siirtymämetallit ovat jaksollisen järjestelmän suurin alkuaineryhmä. Ne saivat nimensä, koska englantilainen kemisti Charles Bury kuvasi siirtymäsarjan alkuaineita vuonna 1921. Bury tutki siirtymistä 8 elektronia sisältävästä sisemmästä elektronikerroksesta 18 elektronia sisältävään kerrokseen ja 18 elektronia sisältävästä kerroksesta 32 elektronia sisältävään kerrokseen. Nykyään useimmat ihmiset ajattelevat näiden alkuaineiden siirtyvän jaksollisen järjestelmän yhdeltä puolelta toiselle. Jaksollisen järjestelmän poikki vasemmalta oikealle siirtyen jokaisen atomin d-orbitaalille lisätään elektroni, joka siirtyy ryhmästä 2 ryhmään 13.
tässä on katsaus siirtymämetallien eri määritelmiin, luettelo alkuaineista ja yhteenveto niiden yhteisistä ominaisuuksista.
Siirtymämetallin määritelmä
yleisin siirtymämetallin määritelmä on IUPAC: n hyväksymä. Siirtymämetalli on alkuaine, jolla on osittain täytetty d-alikuori tai kyky tuottaa kationeja epätäydellisellä d-alikuorella.
muut katsovat siirtymämetallien sisältävän jaksollisen järjestelmän minkä tahansa D-lohkon alkuaineen. Tämän määritelmän mukaan ryhmät 3-12 ovat siirtymämetalleja ja f-lohkon lantanidi-ja aktinidisarjoja kutsutaan ”sisimmiksi siirtymämetalleiksi.”
luettelo Siirtymämetallielementeistä
IUPAC: n määritelmää käyttäen siirtymämetalleja on 40. Ne ovat:
- järjestysluvut 21 (skandium) – 30 (sinkki)
- järjestysluvut 39 (yttrium) – 48 (kadmium)
- järjestysluvut 71 (lutetium) – 80 (elohopea)
- järjestysluvut 103 (lawrencium) – 112 (kopernikium)
täydellinen luettelo on:
- skandium
- titaani
- Kromi
- mangaani
- Yttrium
- Zirkonium
- niobium
- teknetium
- rutenium
- Palladium
- hopea
- hafnium
- tantaali
- volframi
- Osmium
- platina
- elohopea
- Lawrencium
- rutherfordium
- Dubnium
- Seaborgium
- Bohrium
- Hassium
- Meitnerium
- Darmstadtium
- Roentgenium
- kopernikium
vanadiini
rauta koboltti nikkeli kupari
molybdeeni
Lutetium
renium
iridium
kulta
teknisesti alkuaineita sinkkiä, kadmiumia ja elohopeaa (ryhmä 12) tulisi pitää siirtymämetallien sijaan, koska niillä on täysi D10-konfiguraatio ja ne tuottavat normaalisti ioneja, jotka säilyttävät tämän konfiguraation. Kokeellista näyttöä elohopean käyttäytymisestä siirtymämetallina saatiin vuonna 2007. Kopernikium tulisi todennäköisesti sulkea pois samalla perusteella, vaikka sen hapetusominaisuuksia ei ole kokeellisesti varmistettu. Kuitenkin useimmat ihmiset sisältävät nämä elementit siirtymämetalli luettelo.
jotkut jättävät lutetiumin ja lawrenciumin pois listalta. Mutta, lutetium ja lawrencium ovat teknisesti ryhmän 3 alkuaineita, jotka sopivat jaksollisen järjestelmän ”tilaan”. On myös tiedemiehiä ja kouluttajia, jotka sisältävät siirtymämetalleina täyden lantanidi-ja aktinidi-sarjan.
siirtymämetallien ominaisuudet
siirtymämetalleilla on useita ominaispiirteitä:
- ne muodostavat usein värillisiä yhdisteitä. Värit johtuvat D-D elektronisista siirtymistä.
- ne muodostavat helposti komplekseja.
- niissä esiintyy useita positiivisia hapetustiloja. Tämä johtuu valtioiden välisestä pienestä energiaerosta.
- ne ovat hyviä katalyyttejä.
- ne ovat huoneenlämpötilassa hopeametalleja. Poikkeuksia ovat kupari ja kulta.
- ne ovat huoneenlämpötilassa kiinteitä aineita. Poikkeuksena on elohopea.
- ne ovat paramagneettisia (vetävät puoleensa magneettikenttää). Yleensä paramagneettisuus johtuu parittomista d-elektroneista. Kolme tärkeää magnetismin alkuainetta ovat rauta, koboltti ja nikkeli. Kaikki kolme alkuainetta tuottavat magneettikentän.
- niissä on metallinhohtoa.
- niillä on alhainen ionisoitumisenergia.
- ne ovat kovia.
- metalleilla on korkeat sulamis-ja kiehumispisteet (paitsi elohopealla).
- ne ovat hyviä sähkö-ja lämpöjohtimia.
- ne muodostavat seoksia.