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過渡元素是指元素周期表中d區的一系列金屬元素,又稱過渡金屬。一般來說,這一區域包括3到12一共十個族的元素,但不包括f區的內過渡元素。
「過渡元素」這一名詞首先由門捷列夫提出,用於指代8、9、10三族元素。他認為從鹼金屬到錳族是一個「周期」,銅族到鹵素又是一個,那麼夾在兩個周期之間的元素就一定有過渡的性質。這個詞雖然還在使用,但已失去了原意。
過渡金屬元素的一個周期稱為一個過渡系,第4、5、6周期的元素分別屬於第一、二、三過渡系。
族 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
第一過渡系 21
Sc
鈧 22
Ti
鈦 23
V
釩 24
Cr
鉻 25
Mn
錳 26
Fe
鐵 27
Co
鈷 28
Ni
鎳 29
Cu
銅 30
Zn
鋅
第二過渡系 39
Y
釔 40
Zr
鋯 41
Nb
鈮 42
Mo
鉬 43
Tc
鎝 44
Ru
釕 45
Rh
銠 46
Pd
鈀 47
Ag
銀 48
Cd
鎘
第三過渡系 71
Lu
鑥 72
Hf
鉿 73
Ta
鉭 74
W
鎢 75
Re
錸 76
Os
鋨 77
Ir
銥 78
Pt
鉑 79
Au
金 80
Hg
汞
第四過渡系 103
Lr
鐒 104
Rf
鑪 105
Db
釒杜 106
Sg
釒喜 107
Bh
釒波 108
Hs
釒黑 109
Mt
釒麥 110
Ds
鐽 111
Rg
112
Uub
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性質
過渡金屬由於具有未充滿的價層d軌道,性質與其他元素有明顯差別。
由於這一區很多元素的電子構型中都有不少單電子(錳這一族尤為突出,d5構型),較容易失去,所以這些金屬都有可變價態,有的(如鐵)還有多種穩定存在的金屬離子。過渡金屬最高可以顯+7(錳)、+8(鋨)氧化態,前者由於單電子的存在,後者由於能級太高,價電子結合的較為鬆散。高氧化態存在於金屬的酸根或醘基中(如:VO43-釩酸根,VO22+釩醘基)。
對於第一過渡系,高氧化態經常是強氧化劑,並且它們都能形成有還原性的二價金屬離子。對於二、三過渡系,由於原子半徑大、價電子能量高的原因,低氧化態很難形成,其高氧化態也沒有氧化性。同一族的二、三過渡系元素具有相仿的原子半徑和相同的性質,這是由於鑭系收縮造成的。
由於空的d軌道的存在,過渡金屬很容易形成配合物。金屬元素採用雜化軌道接受電子以達到16或18電子的穩定狀態。當配合物需要價層d軌道參與雜化時,d軌道上的電子就會發生重排,有些元素重排後可以使電子完全成對,這類物質稱為反磁性物質。相反,當價層d軌道不需要重排,或重排後還有單電子時,生成的配合物就是順磁性的。反磁性的物質沒有顏色,而順磁性的物質有顏色,其顏色因物質而異,甚至兩種異構體的顏色都是不同的。一些金屬離子的顏色也是有單電子的緣故。
大多數過渡金屬都是以氧化物或硫化物的形式存在於地殼中,只有金、銀等幾種單質可以穩定存在。
最典型的過渡金屬是4-10族。銅一族能形成配合物,但由於d10構型太穩定,最高價只能達到+3。靠近主族的稀土金屬沒有可變價態,也不能形成配合物。12族元素只有汞有可變價態,鋅基本上就是主族金屬。由於性質上的差異,有時銅、鋅兩族元素並不看作是過渡金屬,這時d區元素這一概念也就縮小至3到10族,銅鋅兩族合稱ds區元素。
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參看:
元素周期表
d區元素 - ds區元素
鹼金屬 鹼土金屬 鑭系元素 錒系元素 過渡金屬
主族金屬 類金屬 非金屬 鹵素 惰性氣體
取自"
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%87%E6%B8%A1%E9%87%91%E5%B1%9E"
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