In der Chemie hat das Begriff-Übergang-Metall (hat manchmal auch ein Übergang-Element genannt), zwei mögliche Bedeutungen:

• Die IUPAC Definition stellt fest, dass ein Übergang-Metall "ein Element ist, dessen Atom eine unvollständige D-Subschale hat, oder das cations mit einer unvollständigen D-Subschale verursachen kann".
• Die meisten Wissenschaftler beschreiben ein "Übergang-Metall" als jedes Element im D-Block des Periodensystems, das Gruppen 3 bis 12 auf dem Periodensystem einschließt. Alle Elemente im D-Block sind Metalle. In der wirklichen Praxis wird der F-Block auch in die Form des lanthanide und der actinide Reihe eingeschlossen.

Jensen hat die Geschichte des Begriff-Übergang-Elements (oder Metall) und D-Block nachgeprüft. Der Wortübergang wurde zuerst verwendet, um die Elemente zu beschreiben, die jetzt als der D-Block durch den englischen Chemiker Charles Bury 1921 bekannt sind, der sich auf eine Übergang-Reihe von Elementen während der Änderung einer inneren Schicht von Elektronen (zum Beispiel n=3 in der 4. Reihe des Periodensystems) von einer stabilen Gruppe 8 zu einem 18, oder von 18 bis 32 bezogen hat.

Klassifikation

Im D-Block haben die Atome der Elemente zwischen 1 und 10 d Elektronen.

Mit einigen geringen Ausnahmen kann die elektronische Struktur von Übergang-Metallatomen als [] ns (n-1) d geschrieben werden, wo der innere d Augenhöhlen-mehr Energie hat als die Wertigkeitsschale s Augenhöhlen-. In divalent und dreiwertigen Ionen der Übergang-Metalle wird die Situation solch umgekehrt, dass die s Elektronen höhere Energie haben. Folglich, ein Ion, das keine s Elektronen hat: Es hat die elektronische Konfiguration [Ar], der im Vergleich zur Konfiguration des Atoms, [Ar] 4s3d 3. ist.

Die Elemente von Gruppen 4-11 werden jetzt allgemein als Übergang-Metalle anerkannt, wie Sc und Y in der Gruppe 3 sind. Für die Elemente La-Lu und Ac-Lr und auch für die Gruppe 12 werden verschiedene Sätze von Definitionen von verschiedenen Autoren verwendet.

1. Viele Chemie-Lehrbücher und gedruckte Periodensysteme klassifizieren La und Ac als Gruppe 3 Elemente und Übergang-Metalle, da ihre mit dem Boden staatlichen Atomkonfigurationen sd wie Sc und Y sind. Die Elemente Ce-Lu werden als die "lanthanide" Reihe (oder "lanthanoid" gemäß IUPAC) und Th-Lr als die "actinide" Reihe betrachtet. Die zwei Reihen werden zusammen als F-Block-Elemente, oder (in älteren Quellen) als "innere Übergang-Elemente" klassifiziert.
2. Einige Lehrbücher der anorganischen Chemie schließen La mit dem lanthanides und Ac mit dem actinides ein. Diese Klassifikation basiert auf similaritites im chemischen Verhalten, und definiert 15 Elemente in jeder der zwei Reihen, wenn auch sie der Füllung einer F-Subschale entsprechen, die nur 14 Elektronen enthalten kann.
3. Eine dritte Klassifikation definiert die F-Block-Elemente als La-Yb und Ac-No, während sie Lu und Lr in der Gruppe 3 legt. Das basiert auf dem aufbau Grundsatz (oder Regel von Madelung), um Elektronsubschalen zu füllen, in denen 4f vorher 5d (und 5f vorher 6d) gefüllt wird, so dass die F-Subschale an Yb wirklich voll ist (und No), während Lu (und Lr) [] sfd Konfiguration hat. Jedoch sind La und Ac Ausnahmen zum Grundsatz von Aufbau mit der Elektronkonfiguration [] sd (nicht [] sf, wie der aufbau Grundsatz voraussagt), so ist es von Atomelektronkonfigurationen entweder La nicht klar oder Lu (Ac oder Lr) als ein Übergang-Metall betrachtet werden sollte.

