Перехідні метали - це будь-які різні металеві елементи, такі як хром, залізо та нікель, які мають валентні електрони у двох оболонках, а не лише в одній. Валентний електрон означає окремий електрон, який відповідає за хімічні властивості атома. Перехідні метали є хорошими металевими каталізаторами, оскільки вони легко віддають і беруть електрони з інших молекул. Каталізатор - це хімічна речовина, яка при додаванні до хімічної реакції не впливає на термодинаміку реакції, але збільшує швидкість реакції.
Вплив каталізаторів
Каталізатори працюють каталітичними шляхами до реакції. Вони збільшують частоту зіткнень між реагентами, але не змінюють їх фізичних або хімічних властивостей. Каталізатори впливають на швидкість реакції, не впливаючи на термодинаміку. Таким чином, каталізатори забезпечують альтернативний шлях з нижчою енергією для реакції. Каталізатор впливає на перехідний стан реакції, забезпечуючи перехідному стану шлях активації з нижчою енергією.
Перехідні метали
Перехідні метали часто плутають з металами "d-блоку" в періодичній системі. Хоча перехідні метали належать до d-блоку періодичної системи елементів, не всі d-блок-метали можна назвати перехідними металами. Наприклад, скандій та цинк не є перехідними металами, хоча вони є елементами d-блоку. Щоб елемент d-блоку був перехідним металом, він повинен мати неповно заповнену d-орбіталь.
Чому перехідні метали - хороші каталізатори
Найважливіша причина, чому перехідні метали є хорошими каталізаторами, полягає в тому, що вони можуть віддавати електрони або виводити електрони з реагенту, залежно від природи реакції. Здатність перехідних металів перебувати в різних ступенях окислення, здатність взаємодіяти між окисленням Стани та здатність утворювати комплекси з реагентами та бути хорошим джерелом електронів роблять перехідні метали хорошими каталізатори.
Перехідні метали як приймач електронів та донор
Іон скандію Sc3 + не має d-електронів і не є перехідним металом. Іон цинку, Zn2 +, має повністю заповнену d-орбіталь, тому він не є перехідним металом. Перехідні метали повинні мати d-електрони на запас, і вони мають змінний та взаємозамінний ступінь окиснення. Мідь є ідеальним прикладом перехідного металу зі змінними ступенями окиснення Cu2 + і Cu3 +. Неповна d-орбіталь дозволяє металу полегшити обмін електронами. Перехідні метали можуть як віддавати, так і приймати електрони, роблячи їх сприятливими як каталізатори. Ступінь окиснення металу відноситься до здатності металу утворювати хімічні зв'язки.
Дія перехідних металів
Перехідні метали діють шляхом утворення комплексів з реагентом. Якщо перехідний стан реакції вимагає електронів, перехідні метали в металевих комплексах зазнають реакцій окиснення або відновлення, щоб подати електрони. Якщо відбувається надмірне скупчення електронів, перехідні метали можуть утримувати надлишкову електронну густину, тим самим сприяючи реакції. Властивість перехідних металів бути хорошими каталізаторами також залежить від властивостей поглинання або адсорбції металу та комплексу перехідних металів.