Proč jsou přechodové kovy dobrými katalyzátory?

Přechodné kovy jsou jakékoli z různých kovových prvků, jako je chrom, železo a nikl, které mají valenční elektrony ve dvou skořápkách místo pouze jednoho. Valenční elektron označuje jeden elektron, který je zodpovědný za chemické vlastnosti atomu. Přechodné kovy jsou dobrými kovovými katalyzátory, protože snadno půjčují a přijímají elektrony z jiných molekul. Katalyzátor je chemická látka, která po přidání do chemické reakce neovlivňuje termodynamiku reakce, ale zvyšuje rychlost reakce.

Katalyzátory pracují katalytickými cestami do reakce. Zvyšují frekvenci kolizí mezi reaktanty, ale nemění jejich fyzikální ani chemické vlastnosti. Katalyzátory ovlivňují rychlost reakce bez ovlivnění termodynamiky. Katalyzátory tak poskytují alternativní cestu s nízkou energií pro reakci. Katalyzátor ovlivňuje přechodový stav reakce poskytnutím přechodového stavu aktivační cestou s nižší energií.

Přechodné kovy jsou v periodické tabulce často zaměňovány s kovy typu „d-blok“. Přestože přechodné kovy patří do d-bloku periodické tabulky prvků, ne všechny kovy v d-bloku lze nazvat přechodnými kovy. Například skandium a zinek nejsou přechodné kovy, i když jsou to prvky d-bloku. Aby prvek d-bloku byl přechodným kovem, musí mít neúplně vyplněný d-orbitál.

Nejdůležitějším důvodem, proč jsou přechodové kovy dobrým katalyzátorem, je to, že mohou půjčovat elektrony nebo odtahovat elektrony z činidla v závislosti na povaze reakce. Schopnost přechodných kovů být v různých oxidačních stavech, schopnost výměny mezi oxidací Stavy a schopnost tvořit komplexy s reagenty a být dobrým zdrojem pro elektrony činí přechodové kovy dobrými katalyzátory.

Skandiový ion Sc3 + nemá žádné d-elektrony a není přechodným kovem. Ion zinku, Zn2 +, má úplně naplněný d-orbitál, takže nejde o přechodný kov. Přechodné kovy musí mít volné d-elektrony a mají proměnlivé a zaměnitelné oxidační stavy. Měď je ideálním příkladem přechodného kovu s proměnnými oxidačními stavy Cu2 + a Cu3 +. Neúplný d-orbitál umožňuje kovu usnadnit výměnu elektronů. Přechodné kovy mohou snadno dávat a přijímat elektrony, což je činí příznivými jako katalyzátory. Oxidační stav kovu se týká schopnosti kovu vytvářet chemické vazby.

Přechodné kovy působí tvorbou komplexů s činidlem. Pokud přechodový stav reakce vyžaduje elektrony, procházejí přechodné kovy v komplexech kovů oxidačními nebo redukčními reakcemi, které dodávají elektrony. Pokud dojde k nadměrnému nahromadění elektronů, mohou přechodné kovy zadržovat přebytečnou hustotu elektronů, a tím napomáhat reakci. Vlastnost přechodných kovů být dobrými katalyzátory závisí také na absorpčních nebo adsorpčních vlastnostech kovu a komplexu přechodného kovu.