Переходные металлы - это любой из различных металлических элементов, таких как хром, железо и никель, у которых валентные электроны находятся в двух оболочках, а не только в одной. Валентный электрон относится к одному электрону, который отвечает за химические свойства атома. Переходные металлы являются хорошими металлическими катализаторами, потому что они легко одалживают и забирают электроны у других молекул. Катализатор - это химическое вещество, которое при добавлении в химическую реакцию не влияет на термодинамику реакции, но увеличивает скорость реакции.
Влияние катализаторов
Катализаторы вступают в реакцию по каталитическим путям. Они увеличивают частоту столкновений между реагентами, но не меняют их физических или химических свойств. Катализаторы влияют на скорость реакции, не влияя на термодинамику. Таким образом, катализаторы обеспечивают альтернативный путь протекания реакции с меньшей энергией. Катализатор влияет на переходное состояние реакции, обеспечивая переходному состоянию путь активации с более низкой энергией.
Переходные металлы
Переходные металлы часто путают с металлами "d-блока" в периодической таблице. Хотя переходные металлы относятся к d-блоку периодической таблицы элементов, не все металлы d-блока можно назвать переходными металлами. Например, скандий и цинк не являются переходными металлами, хотя они являются элементами d-блока. Чтобы элемент d-блока был переходным металлом, он должен иметь не полностью заполненную d-орбиталь.
Почему переходные металлы являются хорошими катализаторами
Самая важная причина, по которой переходные металлы являются хорошими катализаторами, заключается в том, что они могут отдавать электроны или отводить электроны от реагента, в зависимости от природы реакции. Способность переходных металлов находиться в различных степенях окисления, способность взаимозаменять степени окисления состояния и способность образовывать комплексы с реагентами и быть хорошим источником электронов делают переходные металлы хорошими катализаторы.
Переходные металлы как акцептор и донор электронов
Ион скандия Sc3 + не имеет d-электронов и не является переходным металлом. Ион цинка Zn2 + имеет полностью заполненную d-орбиталь, поэтому он не является переходным металлом. Переходные металлы должны иметь лишние d-электроны и иметь переменные и взаимозаменяемые степени окисления. Медь - идеальный пример переходного металла с переменными степенями окисления Cu2 + и Cu3 +. Неполная d-орбиталь позволяет металлу облегчать обмен электронами. Переходные металлы могут легко отдавать и принимать электроны, что делает их подходящими катализаторами. Степень окисления металла относится к способности металла образовывать химические связи.
Действие переходных металлов
Переходные металлы действуют путем образования комплексов с реагентом. Если переходное состояние реакции требует наличия электронов, переходные металлы в металлических комплексах подвергаются реакциям окисления или восстановления, чтобы предоставить электроны. Если происходит избыточное накопление электронов, переходные металлы могут удерживать избыточную электронную плотность, тем самым способствуя протеканию реакции. Свойство переходных металлов быть хорошими катализаторами также зависит от абсорбционных или адсорбционных свойств металла и комплекса переходного металла.