Γιατί οι μεταβατικοί elemets σχηματίζουν ενδιάμεσες ενώσεις;
1. Μικρό ατομικό μέγεθος και υψηλή πυκνότητα: Τα μεταβατικά μέταλλα έχουν γενικά μικρές ατομικές ακτίνες και υψηλές πυκνότητες. Αυτό επιτρέπει σε μικρότερα μη μεταλλικά άτομα (όπως το υδρογόνο, τον άνθρακα, το άζωτο, το βόριο) να ταιριάζουν στους χώρους μεταξύ των ατόμων μετάλλων, σχηματίζοντας ενδιάμεσες ενώσεις.
2. Διαθεσιμότητα κενών D-orbitals: Τα μεταβατικά μέταλλα έχουν εν μέρει γεμίσει D-πορρείς, τα οποία μπορούν να φιλοξενήσουν πρόσθετα ηλεκτρόνια από τα μη μέταλλα άτομα. Αυτό επιτρέπει τον σχηματισμό μεταλλικών δεσμών μεταξύ των ατόμων μετάλλων και των ενδιάμεσων μη μεταλλικών ατόμων.
3. Ισχυρή μεταλλική σύνδεση: Η ισχυρή μεταλλική δέσμευση σε μεταβατικά μέταλλα παρέχει ένα σταθερό πλαίσιο που μπορεί να φιλοξενήσει τα ενδιάμεσα άτομα. Αυτό είναι απαραίτητο για τη σταθερότητα των ενδιάμεσων ενώσεων.
4. Μεταβλητές καταστάσεις οξείδωσης: Τα μεταβατικά μέταλλα μπορούν να υπάρχουν σε πολλαπλές καταστάσεις οξείδωσης. Αυτό τους επιτρέπει να σχηματίζουν διαφορετικούς τύπους ενδιάμεσων ενώσεων με μεταβαλλόμενες στοιχειομετρίες.
Εδώ είναι μια κατανομή της διαδικασίας:
* Διακριτικές τοποθεσίες: Τα μικρά, μη μέταλλα άτομα ταιριάζουν στα κενά (διάμεσα) μεταξύ των μεγαλύτερων μεταλλικών ατόμων. Αυτές οι διάμεσες θέσεις μπορούν να είναι οκταεδρικές ή τετραεδρικές, ανάλογα με τη δομή του μεταλλικού πλέγματος.
* Δωρεά ηλεκτρονίων: Τα άτομα που δεν είναι μέταλλα δίνουν ηλεκτρόνια στα κενά D-πορρείς των μεταλλικών ατόμων. Αυτό ενισχύει τη μεταλλική σύνδεση μέσα στη δομή.
* Σχηματισμός ένωσης: Η ισχυρή μεταλλική σύνδεση, μαζί με την αλληλεπίδραση μεταξύ των μεταλλικών και των μη μετάλλων ατόμων, έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό μιας διάμεσης ένωσης.
Παραδείγματα διάμεσων ενώσεων:
* Carbide Iron (FE3C): Βρίσκεται στον χάλυβα, αυξάνει τη δύναμη και τη σκληρότητα του μετάλλου.
* καρβίδιο βολφραμίου (WC): Γνωστή για την ακραία σκληρότητα και την αντοχή της φθοράς, χρησιμοποιείται σε εργαλεία κοπής και ανθεκτικές σε φθορά επικαλύψεις.
* υδρίδιο τιτανίου (TIH2): Χρησιμοποιείται ως υλικό αποθήκευσης υδρογόνου και σε μεταλλουργία σε σκόνη.
Ιδιότητες των ενδιάμεσων ενώσεων:
* Υψηλό σημείο τήξης: Λόγω της ισχυρής μεταλλικής σύνδεσης.
* υψηλή σκληρότητα: Λόγω της άκαμπτης, στενά συσκευασμένης δομής.
* Μεταλλική αγωγιμότητα: Λόγω της παρουσίας απομακρυσμένων ηλεκτρονίων.
* Χημική αδράνεια: Λόγω της ισχυρής σύνδεσης μέσα στη δομή.
Συνοπτικά, το μικρό ατομικό μέγεθος, η διαθεσιμότητα των κενών ερβιών D, η ισχυρή μεταλλική συγκόλληση και οι μεταβλητές καταστάσεις οξείδωσης των μεταβατικών μετάλλων τους επιτρέπουν να σχηματίζουν ενδιάμεσες ενώσεις, φιλοξενώντας μικρότερα μη μεταλλικά άτομα στα κρυσταλλικά τους πλέγματα. Αυτές οι ενώσεις παρουσιάζουν μοναδικές ιδιότητες που τις καθιστούν χρήσιμες σε διάφορες εφαρμογές.
