Metal de transição , qualquer um dos vários elementos químicos que têm elétrons de valência - ou seja, elétrons que podem participar da formação de ligações químicas - em duas camadas em vez de apenas uma. Enquanto o termo transição não tem significado químico particular, é um nome conveniente para distinguir a semelhança das estruturas atômicas e as propriedades resultantes dos elementos assim designados. Eles ocupam as porções intermediárias dos longos períodos da tabela periódica de elementos entre os grupos do lado esquerdo e os grupos do lado direito. Especificamente, eles formam os Grupos 3 (IIIb) a 12 (IIb).
tabela periódica Versão moderna da tabela periódica dos elementos (para impressão). Encyclopædia Britannica, Inc.
As semelhanças mais notáveis compartilhadas pelos 24 elementos em questão são que eles são todos metais e que a maioria deles são duros, fortes e brilhantes, têm altos pontos de fusão e ebulição e são bons condutores de calor e eletricidade. A variedade dessas propriedades é considerável; portanto, as declarações são comparativas com as propriedades gerais de todos os outros elementos.
Muitos dos elementos são tecnologicamente importantes: titânio, ferro, níquel e cobre, por exemplo, são usados estruturalmente e na tecnologia elétrica. Em segundo lugar, os metais de transição formam muitos ligas , entre si e com outros elementos metálicos. Terceiro, a maioria desses elementos se dissolvem em ácidos minerais, embora alguns, como platina, prata e ouro , são chamados de nobres - isto é, não são afetados por ácidos simples (não oxidantes).
Sem exceção, os elementos da série de transição principal (ou seja, excluindo os lantanóides e actinóides conforme especificado abaixo) formam estáveis compostos em dois ou mais estados formais de oxidação.
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Os metais de transição podem ser subdivididos de acordo com as estruturas eletrônicas de seus átomos em três séries de transição principais, chamadas de primeira, segunda e terceira séries de transição, e duas séries de transição interna, chamadas de lantanóides e actinóides.
A primeira série de transição principal começa com escândio (símbolo Sc, número atômico 21) ou titânio (símbolo Ti, número atômico 22) e termina com zinco (símbolo Zn, número atômico 30). A segunda série inclui os elementos ítrio (símbolo Y, número atômico 39) ao cádmio (símbolo Cd, número atômico 48). A terceira série se estende do lantânio (símbolo La, número atômico 57) ao mercúrio (símbolo Hg, número atômico 80). Essas três séries principais de transição estão incluídas no conjunto de 30 elementos, muitas vezes chamado de d -bloquear metais de transição. Porque escândio, ítrio e lantânio, na verdade, não formam compostos análogo para aqueles dos outros metais de transição e porque seus química é bastante homólogo ao dos lantanóides, eles são excluídos da presente discussão dos principais metais de transição. Da mesma forma, porque zinco, cádmio e mercúrio exibem poucas das propriedades características dos outros metais de transição, eles são tratados separadamente ( Vejo elemento do grupo zinco). O restante d - metais de transição de blocos e algumas de suas propriedades características estão listadas na Tabela.
