რატომ არის გარდამავალი ლითონები კარგი კატალიზატორი?

გარდამავალი ლითონები არის სხვადასხვა მეტალის ელემენტები, როგორიცაა ქრომი, რკინა და ნიკელი, რომლებსაც აქვთ ვალენტური ელექტრონები ორ გარსში, მხოლოდ ერთის ნაცვლად. ვალენტური ელექტრონი ნიშნავს ერთ ელექტრონს, რომელიც პასუხისმგებელია ატომის ქიმიურ თვისებებზე. გარდამავალი ლითონები კარგი ლითონის კატალიზატორია, რადგან ისინი ადვილად გასესხებენ და ელექტრონებს იღებენ სხვა მოლეკულებიდან. კატალიზატორი არის ქიმიური ნივთიერება, რომელიც ქიმიურ რეაქციას ემატება, არ მოქმედებს რეაქციის თერმოდინამიკაზე, მაგრამ ზრდის რეაქციის სიჩქარეს.

კატალიზატორები მოქმედებენ კატალიზური გზებით რეაქციაში. ისინი ზრდის რეაქციებს შორის შეჯახების სიხშირეს, მაგრამ არ ცვლის მათ ფიზიკურ ან ქიმიურ თვისებებს. კატალიზატორები გავლენას ახდენენ რეაქციის სიჩქარეზე თერმოდინამიკაზე ზემოქმედების გარეშე. ამრიგად, კატალიზატორები წარმოადგენენ ალტერნატიულ, დაბალი ენერგიის გზას რეაქციის შესასრულებლად. კატალიზატორი გავლენას ახდენს რეაქციის გარდამავალ მდგომარეობაზე, გარდამავალი მდგომარეობის ქვედა ენერგიის აქტივაციის გზაზე.

პერიოდულ სისტემაში გარდამავალი ლითონები ხშირად ერევა "d- ბლოკის" ლითონებში. მიუხედავად იმისა, რომ გარდამავალი ლითონები მიეკუთვნება ელემენტების პერიოდული სისტემის d ბლოკს, ყველა d ბლოკის მეტალს არ შეიძლება ეწოდოს გარდამავალი მეტალები. მაგალითად, სკანდიუმი და თუთია არ არის გარდამავალი მეტალი, თუმცა ისინი d- ბლოკის ელემენტებია. იმისათვის, რომ d ბლოკის ელემენტი იყოს გარდამავალი მეტალი, მას უნდა ჰქონდეს არასრულად შევსებული d- ორბიტალი.

გარდამავალი ლითონები ყველაზე მნიშვნელოვანი მიზეზია, რომ კარგი კატალიზატორია, რომ მათ შეუძლიათ ელექტრონების სესხი ან რეაქტივიდან ელექტრონების გაყვანა, რაც დამოკიდებულია რეაქციის ხასიათზე. გარდამავალი ლითონების შესაძლებლობა იყოს სხვადასხვა დაჟანგვის მდგომარეობაში, დაჟანგვას შორის ურთიერთგაცვლის უნარი მდგომარეობები და რეაგენტებთან კომპლექსების წარმოქმნის უნარი და ელექტრონების კარგი წყაროა, გარდამავალ მეტალებს კარგავს კატალიზატორები.

სკანდიუმის იონს Sc3 + არ აქვს d- ელექტრონები და არ არის გარდამავალი მეტალი. თუთიის იონს, Zn2 +, აქვს მთლიანად შევსებული d- ორბიტალი და ეს არ არის გარდამავალი მეტალი. გარდამავალ ლითონებს უნდა ჰქონდეთ d- ელექტრონები და მათ აქვთ ცვალებადი და ურთიერთგაცვლადი დაჟანგვის მდგომარეობა. სპილენძი გარდამავალი მეტალის იდეალური მაგალითია თავისი ცვალებადი დაჟანგვის მდგომარეობებით Cu2 + და Cu3 +. არასრული d- ორბიტალი ლითონს საშუალებას აძლევს ხელი შეუწყოს ელექტრონების გაცვლას. გარდამავალ ლითონებს შეუძლიათ ელექტრონიც მარტივად მისცენ და მიიღონ, რაც მათ კატალიზატორებად ხელსაყრელს ხდის. ლითონის დაჟანგვის მდგომარეობა აღნიშნავს ლითონის ქიმიური ბმების შექმნის შესაძლებლობას.

გარდამავალი ლითონები მოქმედებენ რეაგენტთან კომპლექსების წარმოქმნით. თუ რეაქციის გარდამავალი მდგომარეობა მოითხოვს ელექტრონებს, ლითონების კომპლექსებში გარდამავალი ლითონები განიცდიან დაჟანგვის ან შემცირების რეაქციებს ელექტრონების მომარაგებისთვის. თუ ელექტრონების ჭარბი დაგროვება ხდება, გარდამავალ მეტალებს შეუძლიათ დაიცვან ჭარბი ელექტრონული სიმკვრივე, რითაც ხელს უწყობენ რეაქციის წარმოქმნას. გარდამავალი ლითონების კარგი კატალიზატორი თვისება ასევე დამოკიდებულია ლითონის და გარდამავალი ლითონის კომპლექსის შთანთქმის ან ადსორბციული თვისებებზე.