Переходные металлы
H | He | ||||||||||||||||||
Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||
Cs | Ba | La | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |
Fr | Ra | Ac | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
* | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | |||||
** | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
Перехо́дные мета́ллы (перехо́дные элеме́нты) — элементы побочных подгрупп Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, в атомах которых появляются электроны на d- и f-орбиталях[1]. В общем виде электронное строение переходных элементов можно представить следующим образом: . На ns-орбитали содержится один или два электрона, остальные валентные электроны находятся на -орбитали. Поскольку число валентных электронов заметно меньше числа орбиталей, то простые вещества, образованные переходными элементами, являются металлами.
Группа → Период ↓ |
III | IV | V | VI | VII | VIII | I | II | ||||||||||||||||||||||
4 | 21 Sc |
22 Ti |
23 V |
24 Cr |
25 Mn |
26 Fe |
27 Co |
28 Ni |
29 Cu |
30 Zn | ||||||||||||||||||||
5 | 39 Y |
40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
43 Tc |
44 Ru |
45 Rh |
46 Pd |
47 Ag |
48 Cd | ||||||||||||||||||||
6 | * | 72 Hf |
73 Ta |
74 W |
75 Re |
76 Os |
77 Ir |
78 Pt |
79 Au |
80 Hg | ||||||||||||||||||||
7 | ** | 104 Rf |
105 Db |
106 Sg |
107 Bh |
108 Hs |
109 Mt |
110 Ds |
111 Rg |
112 Cn | ||||||||||||||||||||
Лантаноиды * | 57 La |
58 Ce |
59 Pr |
60 Nd |
61 Pm |
62 Sm |
63 Eu |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
71 Lu | |||||||||||||||
Актиноиды ** | 89 Ac |
90 Th |
91 Pa |
92 U |
93 Np |
94 Pu |
95 Am |
96 Cm |
97 Bk |
98 Cf |
99 Es |
100 Fm |
101 Md |
102 No |
103 Lr |
Общая характеристика переходных элементов
[править | править код]Все переходные элементы имеют следующие общие свойства:[2]
- 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.
Подгруппа меди
[править | править код]Подгруппа меди, или побочная подгруппа I группы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, включает в себя элементы: медь Cu, серебро Ag и золото Au.
Свойства металлов подгруппы меди[3]
Атомный номер |
Название, символ |
Электронная конфигурация |
Степени окисления |
p, г/см³ |
tпл, °C |
tкип, °C |
---|---|---|---|---|---|---|
29 | Медь Cu | [Ar] 3d104s1 | 0, +1, +2 | 8,96[4][5] | 1083[4][5] | 2543[4][5] |
47 | Серебро Ag | [Kr] 4d105s1 | 0, +1, +3 | 10,5[6] | 960,8[6] | 2167[6] |
79 | Золото Au | [Xe] 4f145d106s1 | 0, +1, +3, +5 | 19,3[7] | 1063,4[7] | 2880[7] |
Для всех металлов характерны высокие значения плотности, температур плавления и кипения, высокая тепло- и электропроводность[8].
Особенностью элементов подгруппы меди является наличие заполненного предвнешнего -подуровня, достигаемое за счёт перескока электрона с ns-подуровня. Причина такого явления заключается в высокой устойчивости полностью заполненного d-подуровня. Эта особенность обусловливает химическую инертность простых веществ, их химическую неактивность, поэтому золото и серебро называют благородными металлами[9].
Медь
[править | править код]Медь представляет собой довольно мягкий металл красно-жёлтого цвета[10]. В электрохимическом ряду напряжений металлов она стоит правее водорода, поэтому растворяется только в кислотах-окислителях (в азотной кислоте любой концентрации и в концентрированной серной кислоте):
В отличие от серебра и золота, медь окисляется с поверхности кислородом воздуха уже при комнатной температуре. В присутствии углекислого газа и паров воды её поверхность покрывается зелёным налётом, представляющим собой основный карбонат меди(II).
Для меди наиболее характерна степень окисления +2[11], однако существует целый ряд соединений, в которых она проявляет степень окисления +1.
Оксид меди(II)
[править | править код]Оксид меди(II) CuO — вещество чёрного цвета. Под действием восстановителей при нагревании он превращается в металлическую медь:
Растворы всех солей двухвалентной меди окрашены в голубой цвет, который им придают гидратированные ионы .