símbolo | número atômico | massa atômica | densidade (gramas por centímetro cúbico, 20 ° C) | ponto de fusão (° C) | ponto de ebulição (° C) | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
1ª série principal | titânio | Vocês | 22 | 47.867 | 4,54 | 1.668 | 3.287 |
vanádio | V | 2,3 | 50.942 | 6,11 | 1.910 | 3.407 | |
cromo | Cr | 24 | 51.996 | 7,14 | 1.907 | 2.672 | |
manganês | Mn | 25 | 54.938 | 7,21-7,44 | 1.246 | 2.061 | |
ferro | Fe | 26 | 55.845 | 7,87 | 1.538 | 2.861 | |
cobalto | o que | 27 | 58.933 | 8,9 | 1.495 | 2.927 | |
níquel | Ni | 28 | 58.693 | 8,9 | 1.455 | 2.913 | |
cobre | Com | 29 | 63.546 | 8,92 | 1.085 | 2.927 | |
2ª série principal | zircônio | Zr | 40 | 91.224 | 6,51 | 1.855 | 4.409 |
nióbio | Nb | 41 | 92.906 | 8,57 | 2.477 | 4.744 | |
molibdênio | Mo | 42 | 95,94 | 10,22 | 2.623 | 4.639 | |
tecnécio | Tc | 43 | 98 | 11,5 | 2.157 | 4.265 | |
rutênio | Ru | 44 | 101,07 | 12,41 | 2.334 | 4.150 | |
ródio | Rh | Quatro cinco | 102.906 | 12,41 | 1.964 | 3.695 | |
paládio | Pd | 46 | 106,42 | 12,02 | 1.555 | 2.963 | |
prata | Ag | 47 | 107.868 | 10,49 | 962 | 2.162 | |
3ª série principal | háfnio | Hf | 72 | 178,49 | 13,31 | 2.233 | 4.603 |
tântalo | Ta | 73 | 180.948 | 16,65 | 3.017 | 5.458 | |
tungstênio | DENTRO | 74 | 183,84 | 19,3 | 3.422 | 5.555 | |
rênio | Ré | 75 | 186.207 | 21,02 | 3.186 | 5.596 | |
ósmio | Os | 76 | 190,23 | 22,57 | 3.033 | 5.012 | |
irídio | Ir | 77 | 192.217 | 22,56 | 2.446 | 4.428 | |
platina | para | 78 | 195.084 | 21,45 | 1.768 | 3.825 | |
ouro | No | 79 | 196.967 | ~ 19,3 | 1.064 | 2.856 |
O primeiro da série de transição interna inclui os elementos do cério (símbolo Ce, número atômico 58) ao lutécio (símbolo Lu, número atômico 71). Esses elementos são chamados de lantanóides (ou lantanídeos) porque a química de cada um se assemelha muito à do lantânio. O próprio lantânio é frequentemente considerado um dos lantanóides. A série actinóide consiste em 15 elementos de actínio (símbolo Ac, número atômico 89) a lawrencium (símbolo Lr, número atômico 103). Essas séries de transição interna são abordadas em elemento de terra rara e elemento actinóide. Para elementos 104 e superiores, Vejo elemento transurânio.
As localizações relativas dos metais de transição na tabela periódica e suas propriedades químicas e físicas podem ser melhor compreendidas considerando suas estruturas eletrônicas e a maneira como essas estruturas variam conforme o número atômico aumenta.
Como observado anteriormente, os elétrons associados a um núcleo atômico são localizados, ou concentrados, em várias regiões específicas do espaço chamadas orbitais atômicos, cada um dos quais é caracterizado por um conjunto de símbolos (números quânticos) que especificam o volume, a forma e orientação no espaço em relação a outros orbitais. Um orbital não pode acomodar mais do que dois elétrons. A energia envolvida na interação de um elétron com o núcleo é determinada pelo orbital que ele ocupa, e os elétrons de um átomo se distribuem entre os orbitais de tal forma que a energia total é mínima. Assim, por estrutura eletrônica, ou configuração, de um átomo entende-se a maneira pela qual os elétrons ao redor do núcleo ocupam os vários orbitais atômicos disponíveis para eles. A configuração mais simples é o conjunto de orbitais de um elétron do átomo de hidrogênio. Os orbitais podem ser classificados, primeiro, pelo número quântico principal, e os orbitais têm energia crescente como o principal quantum o número aumenta de 1 para 2, 3, 4, etc. (Os conjuntos de orbitais definidos pelos números quânticos principais 1, 2, 3, 4, etc., são frequentemente referidos como cascas designadas K, L, M, N , etc.) Para o quantum principal número 1, há apenas um único tipo de orbital, chamado de s orbital. Conforme o número quântico principal aumenta, há um número crescente de diferentes tipos de orbitais, ou subcamadas, correspondendo a cada um: s, p, d, f, g , etc. Além disso, os tipos orbitais adicionais vêm em conjuntos maiores. Assim, há apenas um s orbital para cada número quântico principal, mas existem três orbitais no conjunto designado p , cinco em cada conjunto designado d , e assim por diante. Para o átomo de hidrogênio, a energia é totalmente determinada por qual orbital o único elétron ocupa. É especialmente notável que a energia do átomo de hidrogênio seja determinada unicamente pelo número quântico principal do orbital ocupado pelo elétron (exceto por alguns pequenos efeitos que não são de interesse aqui); ou seja, no hidrogênio, as configurações de elétrons da terceira camada, por exemplo, são equenergéticas (da mesma energia, qualquer que seja a que o elétron ocupa), o que não é o caso com qualquer um dos outros átomos, todos os quais contêm dois ou mais elétrons.
