KIM LOAI CHUYỂN TIẾP Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m49315 Kim loại chuyển tiếp∗ Lê Văn Tám This work is produced by Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam and licensed under the Creative Commons Attribution License † Tóm tắt nội dung Kim loại chuyển tiếp Kim loại chuyển tiếp 40 nguyên tố hóa học có số nguyên tử từ 21 đến 30, 39 đến 48, 57 đến 80 89 đến 112 Nguyên nhân tên vị trí chúng bảng tuần hoàn bắt đầu chuyển tiếp có thêm điện tử quỹ đạo nguyên tử lớp d Nếu định nghĩa cách chặt chẽ kim loại chuyển tiếp nguyên tố tạo thành ion với lớp quỹ đạo (orbital) d điền đầy phần, tức nguyên tố khối d ngoại trừ scandi kẽm note: • Từ Lantan đến Luteti (các nguyên tố có số nguyên tử từ 57 đến 71) nguyên tố thuộc nhóm Lantan • Nhóm Lantan • Từ Actini đến Lawrenci (các nguyên tố có số nguyên tử từ 89 đến 103) nguyên tố thuộc nhóm Actini • Nhóm Actini ∗ Version 1.1: Jan 20, 2011 10:25 am GMT+7 † http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ http://voer.edu.vn/content/m49315/1.1/ Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m49315 Cấu hình điện tử Thông thường quỹ đạo lớp điền đầy trước quỹ đạo lớp Các quỹ đạo s nguyên tố thuộc khối quỹ đạo d lại có trạng thái lượng thấp lớp d Vì nguyên tử có khuynh hướng đến trạng thái có lượng thấp nên quỹ đạo s điền đầy trước Các trường hợp ngoại lệ crôm đồng, có điện tử quỹ đạo cùng, nguyên nhân điện tử đẩy nhau, chia điện tử quỹ đạo s quỹ đạo d để dẫn đến trạng thái lượng thấp điền điện tử vào quỹ đạo nguyên tử Không phải tất nguyên tố khối d kim loại chuyển tiếp Scandi kẽm không đáp ứng định nghĩa phía Scandi có điện tử lớp d điện tử lớp s Vì ion Scandi (Sc3+) điện tử quỹ đạo d nên tất nhiên ion có quỹ đạo "được điền đầy phần" Ở kẽm tương tự ion kẽm, Zn2+, có quỹ đạo d điền đầy hoàn toàn Tính chất hóa học Các kim loại chuyển tiếp có đặc tính có ứng suất căng, khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi cao Cũng tính chất khác kim loại chuyển tiếp, tính chất khả điện tử quỹ đạo d vị trí xác định mạng kim loại Các tính chất kim loại chuyển tiếp rõ có nhiều điện tử chia sẻ hạt nhân Các kim loại chuyển tiếp có tính chất bản: • • • • Tạo hợp chất có màu Có thể có nhiều trạng thái ôxi hóa khác Là chất xúc tác tốt Tạo phức chất Trạng thái ôxi hóa Nếu so sánh với nguyên tố phân nhóm nhóm II canxi ion kim loại chuyển tiếp có nhiều trạng thái ôxi hóa khác Thông thường canxi không nhiều điện tử kim loại chuyển tiếp điện tử Nếu xem xét entanpi ion hóa hai nhóm nhận thấy nguyên nhân Năng lượng cần dùng để lấy điện tử canxi quỹ đạo s mức thấp Ca3+ có entanpi ion hóa lớn đến mức mà thông thường ion không tồn Các kim loại chuyển tiếp vanađi có độ chênh lệch lượng thấp quỹ đạo 3d 4s nên entanpi ion hóa tăng gần tuyến tính theo quỹ đạo d s Vì mà kim loại chuyển tiếp tồn với số ôxi hóa cao http://voer.edu.vn/content/m49315/1.1/ Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m49315 Hình 1: Trạng thái ôxi hóa kim loại chuyển tiếp Dọc theo chu kỳ nhận thấy số khuôn mẫu tính chất định: • Số lượng trạng thái ôxi hóa tăng đến mangan sau giảm Nguyên nhân lực hút proton hạt nhân mạnh nên khó cho điện tử • Ở mức ôxi hóa thấp, nguyên tố thường tồn dạng ion Trong mức ôxi hóa cao chúng thường tạo liên kết cộng hóa trị với nguyên tố điện tử âm khác ôxi hay flo, thường anion Các tính chất phụ thuộc vào trạng thái ôxi hóa: • Các mức ôxi hóa cao bền dọc theo chu kỳ • Ở mức ôxi hóa cao hơn, ion chất ôxi hóa tốt, nguyên tố mức ôxi hóa thấp chất khử • Bắt đầu từ đầu chu kỳ, ion 2+ chất khử mạnh có độ bền tăng dần • Ngược lại, ion 3+ bắt đầu độ bền trở thành chất ôxi hóa tốt Hoạt tính xúc tác Các kim loại chuyển tiếp chất xúc tác đồng thể dị thể tốt, thí dụ sắt chất xúc tác cho quy trình Haber-Bosch Niken platin dùng để hiđrô hóa anken Hợp chất màu Khi tần số xạ điện từ thay đổi nhận thấy màu khác Chúng kết từ thành phần khác ánh sáng ánh sáng phản xạ, truyền hay hấp thụ sau tiếp xúc với vật chất Vì cấu trúc chúng nên kim loại chuyển tiếp tạo thành nhiều ion phức chất có màu khác Màu thay đổi nguyên tố, MnO4− (Mn mức ôxi hóa +7) hợp chất có màu tím, Mn2+ lại có màu hồng nhạt Việc tạo phức chất đóng vai trò việc tạo màu phối tử có ảnh hưởng lớn đến lớp 3d Chúng hút phần điện tử 3d chia điện tử thành nhóm có lượng cao nhóm có lượng thấp Tia http://voer.edu.vn/content/m49315/1.1/ Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m49315 xạ điện từ hấp thụ tần số tỷ lệ với hiệu số lượng hai trạng thái nguyên tử Khi ánh sáng chạm vào nguyên tử với quỹ đạo 3d bị bị chia số điện tử nâng lên trạng thái lượng cao Nếu so với ion thông thường ion chất phức hấp thụ nhiều tần số khác mà quan sát thấy nhiều màu khác Màu chất phức phụ thuộc vào: • Số lượng điện tử quỹ đạo d • Cách xếp phối tử chung quanh ion • Loại phối tử xung quanh ion Khi chúng có tính phối tử nhiều hiệu số lượng hai nhóm 3d bị tách cao http://voer.edu.vn/content/m49315/1.1/ ... chất khả điện tử quỹ đạo d vị trí xác định mạng kim loại Các tính chất kim loại chuyển tiếp rõ có nhiều điện tử chia sẻ hạt nhân Các kim loại chuyển tiếp có tính chất bản: • • • • Tạo hợp chất có... m49315 Kim loại chuyển tiếp Lê Văn Tám This work is produced by Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam and licensed under the Creative Commons Attribution License † Tóm tắt nội dung Kim loại chuyển tiếp Kim. .. toàn Tính chất hóa học Các kim loại chuyển tiếp có đặc tính có ứng suất căng, khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi cao Cũng tính chất khác kim loại chuyển tiếp, tính chất khả điện