グループ 3 ～ 12 の元素は、周期表の d ブロックにあり、d 軌道は 4 つの長い周期のそれぞれで徐々に満たされます。
d ブロックは、周期表の中央領域で s ブロックと p ブロックに隣接しています。 s ブロック コンポーネントと p ブロック コンポーネントの間に位置するため、d ブロック要素は「遷移」要素と呼ばれます。遷移金属の 3 つの列、3d、4d、および 5d は、それらの原子の最後から 2 番目のエネルギー準位の d 軌道が電子を受け取ったときに形成されます。 6d の 6 行目はまだ不完全です。
元素の触媒活性
遷移金属触媒は、変化可能な酸化状態 (酸化数)、錯イオン生成、触媒活性などの固有の特徴により、現代の有機および有機金属化学において重要な役割を果たしてきました。これらの元素は、周期表の中央にあり、表の 2 つの側面の間のリンクまたは遷移として機能します。
パラジウム、プラチナ、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウムなどの遷移金属触媒が関与するクロスカップリング反応は、以前は金属触媒の関与なしでは達成が困難であったさまざまな有機変換で一般的になりました.
触媒特性
遷移金属とその化合物は、その触媒特性で長い間知られています。この効果は、異なる酸化状態を採用し、複合体を形成する能力に起因します。
酸化バナジウム (V) (接触法)、微粉鉄 (ハーバー法)、ニッケル (接触水素化) がその例です。
反応物分子と触媒表面の原子との間の結合の形成は、固体触媒の特徴です (結合は、1 列目の遷移金属の 3d および 4s 電子で行われます)。相互作用する分子間の結合を弱めながら、触媒表面の反応物を増加させます (活性化エネルギーが低下します)。遷移金属イオンは酸化状態を変化させる可能性があるため、触媒としてより効果的です。
遷移金属 (d ブロック元素) の合金形成特性
合金は、その構成金属を融合することによって作成された金属混合物です。
合金は、ある金属の原子が別の金属の原子の中にランダムに散在している固溶体です。これらの合金は、互いに 15% 以内の金属半径を持つ原子で構成されています。遷移金属は、半径やその他の特徴が似ているため、合金を簡単に作ることができます。発生する合金は硬く、多くの場合、融点が高くなります。最もよく知られている鉄合金は、鋼とステンレス鋼を製造するためのクロム、バナジウム、タングステン、モリブデン、およびマンガンです。
真鍮 (銅-亜鉛) や青銅 (銅-スズ) などの非遷移金属を含む遷移金属合金も、金属産業では重要です。
磁気特性
磁場が物質に適用されると、反磁性と常磁性が最も頻繁に観測される磁気挙動です。
適用された磁場は、常磁性材料を引き付けながら、反磁性材料を反発します。強磁性化合物は互いに強い引力を持っています。実際、最も極端な場合、強磁性は常磁性の一形態です。多くの遷移金属イオンの常磁性特性はよく知られています。
常磁性は不対電子の存在によって引き起こされ、各電子はそのスピン角運動量と軌道角運動量に関連する磁気モーメントを持っています。遷移金属化合物の最初のシリーズでは、軌道角運動量の寄与が効果的に抑制されるため、影響はありません。磁気モーメントは、「スピンのみ」の式を使用して計算される不対電子の数によって決定されます:=n(n+2)
ここで、n は不対電子の数、m はボーア磁子単位 (BM) で表される磁気モーメント
不対電子の数が増えると、磁気モーメントも増えます。その結果、原子、分子、またはイオンの不対電子の数は、測定された磁気モーメントを使用して推定できます。
結論
グループ 3 ～ 12 で構成される d ブロックは、周期表の中央セクションの大部分を占めています。これらの要素の内側の d 軌道は徐々に満たされます。
遷移金属とその誘導体の触媒能力は長い間知られていました。複数の酸化状態を採用し、複合体を形成する能力が、この影響を引き起こしていると考えられています。
