1。可変酸化状態:
*遷移金属は酸化状態を簡単に変更し、化学反応で電子供与体または受容体として作用することができます。この柔軟性により、彼らは触媒サイクルの複数のステップに参加し、反応を促進することができます。
*たとえば、一酸化炭素の二酸化炭素への触媒酸化では、プラチナはPt(0)からPt(II)および背中に変化し、プロセス中の電子の伝達を促進します。
2。 d軌道の可用性:
*遷移金属には、反応物分子と容易に結合を形成できる部分的に埋められたd軌道があります。これにより、反応物の触媒表面への吸着が可能になり、それらを密接に引き込み、相互作用を促進します。
* d軌道の可用性は、反応経路を促進する中間錯体の形成も可能にします。
3。表面複合体の形成:
*遷移金属触媒は、多くの場合、反応物と表面錯体を形成し、遷移状態を安定化し、反応に必要な活性化エネルギーを低下させます。
*これらの表面複合体は、結合の破壊と形成を促進し、反応を前進させることもできます。
4。不均一触媒を形成する能力:
*遷移金属を使用して、反応物とは異なる相に触媒が存在する不均一な触媒を作成できます。これにより、製品から触媒をより簡単に分離できるようになり、より効率的で再利用可能になります。
*例には、水素化反応のためのニッケルベースの触媒または酸化反応のためのプラチナベースの触媒が含まれます。
5。相乗効果:
*場合によっては、異なる遷移金属を組み合わせると相乗効果が生じる可能性があり、触媒活性が向上します。たとえば、プラチナとパラジウムの組み合わせを使用すると、いずれかの金属だけを使用するよりも高い触媒効率を達成できます。
遷移金属触媒の例:
* 鉄: アンモニア合成のためのHaber-Boschプロセスで使用されます。
* ニッケル: 不飽和炭化水素を飽和炭化水素に変換するための水素化反応で使用されます。
* プラチナ: 有害な排気ガスを有害性の低い物質に変換するために、触媒コンバーターで使用されます。
* バナジウム: 硫酸産生の接触プロセスで使用されます。
* チタン: 重合反応のためにZiegler-Natta触媒で使用されます。
全体として、遷移金属のユニークな電子的および構造的特性により、幅広い化学反応のために効率的な触媒を設計するための理想的な候補になります。 ただし、遷移金属化合物の特定の触媒活性は、その組成、構造、および反応条件に依存します。