はじめに:
各元素には 4 つの主軌道 (s、p、d、および f) があり、元素のエネルギー準位と価電子配置に従って満たされます。 4つの軌道はそれぞれ、電子を保持する能力が異なります。 s 軌道には 2 個の電子の容量があり、他の 3 つの軌道にはそれぞれ 6 個、10 個、14 個の電子の容量があります。 s 軌道は 1 族または 2 族の元素を表すために使用され、p 軌道は 13、14、15、16、17、または 18 族の元素を表すために使用され、f 軌道は中の元素を表すために使用されます。ランタニドとアクチニドのグループ。しかし、このモジュールの主な焦点は、原子と分子の d 軌道 (d ブロック) に見られる遷移金属の電子配置です。
多数の酸化状態で見つかる能力の結果として、遷移金属の電子配置は特に興味深いものです。元素は広範囲の酸化状態を示す可能性があるという事実にもかかわらず、環境内でその元素を最も安定にするものに応じて、一般的に共通の酸化状態を示します。このモジュールでは、遷移金属の最初の行のみを扱います。ただし、遷移金属の他の行は、通常、最初の行と同じパターンに従います。
遷移金属
スカンジウム（Sc）、チタン（Ti）、バナジウム（V）、クロム（Cr）、マンガン（Mn）、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、亜鉛（Zn）遷移金属の最初の行にある 10 の元素です。
遷移金属軌道を満たす
アルゴン (希ガス) コアは、4s および 3d サブシェルで構成される第 1 列の遷移金属の電子配置として使用されます。これは最初の行の遷移金属にのみ適用されるため、他の行の遷移金属の電子配置を書き込むときに変更が必要になります。遷移金属の最初の行に先行する希ガスはコアであり、元素記号の周りに括弧で書かれ (たとえば、[Ar] は遷移金属の最初の行に使用されます)、電子配置が続きます。 [Ar] nsxndx 形式。最初の行の遷移金属の場合、電子配置は単に [Ar] 4sx3dx になります。周期表では、元素のエネルギー準位「n」は、元素が存在する行番号を見るだけで決定できます。位置しています。 dブロックとfブロックを除いて、dブロックのエネルギーレベル「n」が「n-1」（「n」マイナス1）であり、fブロックのエネルギーレベル「n」が「n-」である例外があります。 2.」この場合、nsx の「x」 と ndx 特定の軌道の電子数です（つまり、s軌道は最大2個の電子を保持でき、p軌道は最大6個の電子を保持でき、d軌道は最大10個の電子を保持でき、f軌道は保持できます最大 14 個の電子）。元素の電子配置を決定しようとするときは、電子配置を決定しようとしている元素にたどり着く前に、遭遇するボックスの数を数えてください。
遷移金属の特徴
鉄、コバルト、銅、および亜鉛は、人間の健康に不可欠な第 1 列遷移金属の 1 つです。マンガンと鉄は、人間の健康に不可欠な第 1 列遷移金属の 1 つです。クロム、バナジウム、ニッケルを含むさらに 3 つの第一列遷移元素は、動物実験でいくつかの有益な生物学的効果を示しています。ほとんどの場合、これらの金属はさまざまな食事の一部として、または栄養添加物として消費され、人体では、幅広い生物学的活動に関与する細胞機能の維持を含む、構造的機能と機能的機能の両方を実行します. 、再生など。一方、通常の機能では、金属イオンのレベルを許容範囲内に維持する必要があります。濃度が低いと栄養不足になる可能性があり、濃度が高いと毒性が生じる可能性があります。最前列の元素、特にチタンとニッケルの物理的特性は、新しい材料や合金の調製にも重要であり、その結果、全体的な生活の質を向上させる技術的利点がもたらされます。いくつかの定義によると、10 種類の第 1 列の遷移金属のうち 9 種類は密度が 5.0 g/cm3 を超えており、「重金属」と見なされています。しかし、この定義が一般的に使用されているという事実にもかかわらず、化学者はそれに同意していません.これは主に、この定義が金属の化学的性質ではなく、金属の密度に基づいているためです。さらに、カドミウムや水銀などの金属の毒性と同様に、「重金属」という用語に関連する否定的な意味合いは、すべての生物の生存に第 1 列の遷移元素のうち 5 つが必要であるという事実とはまったく対照的です。いきもの。化学的性質に基づいて、あいまいな用語「重金属」のより簡潔な定義が開発される可能性があり、それには周期 4 以降の 3 から 16 族の金属のブロックが含まれます。この「重金属」の定義には、1 列目の元素は含まれず、周期表の 2 列目と 3 列目の遷移金属のみが含まれます。ただし、この定義でさえ議論の余地があります。ただし、文献で示唆されているように、最も重要な第 1 列遷移金属の 5 つすべてが有毒な「重金属」ではありません。
結論:
すべての最前列遷移金属は、周囲の環境に対して非常に敏感な化学的性質を持っています。水が存在するため、各金属イオンは同数の水和イオンに変換され、代謝物、タンパク質、その他の生体成分の存在によって決定される pH および濃度依存の化学作用を受けます。一般に考えられているように、細胞内ではレドックス活性金属イオンが遊離イオンとして存在しないことを理解することが重要です。これにより、これらの金属は、金属イオンの酸化状態、周囲環境の pH、イオン強度、および生体分子との金属錯体の安定性によって制御されるスペシエーション化学として知られるプロセスを通過します。特定の条件によれば、いくつかの金属イオンは水溶液中で多核種を形成し、その結果、多くの活動と機能は線形ではなく、濃度と生体分子との相互作用に非常に敏感になります。システム内の構成要素の同定により、生物学であまり理解されていないプロセスが解明されることが明らかになると、古典的な種分化化学に対する評価が飛躍的に高まります。