Zink, Kadmium und Quecksilber werden manchmal als Übergang-Metalle nicht klassifiziert, weil sie die elektronische Konfiguration [] ds ohne unvollständige D-Schale haben. In der Oxydation setzen +2 fest die Ionen haben die elektronische Konfiguration [] d. Während diese Elemente im +1 Oxydationsstaat, als im diatomic Ion bestehen können, gibt es keine allein stehenden Elektronen wegen der Bildung eines covalent Bandes zwischen den zwei Atomen des dimer. Die Gruppe 12 Elemente Zn, Cd und Hg kann als Postübergang-Metalle in diesem Fall klassifiziert werden. Jedoch ist es häufig günstig, diese Elemente in eine Diskussion der Übergang-Elemente einzuschließen. Zum Beispiel, wenn man die Kristallfeldstabilisierungsenergie von Übergang-Elementen der ersten Reihe bespricht, ist es günstig, auch das Element-Kalzium und Zink, als beide einzuschließen und einen Wert der Null zu haben, gegen die der Wert für andere Übergang-Metallionen verglichen werden kann. Ein anderes Beispiel kommt in der Reihe von Irving-Williams von Stabilitätskonstanten von Komplexen vor.

Jedoch die neue Synthese von Quecksilber (IV) hat Fluorid geführt, um betreffs zu debattieren, ob Quecksilber jetzt immer als ein Übergang-Metall betrachtet werden sollte.

Charakteristische Eigenschaften

Es gibt mehrere Eigenschaften, die durch die Übergang-Elemente geteilt sind, die in anderen Elementen nicht gefunden werden, der sich aus der teilweise gefüllten D-Schale ergibt. Diese schließen ein

• die Bildung von Zusammensetzungen, deren Farbe wegen d - d elektronische Übergänge ist
• die Bildung von Zusammensetzungen in vielen Oxydationsstaaten, wegen der relativ niedrigen Reaktionsfähigkeit von allein stehenden d Elektronen.
• die Bildung von vielen paramagnetischen Zusammensetzungen wegen der Anwesenheit allein stehender d Elektronen. Einige Zusammensetzungen von Hauptgruppenelementen sind auch (z.B Stickstoffoxyd, Sauerstoff) paramagnetisch

Farbige Zusammensetzungen

Farbe in Metallzusammensetzungen der Übergang-Reihe ist allgemein wegen elektronischer Übergänge von zwei Haupttypen.

• beladen Sie Übertragungsübergänge. Ein Elektron kann von vorherrschend ligand Augenhöhlen-zu vorherrschend metallen Augenhöhlen-springen, einen Übergang der Anklage-Übertragung der ligand zu Metall (LMCT) verursachend. Diese können am leichtesten vorkommen, wenn das Metall in einem hohen Oxydationsstaat ist. Zum Beispiel ist die Farbe des Chromats, dichromate und der Permanganat-Ionen wegen LMCT Übergänge. Ein anderes Beispiel ist, dass mercuric iodide, HgI, wegen eines LMCT Übergangs rot ist.

Ein Metall - zur Ligand-Anklage-Übertragung (MLCT) Übergang wird am wahrscheinlichsten sein, wenn das Metall in einem niedrigen Oxydationsstaat und dem ligand ist, wird leicht reduziert.

• D-D-Übergänge. Ein Elektron springt von einem d-orbital bis einen anderen. In Komplexen der Übergang-Metalle haben die d orbitals dieselbe Energie nicht alle. Das Muster des Aufspaltens des d orbitals kann mit der Kristallfeldtheorie berechnet werden. Das Ausmaß des Aufspaltens hängt vom besonderen Metall, seinem Oxydationsstaat und der Natur des ligands ab. Die wirklichen Energieniveaus werden auf Tanabe-Sugano Diagrammen gezeigt.

