Prehodne kovine so kateri koli različni kovinski elementi, kot so krom, železo in nikelj, ki imajo valentne elektrone v dveh lupinah, namesto v samo eni. Valentni elektron se nanaša na en sam elektron, ki je odgovoren za kemijske lastnosti atoma. Prehodne kovine so dobri kovinski katalizatorji, saj zlahka izposojajo in jemljejo elektrone iz drugih molekul. Katalizator je kemična snov, ki dodana kemični reakciji ne vpliva na termodinamiko reakcije, ampak poveča hitrost reakcije.
Učinek katalizatorjev
Katalizatorji delujejo po katalitskih poteh v reakcijo. Povečajo pogostost trkov med reaktanti, vendar ne spremenijo njihovih fizikalnih ali kemijskih lastnosti. Katalizatorji vplivajo na hitrost reakcije, ne da bi vplivali na termodinamiko. Katalizatorji tako zagotavljajo alternativno, nižjeenergijsko pot reakcije. Katalizator vpliva na prehodno stanje reakcije, tako da prehodnemu stanju zagotovi pot aktivacije z nižjo energijo.
Prehodne kovine
Prehodne kovine v periodnem sistemu pogosto zamenjamo s kovinami "d-blok". Čeprav prehodne kovine spadajo v d-blok periodnega sistema elementov, vseh kovin d-blokov ne moremo imenovati prehodne kovine. Na primer, skandij in cink nista prehodni kovini, čeprav sta elementa d-blokov. Da je element d-bloka prehodna kovina, mora imeti nepopolno d-orbitalo.
Zakaj so prehodne kovine dobri katalizatorji
Najpomembnejši razlog, da so prehodne kovine dobri katalizatorji, je ta, da lahko posodijo elektrone ali umaknejo elektrone iz reagenta, odvisno od narave reakcije. Sposobnost prehodnih kovin, da so v različnih oksidacijskih stanjih, sposobnost izmenjave med oksidacijo stanja in sposobnost tvorjenja kompleksov z reagenti in biti dober vir za elektrone naredijo prehodne kovine dobre katalizatorji.
Prehodne kovine kot elektronski sprejemnik in donor
Scandij-ion Sc3 + nima d-elektronov in ni prehodna kovina. Cinkov ion, Zn2 +, ima popolnoma napolnjeno d-orbitalo in zato ni prehodna kovina. Prehodne kovine morajo imeti rezervne d-elektrone in imajo spremenljiva in zamenljiva oksidacijska stanja. Baker je idealen primer prehodne kovine s spremenljivimi stopnjami oksidacije Cu2 + in Cu3 +. Nepopolna d-orbitala omogoča kovini olajšanje izmenjave elektronov. Prehodne kovine lahko zlahka oddajajo in sprejemajo elektrone, zaradi česar so ugodni kot katalizatorji. Stanje oksidacije kovine se nanaša na sposobnost kovine, da tvori kemične vezi.
Delovanje prehodnih kovin
Prehodne kovine delujejo tako, da z reagentom tvorijo komplekse. Če prehodno stanje reakcije zahteva elektrone, prehodne kovine v kovinskih kompleksih podvržejo reakcijam oksidacije ali redukcije, da dobavijo elektrone. Če pride do prekomernega kopičenja elektronov, lahko prehodne kovine zadržijo odvečno elektronsko gostoto in s tem pomagajo reakciji. Lastnost prehodnih kovin, da so dobri katalizatorji, je odvisna tudi od absorpcijskih ali adsorpcijskih lastnosti kovine in kompleksa prehodnih kovin.