Cấu hình electron, số oxi hoá

M O+ 2HX  X 2+ H2O,

CHƯƠNG 6: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 6.1 Vị trí của kim loại chuyển tiếp trong bảng HTTH

6.2.1. Cấu hình electron, số oxi hoá

Các nguyên tố chuyển tiếp có cấu hình electron như sau: + Nhóm nguyên tố d: (n - 1)d1→10 ns1→2

+ Nhóm Lantan, Actini: (n - 2)f1→14 (n - 1)d101ns2 Cấu hình electron của các nguyên tố 3d, 4d, 5d

21Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2 39Y Zr Nb Mo Te Ru Rh Pd Ag Cd 4d15s2 4d25s2 4d35s2 4d55s1 4d55s2 4d65s2 4d75s2 4d85s2 4d105s1 4d105s2 57La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 5d16s2 5d26s2 5d36s2 5d46s2 5d56s2 5d66s2 5d76s2 5d96s1 5d106s1 5d106s2

Các kim loại chuyển tiếp có nhiều số oxi hoá từ +1 đến số tự nhóm (trong khi các kim loại phân nhóm chính nhóm A chỉ có 1 hay 2 số oxi hoá hơn nhau 2 đơn vị).

Các nguyên tố d có cấu hình electron: (n - 1)d1→6 ns1→2 có số oxi hoá dương lớn nhất bằng số thứ tự nhóm, do các obital (n-1)d có các electron độc thân từ 1 đến 5

Ví dụ: Sc: 3d14s2 có số oxi hoá lớn nhất là +3 Cr: 3d54s1 có số oxi hoá lớn nhất là +6

Các nguyên tố d có cấu hình electron: (n - 1)d610 ns12 có số oxi hoá dương lớn nhất thấp hơn số thứ tự nhóm, do số electron tăng làm số electron độc thân giảm.

Ví dụ: Fe: 3d6 4s2 có số oxi hoá +2, +3 Ni: 3d8 4s2 có số oxi hoá +2

Các hợp chất của kim loại chuyển tiếp có số oxi hoá thấp (+1, +2, +3) có tính chất tương tự kim loại phân nhóm A, hợp chất có tính bazơ. Các hợp chất của kim loại chuyển tiếp có số oxi hoá cao có tính chất tương tự phi kim cùng phân nhóm, hợp chất có tính axit. Nguyên nhân là do cấu hình electron cũng như đặc điểm liên kết tương tự nhau.

Cr(+6) tương tự S (+6): H2CrO4 tương tự H2SO4

Sự bán đổi bán kính nguyên tử và ion trong các dãy, nhóm không biến đổi một chiều mà còn biến đổi ít hơn so với các nguyên tố không chuyển tiếp. Nguyên nhân là trong các nguyên tố chuyển tiếp, electron được thêm dần vào obital d, những obital này bị chắn mạnh điện tích hạt nhân bởi các electron ns làm kích thước của nguyên tử không biến đổi bao nhiêu.

Về năng lượng ion hoá cũng ít biến đổi do khi số electron không đổi, ảnh hưởng của sự tăng điện tích được bù lại bởi mức độ chắn của các electron được điền vào các lớp trong.

Ví dụ: Mn có các số oxi hoá: +2, +3, +4, +6, +7 Các số oxi hoá khác nhau có độ bền khác nhau.

Ví dụ: Mn có số oxi hoá +2 (tương ứng cấu hình 3d5) có độ bền cao nhất. Vì có phân lớp (n - 1)d hay (n - 2)f chưa bão hoà electron, do đó có nhiều electron độc thân tham gia liên kết, (n - 1)d trống cũng có thể tham gia liên kết, các mức năng lượng (n - 2)f, (n - 1)d và ns xấp xỉ nhau nên các electron có thể di chuyển từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác.

Các kim loại phân nhóm IB và VIIIB có số oxi hoá không tương ứng với số thứ tự nhóm.