1

Pierwiastki bloku d

(pierwiastki przejściowe)

Sc

skand

Ti

tytan

V

wanad

Cr

chrom

Mn

mangan

Fe

ż

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 położenie 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 pobliżu końca szeregu promień nieco wzrasta)

2) Atomy pierw iastków przejściow ych są mniejsze niż 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)⇒zbliżone energie sieciowe, energie solwatacji i joni-
zacji ⇒zbliżone w łaściwości chemiczne (efekty kontrakcji
lantanow cowej znikają przy zbliżaniu 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

ż

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

ż

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

ż

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

) ⇒ duże ciepła sublimacji

małe rozmiary ⇒ duże 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

wyższe stopnie utlenienia ⇒ związki kowalencyjne

niższe stopnie utlenienia ⇒ związki jonowe

Pierwiastki bloku d są mniej elektrododatnie od litowców i berylowców

⇓

tworzą (zależnie 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

ż

owy

5

5

Mn(II) ró

ż

owy

,

Fe(III)

ż

ółty

6

4

Fe(II) zielony

7

3

Co(II) ró

ż

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 wiążą się

z obecnością w atomie niesparowanych elektronów

Substancje, których
wszystkie elektrony
są sparowane, mają
zerowy moment
magnetyczny, odpy-
chają linie sił, ich
ciężar na wadze
magnetycznej
Gouya maleje –

substancje
diamagnetyczne

Substancje, które
mają elektrony nie-
sparowane, mają
niezerowy moment
magnetyczny przy-
ciągają linie sił, ich
ciężar 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 różnorodność stopni utlenienia;
•Wartości stopni utlenienia mogą się zmieniać co 1

(w odróżnieniu od grup głównych – zmiana co 2);

•Liczba różnych stopni utlenienia najmniejsza dla krańcowych

członów okresu (skand, cynk) – najw iększa dla środkowych

(chrom, mangan, żelazo);

•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 dużo 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 dużą 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

ż

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 niż 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
niż 0,15 ppm.