Σχηματισμός έγχρωμων ιόντων από στοιχεία μπλοκ D

Τα στοιχεία των ομάδων 3-12 βρίσκονται στο d-block του περιοδικού πίνακα, όπου τα τροχιακά d γεμίζονται σταδιακά σε καθεμία από τις τέσσερις μεγάλες περιόδους.

Το μπλοκ d πλαισιώνεται από τα μπλοκ s και p στο μεσαίο τμήμα του περιοδικού πίνακα. Λόγω της θέσης τους μεταξύ των στοιχείων s– και p– μπλοκ, στα στοιχεία του μπλοκ d δίνεται η ετικέτα «μετάβαση.» Οι τρεις σειρές των μετάλλων μετάπτωσης, 3d, 4d και 5d, σχηματίζονται όταν τα d-τροχιακά του το προτελευταίο επίπεδο ενέργειας στα άτομα τους απορροφά ηλεκτρόνια. Η έκτη σειρά του 6d είναι ακόμα ημιτελής.

Γενικές ιδιότητες του στοιχείου μπλοκ d

Σχεδόν όλα τα μεταβατικά στοιχεία (στοιχεία d block) έχουν μεταλλικές ιδιότητες όπως υψηλή αντοχή εφελκυσμού, ευκαμψία, ελασιμότητα, υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και μεταλλική λάμψη. Εμφανίζουν μία ή περισσότερες συμβατικές μεταλλικές δομές σε κανονικές θερμοκρασίες, εκτός από Zn, Cd, Hg και Mn.

Εκτός από τον Zn, το Cd και το Hg, τα μέταλλα μετάπτωσης είναι εξαιρετικά σκληρά και έχουν περιορισμένη πτητικότητα. Έχουν υψηλά σημεία τήξης και βρασμού.

Η συμμετοχή μεγαλύτερου αριθμού ηλεκτρονίων από το (n-1)d επιπλέον των ηλεκτρονίων ns σε διατομικούς μεταλλικούς δεσμούς αποδίδεται στις υψηλές θερμοκρασίες τήξης αυτών των μετάλλων.

Σχηματισμός έγχρωμων ιόντων από στοιχεία μπλοκ D

Η ενέργεια διέγερσης αντιστοιχεί στη συχνότητα του φωτός που απορροφάται όταν ένα ηλεκτρόνιο από τροχιακό d χαμηλότερης ενέργειας διεγείρεται σε τροχιακό d υψηλότερης ενέργειας. Αυτή η συχνότητα είναι συνήθως στο ορατό εύρος. Το χρώμα που φαίνεται ταιριάζει με το συμπληρωματικό χρώμα που απορροφάται από το φως. Ο τύπος του συνδετήρα καθορίζει τη συχνότητα του φωτός που απορροφάται.

Ας δούμε μερικά παραδείγματα:

Διαμόρφωση 3 d 1 3 d 2 3 d 3

Χρώμα Μωβ Πράσινο Βιολετί

Παράδειγμα Ti +3 V +3 V +2

Καταλυτικές ιδιότητες

Η καταλυτική δραστηριότητα των μετάλλων μετάπτωσης και των σχετικών παραγώγων είναι καλά αναγνωρισμένη. Η ικανότητά τους να υιοθετούν πολλαπλές καταστάσεις οξείδωσης και να σχηματίζουν σύμπλοκα πιστώνεται με αυτή τη δράση.

Μερικά παραδείγματα είναι το οξείδιο του βαναδίου (V) (στη διαδικασία επαφής), ο λεπτώς διαιρεμένος σίδηρος (στη διαδικασία Haber) και το νικέλιο (στην καταλυτική υδρογόνωση). Οι καταλύτες σε στερεά επιφάνεια περιλαμβάνουν την παραγωγή δεσμών μεταξύ μορίων αντιδρώντων και ατόμων στην επιφάνεια του καταλύτη (ο δεσμός γίνεται με ηλεκτρόνια 3d και 4s στα μέταλλα μετάπτωσης πρώτης σειράς). Αυξάνει τη συγκέντρωση των αντιδρώντων στην επιφάνεια του καταλύτη ενώ ταυτόχρονα αποδυναμώνει τους δεσμούς μεταξύ των μορίων που αλληλεπιδρούν (η ενέργεια ενεργοποίησης μειώνεται).

Τα ιόντα μετάλλων μεταπτώσεως είναι επίσης πιο αποτελεσματικά ως καταλύτες επειδή μπορούν να αλλάξουν τις καταστάσεις οξείδωσής τους.

Σχηματισμός κράματος

Ένα κράμα είναι ένα μείγμα μετάλλων που παρασκευάζεται με συνδυασμό των συστατικών του.

Τα κράματα είναι στερεά διαλύματα στα οποία τα άτομα του ενός μετάλλου διασπείρονται τυχαία μεταξύ των ατόμων του άλλου. Αυτά τα κράματα αποτελούνται από άτομα με μεταλλικές ακτίνες εντός 15% το ένα από το άλλο. Τα μέταλλα μεταπτώσεως δημιουργούν εύκολα κράματα λόγω των συγκρίσιμων ακτίνων και άλλων ιδιοτήτων τους. Τα κράματα που προκύπτουν είναι σκληρά και συχνά έχουν υψηλά σημεία τήξης. Τα σιδηρούχα κράματα είναι τα πιο γνωστά:το χρώμιο, το βανάδιο, το βολφράμιο, το μολυβδαίνιο και το μαγγάνιο χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διαφόρων χάλυβων και ανοξείδωτων χάλυβων.

Τα κράματα μεταβατικών μετάλλων με μη μεταβατικά μέταλλα, όπως ο ορείχαλκος (χαλκός-ψευδάργυρος) και ο μπρούντζος (χαλκός-κασσίτερος), είναι επίσης πολύ σημαντικά στη βιομηχανία μετάλλων.

Συμπέρασμα

Το d-block, το οποίο περιλαμβάνει τις Ομάδες 3-12, καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της μεσαίας περιοχής του περιοδικού πίνακα.

Τα εσωτερικά d τροχιακά αυτών των στοιχείων γεμίζουν σταδιακά. Το μπλοκ f βρίσκεται κοντά στο κάτω μέρος του περιοδικού πίνακα και τα τροχιακά 4f και 5f συμπληρώνονται σταδιακά στα στοιχεία αυτού του μπλοκ.

Ο σχηματισμός έγχρωμων ιόντων από στοιχεία μπλοκ D οφείλεται σε ένα ή περισσότερα ασύζευκτα ηλεκτρόνια που είναι κοινά στα ιόντα μετάλλων μετάπτωσης. Όταν το ορατό φως προσπίπτει σε σύμπλοκο μετάλλου μετάπτωσης ή ιόν, τα ασύζευκτα ηλεκτρόνια στα d-τροχιακά χαμηλότερης ενέργειας προωθούνται σε d-τροχιακά υψηλότερης ενέργειας, μια διαδικασία γνωστή ως μετάβαση d-d. Επειδή η ενέργεια που εμπλέκεται στη μετάβαση d-d είναι κβαντισμένη, μόνο ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος απορροφάται, ενώ το υπόλοιπο ορατό φάσμα μεταδίδεται. Ως αποτέλεσμα, το εκπεμπόμενο φως έχει ένα συμπληρωματικό χρώμα στο απορροφούμενο χρώμα.