У періодичній таблиці всі елементи поділяються на 4 категорії:
- основна;
- перехідна;
- лантаноїди;
- актиноїди.
До основних елементів в групі відносяться активні метали у 2 колонках по крайній лівій частині таблиці Менделєєва і метали, півметали і неметали в 6 стовпцях крайньої правої частини.
Перехідні метали – це металеві елементи, які є своєрідним мостом між сторонами системи. Всі вони застосовуються як каталізатори.
Загальне поняття
Перехідні метали утворюють сполуки, в яких проявляють додатні (позитивні) ступені окислення. Найбільш помітна відмінність властивостей в IV-VIII підгрупах, де побічні елементи – це метали, а головні — неметали. Елементи, що знаходяться в самій таблиці позначаються буквою d, а буквою f — лантаноїди і актиноїди. Найбільш виражені з цієї категорії: Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, і Ag. Історія відкриття вказує на те, що всі вони у вільному стані є металами. Зовнішній номер електронної оболонки збігається з номером періоду.
З усіх груп хімічних елементів перехідні метали досить важко ідентифікувати через розбіжності з приводу того, що саме повинно бути в них включено. За однією версією перехідними вважаються речовини з не повністю заповненою d-електронною підоболонкою.
Місце в періодичній таблиці
Перехідні метали розташовані в групах від IB до VIIIB з:
- 21 (скандія) – по (29).
- 39 (ітрія) – по 47 (срібло).
- 57 (лантану) – до 79 (золота).
- 89 (актинія) – до 112 (коперніція).
Хімічні властивості
У сполуках атоми використовуються як валентні s- і p, так і d-електрони. Виходячи з цього, d-елементи володіють змінною валентністю, що не спостерігається в основних підгрупах. З цієї причини вони можуть утворювати комплексні сполуки.
При переміщенні зліва направо в таблиці у 5d-орбіталей проявляється велика заповнюваність. Через слабкий зв’язок електронів збільшується електропровідність і гнучкість.
Всім їм властива низька енергія іонізації, необхідна при видаленні електрона від вільного атома. Досі вчені сперечаються щодо класифікації елементів на кордоні між основною групою і перехідними металами, розміщеними в правій частині таблиці. Ними є:
- цинк (Zn);
- кадмій (Cd);
- ртуть (Hg).
Зовні вони нагадують метали:
- Податливі і пластичні.
- Проводять тепло і електрику.
- Утворюють позитивні іони.
Схожість фізичних властивостей елементів двох цих груп проявляється в тому, що найкраще електрику проводять перехідний метал мідь і алюміній, що належить до основної групи.
Значення перехідних елементів
У життєдіяльності людини вони виконують важливу функцію. Без них організм не може існувати:
- Залізо – головне джерело гемоглобіну.
- Цинк – виробляє інсулін.
- Кобальт – основний компонент вітаміну В12.
- Мідь, марганець і молібден — входять до складу ферментів.
- Яскраві представники – чавун і сталь, використовувані у важкій промисловості.
Завдяки добавкам хрому, марганцю і нікелю створюються сталі різної якості. Так, хром підвищує міцність і стійкість до дії кислот.
Найбільш уживані сплави на основі міді:
- бронза;
- латунь;
- мельхіор.
Особливо широке застосування знайшли: сталь, чавун і бронза. Також велика роль відводиться залізу, адже невипадково саме за його вмістом сплави поділяються на чорні і кольорові.
Характеристики заліза
Цей елемент представляє найбільший інтерес, оскільки він складає важливі сполуки, серед яких залізна кислота (сульфат заліза) і солі. Найчастіше не використовується як чиста речовина, а у вигляді сплавів з вуглецем і іншими елементами.
Взаємодіє з:
- Неметалами – при нагріванні, переважно у вигляді порошку.
- Киснем – утворення оксидів.
- Водою – при великій температурі. При підвищеній вологості вступає в реакцію з водяними парами і киснем, при цьому утворюється іржа.
- Кислотами – з виділенням водню.
- Розчинами солей – витісняє менш активні метали.
Висновок
Перехідні метали відіграють величезну роль у житті людей.
З цієї причини їх вивчення включено в обов’язковий курс шкільної програми. Найбільш докладно про властивості перехідних металів розповідається на уроках хімії в старших класах при проведенні лабораторних робіт.