Переходные металлы (элементы) располагаются в побочных подгруппах Периодической системы Д.И. Менделеева. Их подразделяют на d-элементы и f-элементы. f-элементы – это лантаноиды и актиноиды.

В общем виде электронное строение переходных элементов можно представить следующим образом: (n – 1) dxnsy. На ns-орбитали содержится один или два электрона, остальные валентные электроны находятся на (n - 1) d-орбитали. Поскольку число валентных электронов заметно меньше числа орбиталей, то простые вещества, образованные переходными элементами, являются металлами.

Название "переходные" связано с тем, что в периодах переходные элементы вклиниваются между s- и р-элементами.

В отличие от s- и p-элементов, у которых заполняются внешние оболочки (соответственно ns- и np-оболочки), у переходных металлов  заполняются внутренние (n — 1) d-оболочки (d-элементы) или (n — 2) f-оболочки (f-элементы).

 

Все переходные элементы имеют следующие общие свойства:

  • Небольшие значения электроотрицательности.
  • Переменные степени окисления. Почти для всех d-элементов, в атомах которых на внешнем ns-подуровне находятся 2 валентных электрона, известна степень окисления +2.
  • Начиная с d-элементов III группы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, элементы в низшей степени окисления образуют соединения, которые проявляют основные свойства, в высшей — кислотные, в промежуточной — амфотерные. Например:

Формула соединения

Характер соединения

Mn(OH)2

Основание средней силы

Mn(OH)3

Слабое основание

Mn(OH)4

Амфотерный гидроксид

H2MnO4

Сильная кислота

HMnO4

Очень сильная кислота

 
  • Для всех переходных элементов характерно образование комплексных соединений.

 

Таблица переходных металлов.

Таблица переходных металлов

 

При образовании соединений атомы металлов могут использовать не только валентные s- и p-электроны, но и d-электроны. Поэтому для d-элементов гораздо более характерна переменная валентность, чем для элементов главных подгрупп. Благодаря этому свойству переходные металлы часто образуют комплексные соединения.

Все переходные элементы металлы. Поэтому в своих соединениях они проявляют положительные степени окисления. Большинство из них имеет характерный металлический блеск. По сравнению с s-металлами их прочность в целом значительно выше. В частности, для них характерны свойства: высокий предел прочности на разрыв; тягучесть; ковкость (их можно расплющить ударами в листы).

Есть три примечательных элемента из семейства переходных металлов. Эти элементы — железо, кобальт и никель, и они являются единственными элементами которые способны создавать магнитное поле.

Переходные элементы, кроме Fe и Ti, мало распространены в земной коре.

 

Электронные конфигурации элементов IV периода от скандия до цинка .

Элемент

Символ

Атомный номер

Электронная конфигурация

Скандий

Титан

Ванадий

Хром

Марганец

Железо

Кобальт

Никель

Медь

Цинк

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

1s2       2s22p6       3s23p63d1     4s2

1s2       2s22p6       3s23p63d2     4s2

1s2       2s22p6       3s23p63d3     4s2

1s2       2s22p6       3s23p63d5     4s1

1s2       2s22p6       3s23p63d5     4s2

1s2       2s22p6       3s23p63d6     4s2

1s2       2s22p6       3s23p63d7     4s2

1s2       2s22p6       3s23p63d8     4s2

1s2       2s22p6       3s23p63d10    4s1

1s2       2s22p6       3s23p63d1      4s2

                                        ↑            ↑

                          Внутренняя    Внешняя 
                               застройка        оболочка

 

Значение переходных металлов для организма и жизнедеятельности.

Без переходных металлов наш организм существовать не может. Железо – это действующее начало гемоглобина. Цинк участвует в выработке инсулина. Кобальт – центр витамина В-12. Медь, марганец и молибден, а также некоторые другие металлы входят в состав ферментов.

Многие переходные металлы и их соединения используются в качестве катализаторов. Например, реакция гидрирования алкенов на платиновом или палладиевом катализаторе. Полимеризация этилена проводится с помощью титансодержащих катализаторов.

Большое использование сплавов переходных металлов: сталь, чугун, бронза, латунь, победит. При исследовании сплавов прослеживается уникальное значение железа для человека. Сплавы даже разделяют на черные и цветные по содержанию в них железа.

 

Металлическая медь в стеклянной пробирке.

Переходные металлы элементы Металлическая медь

 

Свежеосаждённый гидроксид меди(II).

Свежеосаждённый гидроксид меди(II)

 

Кристаллы металлического серебра.

Кристаллы металлического серебра

 

Кристаллы чистого золота, выращенные методом химического транспорта.

Кристаллы чистого золота

 

Рутений.

Рутений

 

Родий.

Родий

 

Палладий.

Палладий

 

Осмий.

Осмий

 

Иридий.

Иридий

 

Платина.

Платина