过渡金属

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过渡金属

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过渡元素(英語:Transition element)是指元素周期表中位於d区的化學元素,由於它們皆為金屬元素,因此也稱過渡金屬(英語:Transition metal)。一般来说,过渡元素包括3到12族一共十个族的元素,有時也包括f区的内过渡元素。

“过渡元素”这一名词首先由门捷列夫提出,用于代表8、9、10三族元素(合稱VIIIB族)。他认为从碱金属(1族)到7族是一个“週期”,11族到卤素(17族)又是一个,那么夹在两个周期之间的元素就有过渡的性质。而現今雖然過渡金屬这个词还在使用,但已和原本的意思不同。

同一个周期的过渡金属元素称为一个过渡系,第4、5、6周期的元素分别属于第一、二、三过渡系。

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族→

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

第一過渡系

21Sc鈧44.96

22Ti鈦47.87

23V釩50.94

24Cr鉻52.00

25Mn錳54.94

26Fe鐵55.84

27Co鈷58.93

28Ni鎳58.69

29Cu銅63.55

30Zn鋅65.38

第二過渡系

39Y釔88.91

40Zr鋯91.22

41Nb鈮92.91

42Mo鉬95.95

43Tc鎝[97]

44Ru釕101.1

45Rh銠102.9

46Pd鈀106.4

47Ag銀107.9

48Cd鎘112.4

第三過渡系

71Lu鎦175.0

72Hf鉿178.5

73Ta鉭180.9

74W鎢183.8

75Re錸186.2

76Os鋨190.2

77Ir銥192.2

78Pt鉑195.1

79Au金197.0

80Hg汞200.6

第四過渡系

103Lr鐒[266]

104Rf鑪[267]

105Db𨧀[268]

106Sg𨭎[267]

107Bh𨨏[270]

108Hs𨭆[271]

109Mt䥑[278]

110Ds鐽[281]

111Rg錀[282]

112Cn鎶[285]

圖解:

碱金属

碱土金属

镧系元素

锕系元素

过渡金属

貧金屬

类金属

非金屬

卤素

稀有气体

待確認化學特性

在標準狀況下,序號綠色者為氣體;序號藍色者為液體;序號黑色者為固體;序號灰色者為未知相態。

性质[编辑]

过渡金属大多具有未充满的价殼层d轨道。过渡金属基於十八電子規則,性质与週期表的其他元素有明显差别。

过渡金属具有明亮的光澤,且為良好的電及熱導體。大多質地堅硬且強度高,並且具有高熔沸點。由於其不成對的d電子,大多數过渡金属及其化合物都具有強順磁性。

由于这一区很多元素的电子构型中都有不少单电子(锰这一族尤为突出,為d5构型),较容易失去,所以这些金属都有可变价态,具有多种可稳定存在的氧化態离子,形成的溶液及化合物大多具有豐富多變的色彩。过渡金属最高可以显+7(铼)、+8(锇)甚至+9(銥)氧化态,前者由于单电子的存在,后者由于能级太高,价电子结合的较为松散。高氧化态主要存在于這些金属的酸根或酰基中(如:VO43−钒酸根,VO2+钒(V)酰基)。

对于第一过渡系,高氧化态離子经常是强氧化剂,并且它们都能形成有还原性的低价金属离子,例如鉻酸根、過錳酸根、鐵酸根等。对于二、三过渡系,由于原子半径大、价电子能量高的原因,低氧化态很难形成,其高氧化态也没有氧化性。由于镧系收缩現象的影響,第二、三过渡系的同族元素具有相近的原子半径和高度相似的性质。

由于空的d轨道的存在,过渡金属很容易形成配合物。金属元素采用混成軌域接受电子以达到16或18價电子的稳定状态。当配合物需要价殼层d轨道参与杂化时,d轨道上的电子就会发生重排,有些元素重排后可以使电子完全成对,这类物质称为反磁性物质。相反,当价层d轨道不需要重排,或重排后还有单电子时,生成的配合物就是顺磁性的。

大多数过渡金属都是以氧化物、硫化物等化合態的形式存在于地壳中,只有金、银、鉑族金屬等几种貴金屬元素具有天然存在的游離態单质。

最典型的过渡金属是4~10族。靠近主族的3族及內過渡元素大多只有單一的穩定价态:+3价。而11族、12族两族元素的价殼层d轨道為充满狀態,它們有时并不看作是d區过渡金属[1],此时這两族合称ds区元素。11族元素能形成配合物,但由于d10构型太稳定,最高价只能达到+3。12族元素只有汞有可变价态,而锌的性質基本上就是主族金属。[2]

参见[编辑]

化学主题

元素周期表

d区元素

F区元素

配位场理论

貧金屬,也稱後過渡金屬(post-transition metals)

過渡金屬氧化物

参考文献[编辑]

^ Jensen, William B. The Place of Zinc, Cadmium, and Mercury in the Periodic Table (PDF). Journal of Chemical Education. 2003, 80 (8): 952–961 [2019-12-14]. Bibcode:2003JChEd..80..952J. doi:10.1021/ed080p952. (原始内容存档 (PDF)于2012-05-08).

^ 存档副本. [2020-04-20]. (原始内容存档于2020-11-27).

VIIIB、IB族过渡金属元素低维纳米结构的稳定性与形成规则 - Materials Views 中国 (页面存档备份,存于互联网档案馆)

查论编元素分類

s区元素

p区元素

d区元素 (ds區元素)

f区元素

g区元素

h区元素

元素周期

1

2

3

4

5

6

7

8

9

族主族元素

1(碱金属)

2(碱土金属)

13(硼族元素)

14(碳族元素)

15(氮族元素)

16(氧族元素)

17(鹵素)

18(稀有气体)

副族元素过渡金属

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

內過渡金属

镧系元素

锕系元素

超锕系元素

其它元素分類

金属

稀土金属

貧金屬

難熔金屬

貴金屬

惰性金屬

鉑族金屬(PGMs)

鐵族元素

轻金属

重金属

自然金屬(英语:Native metals)

类金属

非金屬

兩性元素

重元素

放射性元素

人工合成元素

超铀元素

超重元素

锕系后元素

主要錒系元素(英语:Major actinide)

次要錒系元素

参见

国际纯化学与应用化学联盟(IUPAC)

命名法

系统元素名称

化学俗名

德米特里·门捷列夫

Category:元素周期表

Portal:化学

查论编元素周期表

IA1

IIA2

IIIB3

IVB4

VB5

VIB6

VIIB7

VIIIB8

VIIIB9

VIIIB10

IB11

IIB12

IIIA13

IVA14

VA15

VIA16

VIIA17

VIIIA18

1

H

He

2

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

3

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

4

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

5

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

6

Cs

Ba

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

7

Fr

Ra

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Rf

Db

Sg

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Nh

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Mc

Lv

Ts

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相關項目

化學元素

0號元素

扩展元素周期表

同位素列表

地球的地殼元素豐度列表

元素列表

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德国

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