o que significam as letras cd rom
Para entender as configurações eletrônicas de outros átomos, é comum empregar o construção (Alemão: construção) princípio, cuja base é que, para atingir uma configuração multi-elétron, o número necessário de elétrons deve ser adicionado aos orbitais um de cada vez, preenchendo os orbitais mais estáveis primeiro, até o número total foi adicionado. Assim, ao construir a tabela periódica, progride-se de um elemento para o próximo adicionando um próton ao núcleo e um elétron à região atômica fora do núcleo. Há uma restrição a essa conceituação, a saber, o princípio de exclusão de Pauli, que afirma que apenas dois elétrons podem ocupar cada orbital. Assim, não pode haver mais do que dois elétrons em qualquer s orbital, seis elétrons em qualquer conjunto de p orbitais, dez elétrons em qualquer conjunto de d orbitais, etc. Ao realizar este processo, entretanto, não se pode simplesmente usar a ordenação de orbitais de elétrons que seja apropriada ao átomo de hidrogênio. À medida que os elétrons são adicionados, eles interagem entre si e também com o núcleo e, como resultado, a presença de elétrons em algum orbital faz com que a energia de um elétron entrando em outro orbital seja diferente do que seria se este elétron estivesse presente sozinho . O resultado geral dessas interações intereletrônicas (às vezes chamadas de blindagem) é que a ordem relativa dos vários orbitais atômicos é diferente em átomos de muitos elétrons daquela do átomo de hidrogênio; na verdade, ele muda continuamente à medida que o número de elétrons aumenta.
À medida que os átomos multi-eletrônicos são formados, as várias subcamadas s, p, d, f, g , etc. de um número quântico principal deixam de ser equenenergéticos; todos eles caem, embora não em quantidades iguais, para energias mais baixas. A redução geral da energia ocorre porque a proteção da carga nuclear que um elétron em um orbital particular é dada por todos os outros elétrons no átomo não é suficiente para evitar um aumento constante no efeito que a carga no núcleo tem sobre aquele elétron à medida que o número atômico aumenta. Em outras palavras, cada elétron é imperfeitamente protegido da carga nuclear pelos outros elétrons. Além disso, os diferentes tipos de orbitais em cada camada principal, por causa de suas diferentes distribuições espaciais, são protegidos em diferentes graus pelo núcleo de elétrons abaixo deles; conseqüentemente, embora todos eles diminuam em energia, eles diminuem em quantidades diferentes e, portanto, sua ordem relativa em energia muda continuamente. Para especificar a configuração eletrônica de um átomo particular, é necessário usar a ordem dos orbitais apropriada ao valor específico do número atômico daquele átomo. O comportamento dos vários d e f orbitais deve ser notado especialmente em relação a onde os metais de transição ocorrem na tabela periódica.
O átomo de argônio (número atômico 18) tem uma configuração eletrônica 1 s doisdois s doisdois p 63 s dois3 p 6(ou seja, tem dois elétrons no s orbital da primeira camada; dois na s e seis no p orbitais da segunda camada; dois na s e seis no p orbitais da terceira camada: esta expressão geralmente é abreviada como [Ar], especialmente ao especificar as configurações de elementos entre argônio e criptônio , porque representa uma parte comum das configurações de todos esses elementos). Os 3 d orbitais são mais protegidos da carga nuclear do que os 4 s orbital, e, conseqüentemente, este último orbital tem menor energia. Os próximos elétrons a serem adicionados entram no 4 s orbital em preferência ao 3 d ou 4 p orbitais. Os dois elementos após o argônio na tabela periódica são potássio , com um único 4 s elétron e cálcio, com dois 4 s elétrons. Por causa da presença dos 4 s elétrons, os 3 d orbitais são menos protegidos do que os 4 p orbitais; portanto, a primeira série regular de transição começa neste ponto com o elemento escândio, que possui a configuração eletrônica [Ar] 4 s dois3 d 1. Através dos próximos nove elementos, em ordem crescente de número atômico, os elétrons são adicionados aos 3 d orbitais até que, no elemento zinco, estejam totalmente preenchidos e a configuração eletrônica seja [Ar] 3 d 104 s dois. Os 4 p orbitais são então os de menor energia e são preenchidos pelos próximos seis elementos, o sexto dos quais é o próximo gás nobre, criptônio, com a configuração eletrônica 1 s doisdois s doisdois p 63 s dois3 p 64 s dois3 d 104 p 6, ou [Kr].