In centrosymmetric Komplexen, wie Octahedral-Komplexe, d-d Übergänge werden durch die Regel von Laporte verboten und kommen nur wegen der vibronic Kopplung vor, in der eine Molekülschwingung zusammen mit einem d-d Übergang vorkommt. Vierflächige Komplexe haben etwas intensivere Farbe, weil, sich d und p vermischend, orbitals möglich ist, wenn es kein Zentrum der Symmetrie gibt, so sind Übergänge nicht reine d-d Übergänge. Die Mahlzahn-Aufnahmefähigkeit (ε) durch d-d Übergänge verursachter Bänder, ist grob in der Reihe 5-500 Mcm (wo M = mol dm) relativ niedrig. Einige d-d Übergänge sind verbotene Drehung. Ein Beispiel kommt in octahedral, Komplexen der hohen Drehung von Mangan (II), vor

der eine d Konfiguration hat, in der das ganze fünf Elektron parallele Drehungen hat; die Farbe solcher Komplexe ist viel schwächer als in Komplexen mit Drehungserlaubten Übergängen. Tatsächlich scheinen viele Zusammensetzungen von Mangan (II) fast farblos. Das Spektrum von Shows eine maximale Mahlzahn-Aufnahmefähigkeit von ungefähr 0.04 Mcm im sichtbaren Spektrum.

Oxydationsstaaten

Eine Eigenschaft von Übergang-Metallen ist, dass sie zwei oder mehr Oxydationsstaaten ausstellen, gewöhnlich sich durch einen unterscheidend. Zum Beispiel sind Zusammensetzungen des Vanadiums in allen Oxydationsstaaten zwischen 1, solcher als, und +5, solcher als bekannt.

Hauptgruppenelemente in Gruppen 13 bis 17 stellen auch vielfache Oxydationsstaaten aus. Die "allgemeinen" Oxydationsstaaten dieser Elemente unterscheiden sich normalerweise durch zwei. Zum Beispiel, Zusammensetzungen von Gallium in der Oxydation setzt +1 fest, und +3 bestehen, in dem es ein einzelnes Gallium-Atom gibt. Keine Zusammensetzung von Ga (II) ist bekannt: Jede solche Zusammensetzung würde ein allein stehendes Elektron haben und würde sich als ein freier Radikaler benehmen und schnell zerstört werden. Die einzigen Zusammensetzungen, in denen Gallium einen formellen Oxydationsstaat +2 hat, sind Dimeric-Zusammensetzungen, solcher als, der ein Vertrotteltes Band enthält, das vom allein stehenden Elektron auf jedem Atom von Ga gebildet ist. So ist der Hauptunterschied in Oxydationsstaaten, zwischen Übergang-Elementen und anderen Elementen, dass Oxydationsstaaten bekannt sind, in dem es ein einzelnes Atom des Elements und der eines oder mehr allein stehenden Elektronen gibt.

Der maximale Oxydationsstaat in den ersten Reihe-Übergang-Metallen ist der Zahl von Wertigkeitselektronen vom Titan (+4) bis zu Mangan (+7) gleich, aber nimmt in den späteren Elementen ab. In den zweiten und dritten Reihen kommt das Maximum mit dem Ruthenium und Osmium vor (+8). In Zusammensetzungen solcher als und die Elemente erreichen ein stabiles Oktett durch das Formen von vier covalent Obligationen.

Die niedrigsten Oxydationsstaaten werden in solchen Zusammensetzungen wie ausgestellt (Oxydation stellen fest, dass Null) und (Oxydation 2 festsetzen), in dem der 18-Elektronen-Regel gefolgt wird. Diese Komplexe sind auch covalent.

Ionische Zusammensetzungen werden größtenteils mit der Oxydation gebildet setzt +2 und +3 fest. In der wässrigen Lösung werden die Ionen durch (gewöhnlich) eingeordneten octahedrally von sechs Wassermolekülen hydratisiert.

