Átmenetifémek

(Átmenetifém szócikkből átirányítva)

A kémiában az átmenetifém kifejezés jelentése kétféle lehet:

  • A periódusos rendszer azon elemeit nevezik így, amelyek a d-mezőben találhatók, beleértve a cinket (Zn), kadmiumot (Cd) és higanyt (Hg) – ezek a 3–12. csoport elemei.[1][2]
  • Szigorúbban véve a IUPAC, a kémiai nevezéktannal foglalkozó nemzetközi bizottság meghatározása szerint az átmenetifém olyan elem, melynek atomja hiányos d-alhéjjal rendelkezik, vagy amelyből hiányos d-alhéjú kation keletkezhet.[3] Ezen meghatározás szerint a cink-kadmium-higany csoport nem tartozik az átmenetifémek közé (és talán a 112-es rendszámú elem sem), mivel d10 elektronszerkezettel rendelkeznek. Ez a definíció a periódusos rendszer 3–11. csoportját foglalja magába.
Csoport   3 (III. B) 4 (IV. B) 5 (V. B) 6 (VI. B) 7 (VII. B) 8 (VIII. B) 9 (VIII. B) 10 (VIII. B) 11 (I. B) 12 (II. B)
4. Periódus   Sc 21 Ti 22 V 23 Cr 24 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 Cu 29 Zn 30
5. Periódus   Y 39 Zr 40 Nb 41 Mo 42 Tc 43 Ru 44 Rh 45 Pd 46 Ag 47 Cd 48
6. Periódus   La 57 -

Lu 71

Hf 72 Ta 73 W 74 Re 75 Os 76 Ir 77 Pt 78 Au 79 Hg 80
7. Periódus   Ac 89 -

Lr 103

Rf 104 Db 105 Sg 106 Bh 107 Hs 108 Mt 109 Ds 110 Rg 111 Cn 112

Az egyszerű meghatározás szerint tehát az átmenetifémek közé az a 40 elem tartozik, melyek a periódusos rendszer 3–12. csoportjai egyikében találhatók. Az átmenetifémek közé értik olykor a lantanoidákat és az aktinoidákat is.

TulajdonságaikSzerkesztés

Az átmenetifémek számos jellemző, közös tulajdonsággal rendelkeznek:

  • Vegyületeik gyakran (de nem mindig) színesek
  • Több oxidációs számuk lehet
  • Gyakran jó katalizátorok
  • Szobahőmérsékleten az arany és réz kivételével a színük szürke
  • Szobahőmérsékleten a higany kivételével szilárd halmazállapotúak
  • Komplex ionokat képeznek (akva-komplexeket is beleértve)
  • Gyakran paramágnesesek

A legtöbb átmenetifémnek nagy a szakítószilárdsága és a sűrűsége, magas az olvadás- és a forráspontja, illetve a legtöbb ilyen elem jó elektromos vezető is. Ezek a tulajdonságok annak köszönhetők, hogy a d-alhéj elektronjai képesek a fémrácsban delokalizálódni, ezzel növelve az atomok közötti kohéziót.

Több olyan tulajdonság is van, ami a periódusos rendszer elemeiből elsősorban az átmenetifémekre jellemző. Ezek a tulajdonságok abból adódnak, hogy a d-atompályák csak részlegesen vannak feltöltve. Az egyik ilyen tulajdonság, hogy az átmenetifémekből képzett vegyületek lehetséges oxidációs állapotainak száma nagy, mivel a különböző állapotok közötti energiakülönbség viszonylag alacsony.[4] A másik jellegzetes viselkedés az olyan vegyületek képzése, amelyek színe d-d átmenettel, illetve töltésátmenettel magyarázható. Emellett pedig az átmenetifémek sok paramágneses vegyület képzésére képesek a párosítatlan d-elektronok jelenléte miatt.[5]

A legtöbb átmenetifém sok ligandummal képes kötést kialakítani, mely a lehetséges átmenetifém-komplexek széles körét eredményezi.[6]

Vegyületeikben előforduló oxidációs számokSzerkesztés

 
Az átmenetifémek egyes oxidációs számait mutató ábra.
Az ábrán a telt kör az elem szokásos, az üres kör annak ritkábban előforduló (energetikailag kevésbé kedvező) oxidációs számát mutatja.

Az ábrán látható, hogy:

  • az oxidációs szám a szkandium és mangán között növekszik, majd a rézig csökken. Az ábra formája innen ismétlődik, de megjegyzendő ezen kívül, hogy az ennél nagyobb rendszámú elemek atomjaiban az elektronoknak nagyobb a tendenciája az egy atommaghoz való ragaszkodásra.
  • az alacsonyabb oxidációs állapotban az elemek egyszerű ionokat képeznek, magasabb oxidációs állapotban kovalens kötést létesítenek elektronegatív elemekkel, például oxigénnel vagy fluorral, és többatomos ionokat képeznek, ún. kromátokat, vanadátokat, permanganátokat, stb.
  • Magasabb oxidációs állapotban az ionok oxidálószerként hathatnak, alacsonyabb oxidációs állapotban redukálószerként.
  • Egy perióduson elején a 2+ ionok erős redukálószerek, majd a rendszám növekedtével egyre stabilabbak lesznek, míg a 3+ ionok az elején stabilak, és a periódusban jobbra haladva egyre jobb oxidáló tulajdonságot mutatnak.

Katalitikus hatásukSzerkesztés

Az átmenetifémeknek gyakori alkalmazási területe a homogén, vagy heterogén katalizátorként való felhasználás.

Vegyületeik színezettségeSzerkesztés

 
Az átmenetifém-vegyületek vizes oldatának színe balról jobbra Co(NO3)2 (vörös); K2Cr2O7 (narancssárga); K2CrO4 (sárga); NiCl2 (zöld); CuSO4 (kék); KMnO4 (lila).

FordításSzerkesztés

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Transition metal című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

JegyzetekSzerkesztés

  1. General chemistry: principles and modern applications, 8th, Upper Saddle River, N.J: Prentice Hall, 341–342. o. (2002. szeptember 6.). ISBN 978-0-13-014329-7. OCLC 46872308 
  2. Housecroft, C. E. and Sharpe, A. G. (2005) Inorganic Chemistry, 2nd ed, Pearson Prentice-Hall, pp. 20–21.
  3. International Union of Pure and Applied Chemistry. "transition element". Compendium of Chemical Terminology - Gold Book Internet edition.
  4. Matsumoto, Paul S (2005). „Trends in Ionization Energy of Transition-Metal Elements”. Journal of Chemical Education 82 (11), 1660. o. DOI:10.1021/ed082p1660.  
  5. Figgis, B.N..szerk.: Lewis, J.: The Magnetochemistry of Complex Compounds, Modern Coordination Chemistry. New York: Wiley Interscience, 400–454. o. (1960) 
  6. Hogan, C. Michael (2010). "Heavy metal" in Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment. E. Monosson and C. Cleveland (eds.) Washington DC.