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Ao longo do próximo período, o padrão de variação das energias orbitais é semelhante ao imediatamente anterior. Quando a configuração do gás nobre, criptônio, foi alcançada, o 5 s orbital é mais estável que o 4 d orbitais. Os próximos dois elétrons, portanto, entram no 5 s orbital, mas então o 4 d orbitais caem para menos energia do que 5 p orbitais, e a segunda série regular de transição começa com o elemento ítrio. Elétrons continuam a ser adicionados aos 4 d orbitais até que esses orbitais sejam totalmente preenchidos na posição do elemento cádmio, que possui uma configuração eletrônica [Kr] 4 d 105 s dois. Os próximos seis elétrons entram no 5 p orbitais até que outra configuração de gás nobre seja atingida no elemento xenônio. Analogamente aos dois períodos anteriores, os próximos dois elétrons são adicionados ao próximo orbital disponível, ou seja, o 6 s orbital, produzindo os próximos dois elementos, césio e bário. Neste ponto, no entanto, a ordem dos orbitais torna-se mais complexa do que antes, porque agora há 4 não preenchidos f orbitais, bem como os 5 d orbitais, e os dois conjuntos têm aproximadamente a mesma energia. No próximo elemento, lantânio (número atômico 57), um elétron é adicionado ao 5 d orbitais, mas o elemento imediatamente seguinte, cério (número atômico 58), tem dois elétrons no 4 f orbitais e nenhum nos 5 d orbitais. Através dos próximos 12 elementos, os elétrons adicionais entram nos 4 f orbitais, embora os 5 d orbitais são de energia apenas ligeiramente superior. Este conjunto de elementos, abrangendo a faixa de lantânio, onde o 4 f orbitais ainda estavam vazios ou prestes a serem preenchidos, através do lutécio, no qual os 4 f orbitais são completamente preenchidos por 14 elétrons, constituem os lantanóides, mencionados acima.
Neste ponto, os próximos orbitais disponíveis são os 5 d orbitais, e os elementos háfnium através do ouro, a terceira série regular de transição, correspondem ao preenchimento sucessivo destes 5 d orbitais. Seguindo esta série, há novamente p orbitais (6 p ) a ser preenchido, e quando isso é realizado, o gás nobre radônio é alcançado.
Se dois átomos estiverem próximos, alguns de seus orbitais podem se sobrepor e participar da formação de orbitais moleculares. Os elétrons que ocupam um orbital molecular interagem com os núcleos de ambos os átomos: se essa interação resultar em uma energia total menor que a dos átomos separados, como é o caso se o orbital se encontra principalmente na região entre os dois núcleos, o orbital é dito ser um orbital de ligação e sua ocupação por elétrons constitui uma ligação covalente que liga os átomos juntos em composto formação e na qual os elétrons são compartilhados. Se a ocupação de um orbital por elétrons aumenta a energia do sistema, como é o caso se o orbital se encontra principalmente fora da região entre os dois núcleos, esse orbital é chamado de anticoagulante; a presença de elétrons em tais orbitais tende a compensar a força atrativa derivada dos elétrons de ligação.
Uma ligação ou um orbital molecular anti-ligação pode ser disposto ao longo da linha que passa pelos dois núcleos, caso em que é designado pela letra grega σ (sigma); ou pode ocupar regiões aproximadamente paralelas àquela linha e ser designada como π (pi).
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