物理的性質と原子サイズ
部分的に充填されたdサブシェルのために、遷移金属はいくつかのユニークな特性
学習目標
遷移金属中の原子サイズと電子遷移の重要性を認識します。
キーテイクアウト
キーポイント
- 遷移金属化合物の色は、電子遷移の二つのタイプに起因しています。
- 不対d電子の存在により、遷移金属は常磁性化合物を形成することができる。
- 反磁性化合物は、すべて対になっているd電子を持っています。
- 遷移金属は電気の導体であり、高密度で高融点および沸点を有する。
キー用語
- 導体：電気、熱、光、または音を送信することができるもの。
- 常磁性：外部に印加された磁場によって引き付けられ、印加された磁場の方向に内部の誘導磁場を形成する材料。
- 強磁性：特定の物質が磁場を受けると永久磁石になる現象。
- 反磁性：外部から印加された磁場とは反対の方向に誘導された磁場を生成し、したがって印加された磁場によって反発される材料。
遷移金属特性
部分的に充填されたdサブシェルに起因する他の要素には見られない遷移要素によって共有される多くの特性があ これらには、d–d電子遷移による色の化合物の形成および不対d電子の存在による多くの常磁性化合物の形成が含まれる。 遷移系金属化合物の色は、一般に、電荷移動遷移とd-d遷移の二つの主なタイプの電子遷移によるものである。遷移金属化合物の色：左から右へ、co（NO3）2（赤）;K2Cr2O7（オレンジ）;K2Cro4（黄色）;Nicl2（ターコイズ）;Cuso4（青）の水溶液：co（NO3）2（赤）;K2Cr2O7（オレンジ）;K2Cr4（黄）;Nicl2（ターコイズ）;Cuso4（青）; Kmno4（紫色）。
電荷移動遷移
電子は主に配位子軌道から主に金属軌道にジャンプし、配位子から金属への電荷移動（LMCT）遷移を生じさせる。 これらは、金属が高酸化状態にあるときに最も容易に発生する可能性がある。 例えば、クロム酸塩、重クロム酸塩、および過マンガン酸塩イオンの色は、LMCT遷移によるものである。 それぞれの場合において、金属（ＣｒおよびＭｎ）は＋６以上の酸化状態を有する。
金属から配位子への電荷移動（MLCT）遷移は、金属が低酸化状態にあり、配位子が容易に還元される場合に最も可能性が高い。
金属から配位子への電荷移動（MLCT）遷移が最も可能性が高い。
d-d遷移
d-d遷移では、電子はあるd軌道から別のd軌道にジャンプします。 遷移金属の錯体では、d軌道はすべて同じエネルギーを持つわけではありません。 D軌道の分裂のパターンは結晶場理論を用いて計算することができる。 分裂の程度は、特定の金属、その酸化状態、および配位子の性質に依存する。
八面体錯体のような中心対称錯体では、d-d遷移は禁止されている。 四面体錯体は、対称性の中心がないときにd軌道とp軌道を混合することが可能であるため、遷移は純粋なd-d遷移ではないため、やや強い色を持
いくつかのd-d遷移はスピン禁止されています。 例えば、マンガン(II)の八面体の高スピン錯体では、5つの電子すべてが平行スピンを持つ。 このような錯体の色は、スピン許容遷移を有する錯体よりもはるかに弱い。 実際、マンガン(II)の多くの化合物はほとんど無色である。遷移金属化合物は、それらが一つ以上の不対d電子を有するとき、常磁性である。
遷移金属化合物は、それらが一つ以上の不対d電子を有するとき、常 四から七のd電子を持つ八面体錯体では、高スピン状態と低スピン状態の両方が可能である。 2−のような四面体遷移金属錯体は、結晶場分裂が小さいため高スピンである。 これは、より低いエネルギー軌道にある電子のおかげで得られるエネルギーが、常にスピンを対にするのに必要なエネルギーよりも小さいことを意味
常磁性対 反磁性
いくつかの化合物は反磁性である。 これらの場合、すべての電子が対になっています。 強磁性は、個々の原子が常磁性であり、スピンベクトルが結晶材料中で互いに平行に整列しているときに生じる。 金属鉄は、遷移金属を含む強磁性材料の一例である。 反強磁性は、固体状態における個々のスピンの特定の整列から生じる磁気特性の別の例である。: アルニコ、鉄合金で作られた磁石。 強磁性は、材料がどのように磁石になるかを説明する物理理論です。
名前が示すように、すべての遷移金属は金属であり、電気の導体です。 一般に、遷移金属は、高密度および高い融点および沸点を有する。 これらの特性は、非局在化されたd電子による金属結合によるものであり、共有電子の数とともに増加する凝集をもたらす。 しかし、第12族金属は、完全なdサブシェルがd–d結合を防止するため、はるかに低い融点および沸点を有する。 実際、水銀は-38.83°C（-37.89°F）の融点を持ち、室温で液体です。
遷移金属と原子サイズ
遷移金属の原子サイズに関しては、ほとんど変化がありません。 典型的には、周期表を横切って左から右に移動すると、原子半径が減少する傾向がある。 しかし、遷移金属では、左から右に移動すると、レベルがオフになり、一定になる原子半径を増加させる傾向があります。 遷移元素では、電子の数は増加していますが、特定の方法で増加しています。 電子の数は、期間を越えて進むことを増加し、従って、核の方へのこれらの電子のより多くの引力があります。 しかし、d電子では、電子-電子反発がいくつか追加されています。 例えば、クロムでは、4s電子のうちの1つが3dサブレベルを半分満たすように促進され、電子-電子反発は小さく、原子サイズは小さい。 逆は、行の後半の部分に当てはまります。p>
要素の周期表：この画像は原子半径サイズを表します。 遷移金属のサイズに注意してください。p>