1
Pierwiastki bloku d
(pierwiastki przejściowe)
Sc
skand
Ti
tytan
V
wanad
Cr
chrom
Mn
mangan
Fe
Ŝ
elazo
Co
kobalt
Ni
nikiel
Cu
mied
ź
Zn
cynk
Y
itr
Zr
cyrkon
Nb
niob
Mo
molibden
Tc
technet
Ru
ruten
Rh
rod
Pd
pallad
Ag
srebro
Cd
kadm
La
lantan
Hf
hafn
Ta
tantal
W
wolfram
Re
ren
Os
osm
Ir
iryd
Pt
platyna
Au
złoto
Hg
rt
ęć
Ac
aktyn
Pierwiastki bloku d
(pierwiastki przejściowe)
Właściwości ogólne
1)
Zajmują w układzie okresowy m połoŜenie pośrednie między
pierwiastkami
bloku s
(bardzo reaktywny mi pierw iastkami
metaliczny mi tworzący mi z reguły związki jonowe) a pierw iastkami
bloku p
(tworzący mi na ogół związki kowalencyjne);
2)
Przedostatnia powłoka elektronowa zostaje rozbudowana od ośmiu
do osiemnastu elektronów – mają niecałkow icie zapełniony
poziom d
(konf iguracja
ns
2
(n-1)d
1-10
) - cynkowce o konfiguracji
d
10
mają nieco inne w łaściwości;
3)
Tworzą 3 pełne szeregi obejmujące po 10 pierwiastków i
niekompletny czwarty szereg;
4)
Posiadają wiele wspólnych właściwości fizycznych i chemicznych
(wszystkie są metalami, dobry mi przewodnikami ciepła i
elektryczności, są plastyczne i tworzą stopy z inny mi metalami)
Pierwiastki bloku d
Właściwości szczegółowe -
rozmiary atomów
1) Promienie kowalencyjne maleją w okresie ze w zrostem l.at.
(w pobliŜu końca szeregu promień nieco wzrasta)
2) Atomy pierw iastków przejściow ych są mniejsze niŜ atomy litow ców w
danym okresie (a - skuteczność ekranowania ładunku jądra:
elektrony d <elektrony p < elektrony s; b – elektrony są przyłączane
do przedostatniej pow łoki elektronowej)
3) Promienie atomowe wzrastają w grupie III (Sc
→
Y
→
La) w oczekiwa-
ny sposób ze wzrostem l.at.. W dalszych grupach wzrost przy przejś-
ciu od pierw iastka drugiego do trzeciego jest niew ielki (kontrakcja
lantanow cowa)⇒zbliŜone energie sieciowe, energie solwatacji i joni-
zacji ⇒zbliŜone w łaściwości chemiczne (efekty kontrakcji
lantanow cowej znikają przy zbliŜaniu się do prawej strony bloku d)
Ca
2+
0,99
Sc
3+
0,70
Ti
4+
0,68
Sr
2+
1,13
Y
3+
0,90
Zr
4+
0,74
Ba
2+
1,35
La
3+
1,06
Hf
4+
0,75
↑
14 lantanowców
Pierwiastki bloku d
Właściwości szczegółowe -
Gęstość
Sc
skand
Ti
tytan
V
wanad
Cr
chrom
Mn
mangan
Fe
Ŝ
elazo
Co
kobalt
Ni
nikiel
Cu
mied
ź
Zn
cynk
Y
itr
Zr
cyrkon
Nb
niob
Mo
molibden
Tc
technet
Ru
ruten
Rh
rod
Pd
pallad
Ag
srebro
Cd
kadm
La
lantan
Hf
hafn
Ta
tantal
W
wolfram
Re
ren
Os
osm
Ir
iryd
Pt
platyna
Au
złoto
Hg
rt
ęć
Ac
aktyn
d < 5 g/cm
3
5 g/cm
3
< d < 21 g/cm
3
d
≥
21 g/cm
3
Pierwiastki bloku d –w
łaściwości szczegółowe
temperatury topnienia i wrzenia
S c
skand
T i
tytan
V
w anad
Cr
ch ro m
M n
m an g an
Fe
Ŝ
e lazo
Co
kob alt
Ni
n ikiel
Cu
m ied
ź
Zn
cyn k
Y
itr
Z r
cyrko n
Nb
n io b
Mo
m olibd en
T c
tech n et
Ru
ru ten
Rh
ro d
P d
p allad
Ag
sreb ro
Cd
kad m
L a
lant an
Hf
h afn
T a
tant al
W
w olfram
Re
ren
Os
o sm
Ir
iryd
P t
p lat yna
Au
złot o
Hg
rt
ęć
Ac
akt yn
t
t
< 430
o
C
900
o
C < t