При действии на растворимые соли меди раствором кальцинированной соды образуется малорастворимый основной карбонат меди (II) — малахит:
Гидроксид меди(II)
[править | править код]Гидроксид меди(II) Cu(OH)2 образуется при действии щелочей на растворимые соли меди(II)[12]:
Это малорастворимое в воде вещество голубого цвета. Гидроксид меди(II) — амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств. При сильном нагревании или стоянии под маточным раствором он разлагается:
При добавлении аммиака Cu(OH)2 растворяется с образованием ярко-синего комплекса:
Соединения одновалентной меди
[править | править код]Соединения одновалентной меди крайне неустойчивы, поскольку медь стремится перейти либо в Cu2+, либо в Cu0. Стабильными являются нерастворимые соединения CuCl, CuCN, Cu2S и комплексы типа .[13]
Серебро
[править | править код]Серебро более инертно, чем медь[14] , но при хранении на воздухе оно чернеет из-за образования сульфида серебра:
Серебро растворяется в кислотах-окислителях:
Наиболее устойчивая степень окисления серебра +1. В аналитической химии широкое применение находит растворимый нитрат серебра AgNO3, который используют как реактив для качественного определения ионов Cl−, Br−, I−:
При добавлении к раствору AgNO3 раствора щёлочи образуется тёмно-коричневый осадок оксида серебра Ag2O:
Многие малорастворимые соединения серебра растворяются в веществах-комплексообразователях, например, аммиаке и тиосульфате натрия:
Золото
[править | править код]Золото представляет собой металл, сочетающий высокую химическую инертность и красивый внешний вид, что делает его незаменимым в производстве ювелирных украшений[15]. В отличие от меди и серебра, золото крайне инертно по отношению к кислороду и сере, но реагирует с галогенами при нагревании:
Чтобы перевести золото в раствор, необходим сильный окислитель, поэтому золото растворимо в смеси концентрированных соляной и азотной кислот («царской водке»):
Платиновые металлы
[править | править код]Платиновые металлы — семейство из 6 химических элементов побочной подгруппы VIII группы Периодической системы, включающее рутений Ru, родий Rh, палладий Pd, осмий Os, иридий Ir и платину Pt. Эти металлы подразделяются на две триады: лёгкие — триада палладия (Ru, Rh, Pd) и тяжёлые — триада платины (Os, Ir, Pt).
Значение переходных металлов
[править | править код]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.
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Яндекс.Словари: Переходные элементы // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- ↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3252.html XuMuK.Ru - Переходные элементы] . Дата обращения: 27 июня 2009.
- ↑ Свойства элементов подгруппы меди на Alhimikov.Net . Архивировано из оригинала 22 февраля 2012 года.
- ↑ 1 2 3 [www.xumuk.ru/spravochnik/239.html Физические свойства меди на XuMuK.Ru] . Дата обращения: 27 июня 2009.
- ↑ 1 2 3 Физические свойства меди на Яндекс.Словари // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- ↑ 1 2 3 [www.xumuk.ru/spravochnik/257.html Физические свойства серебра на XuMuK.Ru] . Дата обращения: 28 июня 2009.
- ↑ 1 2 3 [www.xumuk.ru/spravochnik/289.html Физические свойства золота на XuMuK.Ru] . Дата обращения: 28 июня 2009.
- ↑ Имеется в виду только подгруппа меди, а не металлы в целом.
- ↑ Химия вокруг нас: благородные металлы . Дата обращения: 27 июня 2009. Архивировано 1 марта 2012 года.
- ↑ Химия. Лекции и электронные учебники на Xenoid.Ru . Дата обращения: 27 июня 2009. Архивировано 10 февраля 2012 года.
- ↑ Химия d-элементов I группы . Архивировано из оригинала 22 февраля 2012 года.
- ↑ Это «классический» способ получения нерастворимых оснований
- ↑ Химия меди . Дата обращения: 28 июня 2009. Архивировано 25 февраля 2012 года.
- ↑ Про серебро - свойства серебра . Дата обращения: 28 июня 2009. Архивировано из оригинала 22 февраля 2012 года.
- ↑ Функции золота, современные представления о золоте, интересные факты о золоте . Дата обращения: 29 июня 2009. Архивировано из оригинала 15 июня 2009 года.
Литература
[править | править код]- Ерёмина Е. А., Рыжова О. Н. Глава 17. Переходные элементы // Справочник школьника по химии. — М.: Экзамен, 2009. — С. 250—275. — 512 с. — 5000 экз. — ISBN 978-5-377-01472-0.
- Кузьменко Н. Е. , Ерёмин В. В., Попков В. А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. — М.: Экзамен, 1997-2001.
- Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Справочник по неорганической химии. — М.: Химия, 1987.
- Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — Л., 1977. — С. 98.
- Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001. — ISBN 5-06-003363-5.
- Лидин Р. А. Справочник по общей и неорганической химии. — М.: КолосС, 2008. — ISBN 978-5-9532-0465-1.
- Некрасов Б. В. Основы общей химии. — М.: Лань, 2004. — ISBN 5-8114-0501-4.
- Спицын В. И., Мартыненко Л. И. Неорганическая химия. — М.: МГУ, 1991, 1994.
- Турова Н. Я. Неорганическая химия в таблицах. Учебное пособие. — М.: ЧеРо, 2002. — ISBN 5-88711-168-2.
Ссылки
[править | править код]Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист |