Γιατί τα μεταβατικά μέταλλα έχουν αριθμό μεταβλητής οξείδωσης;

Τα μεταβατικά μέταλλα παρουσιάζουν μεταβλητούς αριθμούς οξείδωσης λόγω των ακόλουθων λόγων:

1. Τα μεταβατικά μέταλλα έχουν μερικώς γεμίσει D-πορρείς, τα οποία μπορούν εύκολα να χάσουν ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν κατιόντα με διάφορες χρεώσεις. Ο αριθμός των απώλειας ηλεκτρονίων καθορίζει την κατάσταση οξείδωσης. Για παράδειγμα, ο σίδηρος (Fe) μπορεί να χάσει 2 ηλεκτρόνια για να σχηματίσει Fe 2+ (ιόν σιδήρου) ή 3 ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν Fe 3+ (ιόν σιδήρου).

2. Παρόμοιες ενέργειες D-Orbitals: Τα D-Orbitals σε μετάβαση μετάλλων είναι κοντά στην ενέργεια. Αυτό επιτρέπει τη δυνατότητα να χάσουν ηλεκτρόνια από διαφορετικά D-τροχιακά, οδηγώντας σε μια σειρά καταστάσεων οξείδωσης.

3. Σχετικά μικρή διαφορά ενέργειας μεταξύ των D-orbitals και των εξωτερικών S-orbitals: Η διαφορά ενέργειας μεταξύ των D-orbitals και των εξωτερικών S-orbitals είναι σχετικά μικρή. Αυτό επιτρέπει να χαθούν τα ηλεκτρόνια είτε από τα D-πορρείς είτε από τα S-πορνεία, συμβάλλοντας στην ποικιλία των καταστάσεων οξείδωσης.

4. Σχηματισμός σταθερών ιόντων: Τα μεταβατικά μέταλλα συχνά σχηματίζουν σταθερά ιόντα με διαφορετικές χρεώσεις, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης. Η σταθερότητα αυτών των ιόντων επηρεάζεται από παράγοντες όπως η ενέργεια σταθεροποίησης κρυστάλλου και τα αποτελέσματα του πεδίου προσδέματος.

5. Επίδραση προσδέματος: Η φύση των προσδεμάτων που συνδέονται με το μεταβατικό μέταλλο μπορεί επίσης να επηρεάσει την κατάσταση οξείδωσης. Οι συνδετήρες μπορούν να σταθεροποιήσουν ορισμένες καταστάσεις οξείδωσης με δωρεά ή απόσυρση πυκνότητας ηλεκτρονίων, επηρεάζοντας τα επίπεδα ενέργειας των D-πορπλών.

Παραδείγματα μεταβλητού αριθμού οξείδωσης σε μεταβατικά μέταλλα:

* μαγγάνιο (MN): Το MN έχει καταστάσεις οξείδωσης που κυμαίνονται από +2 έως +7, όπως φαίνεται σε ενώσεις όπως το MNO (Mn 2 + ) και kmno ₄ (Mn 7+ ).

* Χαλκός (Cu): Το Cu μπορεί να υπάρχει ως Cu + (cuprous) και cu 2+ (Cupric), όπως παρατηρήθηκε στο Cu 2 O και cuo, αντίστοιχα.

* χρωμίου (CR): Το CR παρουσιάζει καταστάσεις οξείδωσης από +2 έως +6, όπως φαίνεται στο CRCL 2 (Cr 2+ ) και cro 3 (Cr 6+ ).

Οι μεταβλητοί αριθμοί οξείδωσης των μεταβατικών μετάλλων συμβάλλουν στις ποικίλες χημικές τους ιδιότητες και το ευρύ φάσμα εφαρμογών σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένης της κατάλυσης, των χρωστικών και των βιολογικών συστημάτων.