t
< 100 0
o
C
1000
o
C < t
t
< 3000
o
C
t
t
≥≥≥≥
3000
o
C
Sc
skand
Ti
tytan
V
wanad
Cr
chrom
Mn
mangan
Fe
Ŝ
elazo
Co
kobalt
Ni
nikiel
Cu
mied
ź
Zn
cynk
Y
itr
Zr
cyrkon
Nb
niob
Mo
molibden
Tc
technet
Ru
ruten
Rh
rod
Pd
pallad
Ag
srebro
Cd
kadm
La
lantan
Hf
hafn
Ta
tantal
W
wolfram
Re
ren
Os
osm
Ir
iryd
Pt
platyna
Au
złoto
Hg
rt
ęć
Ac
aktyn
t
w
< 1000
o
C
2140
o
C < t
w
< 2900
o
C
3000
o
C < t
w
< 5000
o
C
t
w
≥≥≥≥
5000
o
C
Temperatury topnienia
Temperatury wrzenia
Pierwiastki bloku d –w
łaściwości szczegółowe
reaktywność metali
wysokie t
t
(t
w
) ⇒ duŜe ciepła sublimacji
małe rozmiary ⇒ duŜe energie jonizacji
małe ciepła
solwatacji
reaktywność pierwiastków
↓
⇓
szlachetność pierwiastków
↑
w okresie, gdy l.at.
↑
⇒ aktywność
↓
(szlachetność)
↑
2
Pierwiastki bloku d –w
łaściwości szczegółowe
energie jonizacji E
j
(łatwość oderwania elektronu)
E
j(s)
< E
j(d)
< E
j(p)
E
j(La)
= 541kJ/mol
-
E
j(Hg)
= 1007 kJ/mol
Li C
wyŜsze stopnie utlenienia ⇒ związki kowalencyjne
niŜsze stopnie utlenienia ⇒ związki jonowe
Pierwiastki bloku d są mniej elektrododatnie od litowców i berylowców
⇓
tworzą (zaleŜnie od warunków) wiązania jonowe lub kowalencyjne
Pierwiastki bloku d –w
łaściwości szczegółowe
barwa związków (przeniesienie elektronów d – d)
Liczba
elektronów
d
Liczba
niesparowanych
elektronów
Stopie
ń
utlenienia i barwa
0
0
Ti(IV) bezbarwny
1
1
Ti(III) fioletowy
,
V(IV) niebieski
2
2
V(III) niebieski
3
3
V(II) fioletowy, Cr(III) fioletowy
4
4
Cr(II)
niebieski
,
Mn(III) ró
Ŝ
owy
5
5
Mn(II) ró
Ŝ
owy
,
Fe(III)
Ŝ
ółty
6
4
Fe(II) zielony
7
3
Co(II) ró
Ŝ
owy
8
2
Ni(II) zielony
9
1
Cu(II) niebieski
10
0
Zn(II) bezbarwny, Ag(I) bezbarwny
Pierwiastki bloku d
w
łaściwości magnetyczne
Właściwości magnetyczne pierw iastków przejściowych wiąŜą się
z obecnością w atomie niesparowanych elektronów
Substancje, których
wszystkie elektrony
są sparowane, mają
zerowy moment
magnetyczny, odpy-
chają linie sił, ich
cięŜar na wadze
magnetycznej
Gouya maleje –
substancje
diamagnetyczne
Substancje, które
mają elektrony nie-
sparowane, mają
niezerowy moment
magnetyczny przy-
ciągają linie sił, ich
cięŜar na wadze
magnetycznej
Gouya wzrasta –
substancje
paramagnetyczne
Substancje, które
mogą być trwale
namagnesowane
(Fe, Co, Ni) –
substancje
ferro-
magnetyczne
Pierwiastki bloku d
w
łaściwości magnetyczne
Waga magnetyczna Gouya
schemat
)
1
L
(
L
)
1
S
(
S
4
µ
L
S
+
+
+
=
+
)
2
N
(
N
)
1
S
(
S
4
µ
S
+
=
+
=
Pierwiastki bloku d
w
łaściwości katalityczne
Pierwiastek lub jego zwi
ą
zek
Katalizowana reakcja
FeSO
4
(H
2
O
2
)
utlenianie ROH do R’CHO
Fe/Mo
otrzymywanie NH
3
Pd
uwodornienie fenolu do
cykloheksanonu
Pt
utlenianie SO
2
do SO
3
Pt/Rh
utlenianie NH
3
doNO
V
2
O
5
utlenianie SO
2
do SO
3
Cu
otrzymywanie (CH
3
)
2
SiCl
2
Ni (Raneya)
procesy redukcji
TiCl
4
(Zieglera – Natty)
otrzymywanie
polietylenu
Pierwiastki bloku d
konfiguracja elektronowa
Sc
3d
1
4s
2
Ti
3d
2
4s
2
V
3d
