Miért jó az átmenetifémek jó katalizátorok?

Az átmenetifémek bármelyike ​​különféle fémes elem, például króm, vas és nikkel, amelyek vegyértékelektronokat tartalmaznak, csak egy héjban. A vegyérték elektron egyetlen elektront jelent, amely felelős az atom kémiai tulajdonságaiért. Az átmenetifémek jó fémkatalizátorok, mert könnyen kölcsönöznek és más molekulákból vesznek elektronokat. A katalizátor olyan kémiai anyag, amely egy kémiai reakcióhoz adva nem befolyásolja a reakció termodinamikáját, de növeli a reakció sebességét.

A katalizátorok katalitikus úton jutnak be a reakcióba. Növelik a reagensek közötti ütközések gyakoriságát, de nem változtatják meg fizikai vagy kémiai tulajdonságukat. A katalizátorok a termodinamika befolyásolása nélkül befolyásolják a reakció sebességét. A katalizátorok tehát alternatív, alacsonyabb energiájú utat biztosítanak a reakció lejátszódásához. A katalizátor befolyásolja a reakció átmeneti állapotát azáltal, hogy az átmeneti állapotnak alacsonyabb energia-aktivációs útvonalat biztosít.

Az átmeneti fémeket gyakran összekeverik a "d-blokk" fémekkel a periódusos rendszerben. Bár az átmenetifémek az elemek periódusos rendszerének d-blokkjába tartoznak, nem minden d-blokkfém nevezhető átmenetifémnek. Például a skandium és a cink nem átmeneti fémek, bár d-blokk elemek. Ahhoz, hogy a d-blokk elem átmenetifém legyen, hiányosan kitöltött d-pályával kell rendelkeznie.

A legfontosabb ok, amiért az átmenetifémek jó katalizátorok, az az, hogy elektronokat kölcsönözhetnek vagy elektronokat vonhatnak ki a reagensből, a reakció jellegétől függően. Az átmenetifémek azon képessége, hogy különféle oxidációs állapotokban legyenek, az oxidáció közötti kölcsönhatás képessége állapotok és az a képesség, hogy komplexeket képeznek a reagensekkel, és jó forrás lehet az elektronok számára, az átmenetifémeket jóvá teszik katalizátorok.

Az Sc3 + szkandiumionnak nincsenek d-elektronjai, és nem átmenetifém. A cinkionnak, a Zn2 + -nak teljesen kitöltött d-orbitája van, ezért nem átmeneti fém. Az átmeneti fémeknek d-elektronokkal kell rendelkezniük, amelyek változó és felcserélhető oxidációs állapotúak. A réz ideális példa az átmeneti fémre, változó oxidációs állapotaival Cu2 + és Cu3 +. A hiányos d-pálya lehetővé teszi a fém számára az elektroncsere megkönnyítését. Az átmenetifémek könnyen adhatnak és fogadhatnak elektronokat, ezáltal katalizátorként kedvezőek. A fém oxidációs állapota a fém kémiai kötések képző képességére utal.

Az átmenetifémek úgy reagálnak, hogy komplexeket képeznek a reagenssel. Ha a reakció átmeneti állapota elektronokat igényel, akkor a fémkomplexekben lévő átmenetifémek oxidációs vagy redukciós reakciókon mennek keresztül az elektronok ellátására. Ha elektronfelesleg van feleslegben, akkor az átmenetifémek képesek megtartani a felesleges elektronsűrűséget, ezáltal elősegítve a reakció bekövetkezését. Az átmenetifémek jó katalizátorként való tulajdonsága a fém és az átmenetifém-komplex abszorpciós vagy adszorpciós tulajdonságaitól is függ.