Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

8.5: Утворення іонів перехідного металу

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19616

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Елементарні угруповання в таблиці Менделєєва
    Малюнок\(\PageIndex{1}\) (Кредит: Користувач: Цефей/Вікісховище, змінено Фондом CK-12; Джерело: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Periodic_table.svg(opens у новому вікні); Ліцензія: Громадське надбання)

    Як перехідні метали утворюють іони?

    Перехідні метали є цікавою і складною групою елементів. Вони мають збентежені закономірності розподілу електронів, які не завжди дотримуються правил заповнення електронів. Передбачення того, як вони будуть утворювати іони, також не завжди очевидно.

    Іони перехідних металів

    Перехідні метали відносяться до\(d\) блоку, а це означає, що\(d\) підрівень електронів знаходиться в процесі заповнення до десяти електронів. Багато перехідних металів не можуть втратити достатньо електронів для досягнення електронної конфігурації благородного газу. Крім того, більшість перехідних металів здатні приймати іони з різними зарядами. Залізо, яке утворює\(\ce{Fe^{2+}}\) або\(\ce{Fe^{3+}}\) іони, втрачає електрони, як показано нижче.

    \[\begin{array}{lcl} \ce{Fe} & \rightarrow & \ce{Fe^{2+}} + 2 \ce{e^-} \\ \left[ \ce{Ar} \right] \: 3d^6 \: 4s^2 & & \left[ \ce{Ar} \right] \: 3d^6 \end{array}\nonumber \]

    \[\begin{array}{lcl} \ce{Fe} & \rightarrow & \ce{Fe^{3+}} + 3 \ce{e^-} \\ \left[ \ce{Ar} \right] \: 3d^6 \: 4s^2 & & \left[ \ce{Ar} \right] \: 3d^5 \end{array}\nonumber \]

    Згідно з процесом Ауфбау, електрони заповнюють\(4s\) підрівень перед початком заповнення\(3d\) підрівня. Однак найвіддаленіші\(s\) електрони завжди першими видаляються в процесі утворення катіонів перехідних металів. Оскільки більшість перехідних металів мають два валентних електронів, заряд\(2+\) є дуже поширеним для їх іонів. Це справа для заліза вище. Особливо стійкий напівзаповнений\(d\) підрівень\(\left( d^5 \right)\), що є результатом втрати атомом заліза третього електрона.

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): А. іржа являє собою складну комбінацію оксидів заліза, серед яких оксид заліза (III),\(\ce{Fe_2O_3}\). Б. сульфат заліза (II)\(\ce{FeSO_4}\), був відомий з давніх часів як зелений купорос і століттями використовувався при виготовленні чорнила. (Кредит: (A) Paulnasca; (B) Бен Міллс (Вікімедіа: Benjah-BMM27); Джерело: (A) http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rust_screw.jpg(opens у новому вікні); (B) http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iron%2528II%2529-sulfate-heptahydrate-sample.jpg(opens у новому вікні); Ліцензія: CC by 2.0 (відкривається в новому вікні); Публічне надбання)

    Деякі перехідні метали, які мають відносно мало\(d\) електронів, можуть досягти електронної конфігурації благородного газу. Скандій - приклад.

    \[\begin{array}{lcl} \ce{Sc} & \rightarrow & \ce{Sc^{3+}} + 3 \ce{e^-} \\ \left[ \ce{Ar} \right] \: 3d^1 \: 4s^2 & & \left[ \ce{Ar} \right] \end{array}\nonumber \]

    Інші можуть досягати конфігурацій з повним\(d\) підрівнем, таких як цинк і мідь.

    \[\begin{array}{lcl} \ce{Zn} & \rightarrow & \ce{Zn^{2+}} + 2 \ce{e^-} \\ \left[ \ce{Ar} \right] \: 3d^{10} \: 4s^2 & & \left[ \ce{Ar} \right] \: 3d^{10} \end{array}\nonumber \]

    \[\begin{array}{lcl} \ce{Cu} & \rightarrow & \ce{Cu^+} + \ce{e^-} \\ \left[ \ce{Ar} \right] \: 3d^{10} \: 4s^1 & & \left[ \ce{Ar} \right] \: 3d^{10} \end{array}\nonumber \]

    Отримана вище конфігурація, з 18 електронами на крайньому основному енергетичному рівні, називається псевдоблагородною газовою електронною конфігурацією. Це надає особливу стабільність\(\ce{Cu^+}\) іонам\(\ce{Zn^{2+}}\) і.

    Резюме

    • Іоноутворення перехідних металів є більш складним, ніж просте утворення катіонів.
    • Іони перехідних металів часто передбачають перестановки обох\(d\) і\(s\) електронів.

    Рецензія

    1. На який блок потрапляють перехідні метали?
    2. При написанні електронної конфігурації для перехідного металу який підрівень (\(s,p,d,f\)) заповнюється першим?
    3. При утворенні іонів перехідних металів, який підрівень (\(s,p,d,f\)) втрачає електрони першим? Що таке псевдоблагородно-газова електронна конфігурація?