Электрический заряд иона переходного металла зависит от количества электронов, которые он потерял другим атомам в химической реакции. Чтобы определить заряд данного атома переходного металла, вы должны учитывать, что это за элемент, заряды других атомов в молекуле и суммарный заряд самой молекулы. Заряды всегда целые числа, а сумма всех зарядов атомов равна заряду молекулы.
Когда атом теряет электроны в химической реакции, химик называет этот процесс окислением. Заряд атома переходного металла равен его степени окисления и может варьироваться от +1 до +7. Переходные металлы могут терять электроны легче, чем другие элементы, потому что на их внешних орбиталях есть нестабильные электроны. Некоторые состояния окисления более распространены для различных переходных металлов, чем другие, потому что эти состояния относительно стабильны. Например, железо или Fe имеет возможные степени окисления +2, +3, +4, +5 и +6, но его общие степени окисления +2 и +3. При написании формул для переходных металлов после названия переходного металла следует римская цифра его степень окисления в скобках, так что FeO, в котором Fe имеет степень окисления +2, записывается как железо (II) окись.
Вы можете легко определить заряд ионов переходного металла в нейтральных соединениях, если вам известен заряд или степень окисления атомов, которые являются партнерами переходного металла. Например, MnCl2 содержит два хлорид-иона, а хлорид-ион, как известно, имеет заряд или степень окисления –1. Два иона хлорида в сумме дают –2, что говорит о том, что марганец в MnCl2 должен иметь заряд +2, чтобы соединение было нейтральным.
Ионы переходных металлов могут объединяться с другими типами атомов с образованием положительно или отрицательно заряженных молекулярных комплексов. Примером такого комплекса является перманганат-ион MnO4–. Кислород имеет степень окисления или заряд –2, поэтому четыре атома кислорода в сумме дают заряд –8. Поскольку общий заряд перманганат-иона равен –1, марганец должен иметь заряд +7.
Нейтральные соединения переходных металлов, растворимые в воде, имеют заряд +3 или меньше. Степень окисления выше +3 либо вызывает осаждение соединения, либо заставляет ион переходного металла реагировать с водой с образованием иона, который образует комплекс с кислородом. Например, соединение с ванадием в степени окисления +4 или +5 будет реагировать с водой с образованием иона, состоящего из одного ванадия. (IV) атом и один атом кислорода с зарядом +2 или ион, состоящий из одного атома ванадия (V) с двумя атомами кислорода и зарядом +1.