过渡金属
过渡元素（英语：Transition element）是指元素周期表中位于d区的化学元素，由于它们皆为金属元素，因此也称过渡金属（英语：Transition metal）。一般来说，过渡元素包括3到12族一共十个族的元素，有时也包括f区的内过渡元素。
“过渡元素”这一名词首先由门捷列夫提出，用于代表8、9、10三族元素（合称VIIIB族）。他认为从碱金属（1族）到7族是一个“周期”，11族到卤素（17族）又是一个，那么夹在两个周期之间的元素就有过渡的性质。而现今虽然过渡金属这个词还在使用，但已和原本的意思不同。
同一个周期的过渡金属元素称为一个过渡系，第4、5、6周期的元素分别属于第一、二、三过渡系。
| 族→ | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 第一过渡系 | 21 Sc 钪 44.96 |
22 Ti 钛 47.87 |
23 V 钒 50.94 |
24 Cr 铬 52.00 |
25 Mn 锰 54.94 |
26 Fe 铁 55.84 |
27 Co 钴 58.93 |
28 Ni 镍 58.69 |
29 Cu 铜 63.55 |
30 Zn 锌 65.38 |
|
| 第二过渡系 | 39 Y 钇 88.91 |
40 Zr 锆 91.22 |
41 Nb 铌 92.91 |
42 Mo 钼 95.95 |
43 Tc 锝 [97] |
44 Ru 钌 101.1 |
45 Rh 铑 102.9 |
46 Pd 钯 106.4 |
47 Ag 银 107.9 |
48 Cd 镉 112.4 |
|
| 第三过渡系 | 71 Lu 镥 175.0 |
72 Hf 铪 178.5 |
73 Ta 钽 180.9 |
74 W 钨 183.8 |
75 Re 铼 186.2 |
76 Os 锇 190.2 |
77 Ir 铱 192.2 |
78 Pt 铂 195.1 |
79 Au 金 197.0 |
80 Hg 汞 200.6 |
|
| 第四过渡系 | 103 Lr 铹 [266] |
104 Rf 𬬻 [267] |
105 Db 𬭊 [268] |
106 Sg 𬭳 [267] |
107 Bh 𬭛 [270] |
108 Hs 𬭶 [271] |
109 Mt 鿏 [278] |
110 Ds 𫟼 [281] |
111 Rg 𬬭 [282] |
112 Cn 鿔 [285] |
图解：
在标准状况下，序号绿色者为气体；序号蓝色者为液体；序号黑色者为固体；序号灰色者为未知相态。
性质
[编辑]过渡金属大多具有未充满的价壳层d轨道。过渡金属基于十八电子规则，性质与周期表的其他元素有明显差别。
过渡金属具有明亮的光泽，且为良好的电及热导体。大多质地坚硬且强度高，并且具有高熔沸点。由于其不成对的d电子，大多数过渡金属及其化合物都具有强顺磁性。
由于这一区很多元素的电子构型中都有不少单电子（锰这一族尤为突出，为d5构型），较容易失去，所以这些金属都有可变价态，具有多种可稳定存在的氧化态离子，形成的溶液及化合物大多具有丰富多变的色彩。过渡金属最高可以显+7（铼）、+8（锇）甚至+9（铱）氧化态，前者由于单电子的存在，后者由于能级太高，价电子结合的较为松散。高氧化态主要存在于这些金属的酸根或酰基中（如：VO43−钒酸根，VO2+钒(V)酰基）。
对于第一过渡系，高氧化态离子经常是强氧化剂，并且它们都能形成有还原性的低价金属离子，例如铬酸根、高锰酸根、高铁酸根等。对于二、三过渡系，由于原子半径大、价电子能量高的原因，低氧化态很难形成，其高氧化态也没有氧化性。由于镧系收缩现象的影响，第二、三过渡系的同族元素具有相近的原子半径和高度相似的性质。
由于空的d轨道的存在，过渡金属很容易形成配合物。金属元素采用杂化轨道接受电子以达到16或18价电子的稳定状态。当配合物需要价壳层d轨道参与杂化时，d轨道上的电子就会发生重排，有些元素重排后可以使电子完全成对，这类物质称为反磁性物质。相反，当价层d轨道不需要重排，或重排后还有单电子时，生成的配合物就是顺磁性的。
大多数过渡金属都是以氧化物、硫化物等化合态的形式存在于地壳中，只有金、银、铂族金属等几种贵金属元素具有天然存在的电离态单质。
最典型的过渡金属是4～10族。靠近主族的3族及内过渡元素大多只有单一的稳定价态：+3价。而11族、12族两族元素的价壳层d轨道为充满状态，它们有时并不看作是d区过渡金属[1]，此时这两族合称ds区元素。11族元素能形成配合物，但由于d10构型太稳定，最高价只能达到+3。12族元素只有汞有可变价态，而锌的性质基本上就是主族金属。[2]
参考文献
[编辑]- ^ Jensen, William B. The Place of Zinc, Cadmium, and Mercury in the Periodic Table (PDF). Journal of Chemical Education. 2003, 80 (8): 952–961 [2019-12-14]. Bibcode:2003JChEd..80..952J. doi:10.1021/ed080p952. （原始内容存档 (PDF)于2012-05-08）.
- ^ 存档副本. [2020-04-20]. （原始内容存档于2020-11-27）.
