Gold
- Quecksilber
- Lawrencium
- Rutherfordium
- Dubnium
- Seaborgium
- Bohrium
- Hassium
- Meitnerium
- Darmstadtium
- Röntgenium
- Copernicium
Technisch gesehen sollten die Elemente Zink, Cadmium und Quecksilber (Gruppe 12) eher als Übergangsmetalle als als Übergangsmetalle betrachtet werden, da sie eine vollständige d10-Konfiguration haben und normalerweise Ionen produzieren, die diese Konfiguration beibehalten. Experimentelle Beweise für das Verhalten von Quecksilber als Übergangsmetall wurden 2007 erhalten. Copernicium sollte wahrscheinlich auf der gleichen Basis ausgeschlossen werden, obwohl seine Oxidationseigenschaften experimentell nicht verifiziert wurden. Die meisten Menschen nehmen diese Elemente jedoch in die Übergangsmetallliste auf.
Einige Leute schließen Lutetium und Lawrencium von der Liste aus. Aber Lutetium und Lawrencium sind technisch Gruppe 3 Elemente, die in den „Raum“ im Periodensystem passen. Es gibt auch Wissenschaftler und Pädagogen, die die vollständige Lanthanid- und Aktinidreihe als Übergangsmetalle einschließen.
Übergangsmetalleigenschaften
Die Übergangsmetalle weisen mehrere charakteristische Eigenschaften auf:
- Sie bilden oft farbige Verbindungen. Die Farben sind auf elektronische D-D-Übergänge zurückzuführen.
- Sie bilden leicht Komplexe.
- Sie zeigen mehrere positive Oxidationsstufen. Dies liegt an der geringen Energielücke zwischen den Staaten.
- Sie sind gute Katalysatoren.
- Sie sind Silbermetalle bei Raumtemperatur. Ausnahmen sind Kupfer und Gold.
- Sie sind Feststoffe bei Raumtemperatur. Die Ausnahme ist Quecksilber.
- Sie sind paramagnetisch (von einem Magnetfeld angezogen). Im Allgemeinen resultiert Paramagnetismus aus ungepaarten d-Elektronen. Drei wichtige Elemente in Bezug auf Magnetismus sind Eisen, Kobalt und Nickel. Alle drei Elemente erzeugen ein Magnetfeld.
- Sie zeigen metallischen Glanz.
- Sie haben niedrige Ionisationsenergien.
- Sie sind hart.
- Die Metalle haben hohe Schmelz- und Siedepunkte (außer Quecksilber).
- Sie sind gute elektrische und thermische Leiter.
- Sie bilden Legierungen.