Metalele de tranziție sunt oricare dintre diversele elemente metalice, cum ar fi cromul, fierul și nichelul, care au electroni de valență în două cochilii în loc de unul singur. Un electron de valență se referă la un singur electron care este responsabil pentru proprietățile chimice ale atomului. Metalele de tranziție sunt catalizatori metalici buni, deoarece împrumută cu ușurință și iau electroni din alte molecule. Un catalizator este o substanță chimică care, atunci când este adăugată la o reacție chimică, nu afectează termodinamica unei reacții, dar crește viteza de reacție.
Efectul catalizatorilor
Catalizatorii funcționează pe căi catalitice în reacție. Ele cresc frecvența coliziunilor dintre reactanți, dar nu le modifică proprietățile fizice sau chimice. Catalizatorii afectează viteza de reacție fără a afecta termodinamica. Catalizatorii oferă astfel o cale alternativă, cu energie mai mică, pentru ca reacția să aibă loc. Un catalizator afectează starea de tranziție a unei reacții oferind stării de tranziție o cale de activare cu energie mai mică.
Metale de tranziție
Metalele de tranziție sunt adesea confundate cu metalele „bloc-d” din tabelul periodic. Deși metalele de tranziție aparțin blocului d al tabelului periodic al elementelor, nu toate metalele blocului d pot fi numite metale de tranziție. De exemplu, scandiul și zincul nu sunt metale de tranziție, deși sunt elemente din blocul d. Pentru ca un element din blocul d să fie un metal de tranziție, acesta trebuie să posede un orbital d incomplet umplut.
De ce metalele de tranziție sunt catalizatori buni
Cel mai important motiv pentru care metalele de tranziție sunt catalizatori buni este că pot împrumuta electroni sau retrage electroni din reactiv, în funcție de natura reacției. Capacitatea metalelor de tranziție de a fi într-o varietate de stări de oxidare, capacitatea de a schimba între oxidare stările și capacitatea de a forma complexe cu reactivii și de a fi o sursă bună pentru electroni fac ca metalele de tranziție să fie bune catalizatori.
Metale de tranziție ca electronice și donator
Ionul scandiu Sc3 + nu are d-electroni și nu este un metal de tranziție. Ioniul de zinc, Zn2 +, are un d-orbital complet umplut și deci nu este un metal de tranziție. Metalele de tranziție trebuie să aibă d-electroni de rezervă și au stări de oxidare variabile și interschimbabile. Cuprul este un exemplu ideal de metal de tranziție cu stările sale variabile de oxidare Cu2 + și Cu3 +. D-orbitalul incomplet permite metalului să faciliteze schimbul de electroni. Metalele de tranziție pot da și accepta cu ușurință electroni, făcându-i astfel favorabili ca catalizatori. Starea de oxidare a unui metal se referă la capacitatea metalului de a forma legături chimice.
Acțiunea metalelor de tranziție
Metalele de tranziție acționează prin formarea complexelor cu reactivul. Dacă starea de tranziție a reacției necesită electroni, metalele de tranziție din complexele metalice suferă reacții de oxidare sau reducere pentru a furniza electroni. Dacă există o acumulare excesivă de electroni, metalele de tranziție pot menține excesul de densitate a electronilor, ajutând astfel să se producă reacția. Proprietatea metalelor de tranziție de a fi catalizatori buni depinde, de asemenea, de proprietățile de absorbție sau adsorbție ale metalului și ale complexului de metale de tranziție.