過渡金屬

過渡金屬

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過渡金屬（別名：過渡元素）指元素周期表中d區的一系列金屬元素，包括3到12一共十個族的元素，但不包括f區的內過渡元素。

過渡金屬首先由門捷列夫提出，用於指代8、9、10三族元素。過渡金屬元素的一個周期稱為一個過渡系，第4、5、6周期的元素分別屬於第一、二、三過渡系。

目錄

基本內容

中文名：過渡金屬

釋義：元素周期表d區的金屬元素

英譯：transition metal

提出者：門捷列夫

族：第VIII族

別名：過渡元素

存在形式

大多數過渡金屬都是以氧化物或硫化物的形式存在於地殼中，只有金、銀等幾種單質可以穩定存在。

最典型的過渡金屬是4-10族。銅一族能形成配合物，但由於d10構型太穩定，最高價只能達到+3。靠近主族的稀土金屬沒有可變價態，也不能形成配合物。12族元素只有汞有可變價態，鋅基本上就是主族金屬。由於性質上的差異，有時銅、鋅兩族元素並不看作是過渡金屬，這時d區元素這一概念也就縮小至3到10族，銅鋅兩族合稱ds區元素。

金屬性質

過渡金屬由於具有未充滿的價層d軌道，基於十八電子規則，性質與其他元素有明顯差別。

由於這一區很多元素的電子構型中都有不少單電子（錳這一族尤為突出，d(5)構型），較容易失去，所以這些金屬都有可變價態，有的（如鐵）還有多種穩定存在的金屬離子。過渡金屬最高可以顯+7（錳）、+8（鋨）氧化態，前者由於單電子的存在，後者由於能級太高，價電子結合的較為鬆散。高氧化態存在於金屬的酸根或酰基中（如：VO4(3−)釩酸根，VO2(2+)釩酰基）。

對於第一過渡系，高氧化態經常是強氧化劑，並且它們都能形成有還原性的二價金屬離子。對於二、三過渡系，由於原子半徑大、價電子能量高的原因，低氧化態很難形成，其高氧化態也沒有氧化性。同一族的二、三過渡系元素具有相仿的原子半徑和相同的性質，這是由於鑭系收縮造成的。

由於空的d軌道的存在，過渡金屬很容易形成配合物。金屬元素採用雜化軌道接受電子以達到16或18電子的穩定狀態。當配合物需要價層d軌道參與雜化時，d軌道上的電子就會發生重排，有些元素重排後可以使電子完全成對，這類物質稱為反磁性物質。相反，當價層d軌道不需要重排，或重排後還有單電子時，生成的配合物就是順磁性的。反磁性的物質沒有顏色，而順磁性的物質有顏色，其顏色因物質而異，甚至兩種異構體的顏色都是不同的。一些金屬離子的顏色也是有單電子的緣故。

高爐冶煉高碳錳鐵。

過渡金屬絡合物

在均相催化作用中，我們一般關心的不是過渡金屬的自由離子而是過渡金屬的絡合物．我們指的絡合物是與許多附着離子或中性分子相連接的中心金屬離子這一整體在溶液中形成一可區分的實體．常用同義的配位化合物或配位原子簇來代替絡合物一詞．通常叫圍繞中心離子的離子和分子為「配位體」．典型的例子是，cl-，Br-，CN-，H20，NH3，(C6H3)3P，C2H4中性分子用它的孤對電子或用它成鍵的硝電子給金屬中心離子．也有雙端螯合配位體，像乙(撐)二胺和乙酰丙酮陰離子，它們本身從兩個位置附着在金屬離子上，並叫雙螯合配位．相應地二乙撐三胺基可作為一個三螯合配位體，三乙撐四胺可作為一個四螯合配位體．一個金屬離子能夠容納配位體的數目叫做配位數．雖然某些金屬離子有着特徵的配位數目，同一個中心離子，對不同的配位體也可出現不同的配位數目，絡合物[CoCl4]2-和[Co(H2O)6]2+中的鈷就是一個典型的例子．

大量過渡金屬絡合物的結構已由X射線的晶體分析而測定出來了．結果是圍繞金屬的六配位體最普通的排布，或多或少是一種以金屬為中心的扭變的八面體排布．四個配位體一般也是以金屬為中心，自己排布在四面體或在平面四方形的角上；五個配位體可以形成一個三角雙錐形或四角錐形．已由光譜、ESR譜、磁化率數據證明了，絡合物這種近似對稱性在溶液中也保持着．

「近似對稱性」這一項需要進一步注釋．我們用系統命名的八面體、四面體，等等，而不管所有的配位體是否相同．而且，只有鄰近金屬中心的原子才被考慮在對稱的估計數之內．因此，【Ti(H2O)6]3+，[Co(NH3)4Br2]3+或[Co(en)3]3+都被認為是八面體絡合物． (en：通常是雙螯合配位乙撐二胺的縮寫)。