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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
Bh
Hs
Mt
Ds
Rg
Cn
Nh
Fl
Mc
Lv
Ts
Og
相關項目
化學元素
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