Преходните метали са всеки от различни метални елементи като хром, желязо и никел, които имат валентни електрони в две обвивки вместо само в една. Валентен електрон се отнася до единичен електрон, който е отговорен за химичните свойства на атома. Преходните метали са добри метални катализатори, тъй като те лесно отдават и отнемат електрони от други молекули. Катализаторът е химично вещество, което, когато се добави към химична реакция, не влияе на термодинамиката на реакцията, но увеличава скоростта на реакцията.
Ефект на катализаторите
Катализаторите действат по каталитични пътища в реакцията. Те увеличават честотата на сблъсъци между реагентите, но не променят техните физични или химични свойства. Катализаторите влияят на скоростта на реакцията, без да влияят на термодинамиката. По този начин катализаторите осигуряват алтернативен път с по-ниска енергия за протичане на реакцията. Катализаторът влияе на преходното състояние на реакцията, като осигурява преходно състояние по-ниска енергийна активация.
Преходни метали
Преходните метали често се бъркат с "d-блок" метали в периодичната таблица. Въпреки че преходните метали принадлежат към d-блока на периодичната система на елементите, не всички d-блокови метали могат да бъдат наречени преходни метали. Например скандийът и цинкът не са преходни метали, въпреки че са елементи от d-блока. За да може елемент от d-блок да бъде преходен метал, той трябва да притежава непълно запълнена d-орбитала.
Защо преходните метали са добри катализатори
Най-важната причина преходните метали да са добри катализатори е, че те могат да отдават електрони или да изтеглят електрони от реагента, в зависимост от естеството на реакцията. Способността на преходните метали да бъдат в различни степени на окисление, способността да обменят между окислението състоянията и способността да образуват комплекси с реагентите и да бъдат добър източник на електрони правят преходните метали добри катализатори.
Преходни метали като електронен ускорител и донор
Скандиевият йон Sc3 + няма d-електрони и не е преходен метал. Цинковият йон, Zn2 +, има напълно запълнена d-орбитала и затова не е преходен метал. Преходните метали трябва да имат d-електрони, за да ги запазят, и те имат променливи и взаимозаменяеми степени на окисление. Медта е идеален пример за преходен метал с неговите променливи степени на окисление Cu2 + и Cu3 +. Непълната d-орбитала позволява на метала да улесни обмена на електрони. Преходните метали могат както да отдават, така и да приемат електрони лесно, като по този начин ги правят благоприятни като катализатори. Степента на окисление на метала се отнася до способността на метала да образува химически връзки.
Действие на преходните метали
Преходните метали действат чрез образуване на комплекси с реагента. Ако преходното състояние на реакцията изисква електрони, преходните метали в металните комплекси претърпяват реакции на окисление или редукция, за да доставят електрони. Ако има излишно натрупване на електрони, преходните метали могат да задържат излишната електронна плътност, като по този начин помагат на реакцията да настъпи. Свойството на преходните метали да бъдат добри катализатори също зависи от абсорбционните или адсорбционните свойства на метала и преходния метален комплекс.