3
4s
2
Cr
3d
5
4s
1
Mn
3d
5
4s
2
Fe
3d
6
4s
2
Co
3d
7
4s
2
Ni
3d
8
4s
2
Cu
3d
10
4s
1
Zn
3d
10
4s
2
Y
4d
1
5s
2
Zr
4d
2
5s
2
Nb
4d
4
5s
1
Mo
4d
5
5s
1
Tc
4d
6
5s
1
Ru
4d
7
5s
1
Rh
4d
8
5s
1
Pd
4d
10
5s
0
Ag
4d
10
5s
1
Cd
4d
10
5s
2
La
5d
1
6s
2
Hf
5d
2
6s
2
Ta
5d
3
6s
2
W
5d
4
6s
2
Re
5d
5
6s
2
Os
5d
6
6s
2
Ir
5d
7
6s
2
Pt
5d
9
6s
1
Au
5d
10
6s
1
Hg
5d
10
6s
2
3
Pierwiastki bloku d
stopnie utlenienia
•Wyjątkowa róŜnorodność stopni utlenienia;
•Wartości stopni utlenienia mogą się zmieniać co 1
(w odróŜnieniu od grup głównych – zmiana co 2);
•Liczba róŜnych stopni utlenienia najmniejsza dla krańcowych
członów okresu (skand, cynk) – najw iększa dla środkowych
(chrom, mangan, Ŝelazo);
•Najtrwalsze stopnie utlenienia występują na ogół wtedy, gdy
powstający jon prosty uzyskuje strukturę elektronową
d
o
lub
d
10
albo gdy do wytworzenia wiązania kowalencyjnego
wykorzystuje wszystkie elektrony
d
i
s
(np. Sc
3 +
, Ti
4 +
, VO
3
-
,
CrO
4
2-
, MnO
4
-
)
•W przypadku pierwszych pięciu pierw iastków istnieje dla
prostych związków korelacja między strukturą elektronową i
maksy malny m i minimalny m stopniem utlenienia; dla
pozostałych pięciu korelacja jest duŜo słabsza
Pierwiastki bloku d
stopnie utlenienia a konfiguracja elektronowa
Zwi
ą
zek mi
ę
dzy konfiguracj
ą
elektronow
ą
a stopniem utlenienia
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
3d
1
4s
2
d
2
4s
2
3d
3
4s
2
3d
5
4s
1
3d
5
4s
2
3d
6
4s
2
3d
7
4s
2
3d
8
4s
2
3d
10
4s
1
3d
10
4s
2
1
1
(2)
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
4
4
5
5
5
5
(5)
6
6
6
7
Pierwiastki bloku d
związki kompleksowe
pierwiastki bloku d
tworzą niewielkie
jony obdarzone
wysokim ładunkiem,
Pierwiastki bloku d
mają duŜą zdolność do
tworzenia związków kompleksowych
wolne orbitale
pierwiastków
bloku d
mają odpowiednią
energię, aby przyjąć wolne
pary elektronowe
innych grup lub ligandów
Pierwiastki bloku d
Zwi
ą
zki niestechiometryczne
Zwi
ą
zki niestechiometryczne -
bertolidy
tj. takie, w których wzgl
ę
dne liczby jonów dodatnich i ujemnych
ró
Ŝ
ni
ą
si
ę
od wynikaj
ą
cych z teoretycznego wzoru chemicznego
Np.
(
)
O
Fe
O
Fe
FeO
84
,
0
94
,
0
−
⇔
(
)
2
,
1
98
,
0
VSe
VSe
VSe
−
⇔
Nie podlegaj
ą
prawu stało
ś
ci składu
Równowag
ę
ładunków zapewnia obecno
ść
dodatkowych
elektronów lub dodatkowych ładunków dodatnich
Prowadzi to do nieregularno
ś
ci struktury
Pierwiastki bloku d
rozpowszechnienie w przyrodzie
•Pierwiaski bloku d o parzystych liczbach
atomowych występują w przyrodzie w znacznie
większych ilościach niŜ pierwiastki o nieparzystych
liczbach atomowych ( z wyjątkiem manganu);
•Pierwiastki drugiego i trzeciego szeregu są z reguły
znacznie rzadsze;
•śaden z ostatnich 6 pierwiastków drugiego i trze-
ciego szeregu
(Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd)
(Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg)
nie występuje w skorupie ziemskiej w ilości większej
niŜ 0,15 ppm.