Magnetismus

Übergang-Metallzusammensetzungen sind paramagnetisch, wenn sie ein oder mehr allein stehende d Elektronen haben. In octahedral Komplexen mit zwischen vier und sieben d Elektronen sowohl hohe Drehung als auch spinnen niedrig Staaten sind möglich. Vierflächige Übergang-Metallkomplexe, die hohe Drehung sind, weil das Kristallfeldaufspalten klein ist, so dass die Energie, auf Grund von den Elektronen gewonnen zu werden, die in der niedrigeren Energie orbitals sind, immer weniger ist als die Energie, mussten die Drehungen paarweise anordnen. Einige Zusammensetzungen sind diamagnetic. Diese schließen octahedral, niedrige Drehung, d und quadratplanare d Komplexe ein. In diesen Fällen ist das Kristallfeldaufspalten solch, dass alle Elektronen paarweise angeordnet werden.

Ferromagnetismus kommt vor, wenn individuelle Atome paramagnetisch sind und die Drehungsvektoren Parallele zu einander in einem kristallenen Material ausgerichtet werden. Metallisches Eisen und die Legierung alnico sind Beispiele von eisenmagnetischen Materialien, die Übergang-Metalle einschließen. Antiferromagnetismus ist ein anderes Beispiel eines magnetischen Eigentums, das aus einer besonderen Anordnung von individuellen Drehungen im festen Zustand entsteht.

Katalytische Eigenschaften

Die Übergang-Metalle und ihre Zusammensetzungen sind für ihre homogene und heterogene katalytische Tätigkeit bekannt. Diese Tätigkeit wird ihrer Fähigkeit zugeschrieben, vielfache Oxydationsstaaten anzunehmen und Komplexe zu bilden. Vanadium (V) Oxyd (im Kontakt-Prozess), fein geteiltes Eisen (im Prozess von Haber), und Nickel (in Katalytischem hydrogenation) ist einige der Beispiele. Katalysatoren an einer festen Oberfläche (mit Sitz in nanomaterial Katalysatoren) schließen die Bildung von Obligationen zwischen Reaktionspartner-Molekülen ein, und Atome der Oberfläche des Katalysators (verwerten die ersten Reihe-Übergang-Metalle 3. und 4s Elektronen, um zu verpfänden). Das hat die Wirkung, die Konzentration der Reaktionspartner an der Katalysator-Oberfläche zu vergrößern und auch der Obligationen in den reagierenden Molekülen schwach zu werden (die Aktivierungsenergie wird gesenkt). Auch weil die Übergang-Metallionen ihre Oxydationsstaaten ändern können, treten sie mehr als Katalysatoren in Kraft.

Andere Eigenschaften

Wie einbezogen, durch den Namen sind alle Übergang-Metalle Metalle und Leiter der Elektrizität.

Im allgemeinen Übergang besitzen Metalle eine hohe Speicherdichte und hohe Schmelzpunkte und Siedepunkte. Diese Eigenschaften sind wegen des metallischen Abbindens durch delocalized d Elektronen, zu Kohäsion führend, die mit der Zahl von geteilten Elektronen zunimmt. Jedoch die Gruppe 12 Metalle haben das viel niedrigere Schmelzen und die Siedepunkte, da ihre vollen D-Subschalen das D-D-Abbinden verhindern. Tatsächlich hat Quecksilber einen Schmelzpunkt von 39 °C und ist eine Flüssigkeit bei der Raumtemperatur.

Viele Übergang-Metalle können zu einer Vielfalt von ligands gebunden werden.

Siehe auch

• Inneres Übergang-Element, ein Name, der jedem Mitglied des F-Blocks

• Hauptgruppenelement, ein Element außer einem Übergang-Metall
• Feldtheorie von Ligand eine Entwicklung der Kristallfeldtheorie, covalency in Betracht ziehend
• Postübergang-Metall, ein metallisches Element rechts von den Übergang-Metallen im Periodensystem