遷移金属(3〜12族)

遷移金属は、周期表の中央にある3族から12族のdブロックの元素です。このサイトでは、そのうちの34個を掲載しており、スカンジウムから亜鉛、イットリウムからカドミウム、ハフニウムから水銀、ラザホージウムからハッシウムまでです。鉄、銅、銀、金、白金も含まれます。

周期表での位置

この族の元素

スカンジウム チタン バナジウム クロム マンガン 鉄 コバルト ニッケル 銅 亜鉛 イットリウム ジルコニウム ニオブ モリブデン テクネチウム ルテニウム ロジウム パラジウム 銀 カドミウム ハフニウム タンタル タングステン レニウム オスミウム イリジウム 白金 金 水銀 ラザホージウム ドブニウム シーボーギウム ボーリウム ハッシウム

位置:dブロック

これらの金属では、内側のd副殻に電子が入っていき、外側のs軌道には、鉄([Ar] 3d⁶ 4s²)のように通常2個の電子が入っています。クロム([Ar] 3d⁵ 4s¹)と銅([Ar] 3d¹⁰ 4s¹)は例外で、半分満たされたd副殻と完全に満たされたd副殻が特に安定だからです。イオンになるときは、まずs電子を失うため、Fe²⁺は[Ar] 3d⁶になります。

このサイトでは、ランタン、ルテチウム、アクチニウム、ローレンシウムを、ランタノイドとアクチノイドと一緒に表示しています。亜鉛、カドミウム、水銀は、一般的な化合物の中で、d副殻が満たされたままであるため、これらを除外する化学者もいますが、ほとんどの周期表には含まれています。

典型的な性質

ほとんどの遷移金属は、硬く、密度が大きく、光沢があり、融点が高いです。タングステンはあらゆる金属の中で最も融点が高く3422 °Cで、オスミウムはこれまでに測定された元素の中で最も密度が大きく22.59 g/cm³ですが、水銀は−39 °Cで融ける液体です。d電子が結合に関与できるため、ほとんどが複数の酸化数をもちます。鉄はFe²⁺とFe³⁺をつくり、マンガンは過マンガン酸イオンMnO₄⁻で+7に達します。その化合物にはしばしば色があり、青い硫酸銅(II)がその例で、鉄、コバルト、ニッケルは強磁性体です。

傾向と典型的な反応

余分な電子が内側の副殻に入り、周期内で原子の大きさがあまり変わらないため、傾向は典型元素よりも穏やかです。ランタノイド収縮によって、第6周期の金属は第5周期の金属とほぼ同じ大きさになるため、ジルコニウムとハフニウムは分離しにくくなっています。

より反応性の高い金属は、反応性の低い金属を溶液から置き換えます:Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu。亜鉛は希酸と反応します(Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂)が、銅、銀、金は反応しません。多くの遷移金属は触媒で、鉄はアンモニアを製造するハーバー法を速め、白金、パラジウム、ロジウムは触媒コンバーターで自動車の排ガスを浄化します。

身近な用途

鉄は、主に鋼として、最も広く使われている金属で、クロムとニッケルを加えるとステンレス鋼になります。銅は電線で電気を運び、チタンは航空機や人工股関節に使われ、亜鉛は鋼をさびから守り、金、銀、白金は装身具や電子機器に使われます。

ラザホージウムからハッシウムは放射性で、一度に数個の原子しかつくられていません。マイトネリウムからコペルニシウム(109〜112)も遷移金属だと予想されていますが、その性質は測定されていないため、このサイトでは未知として掲載しています。

この族の元素

遷移金属
21 スカンジウム Sc 44.956 [Ar] 3d1 4s2 +3 固体
22 チタン Ti 47.867 [Ar] 3d2 4s2 +2, +3, +4 固体
23 バナジウム V 50.942 [Ar] 3d3 4s2 +2, +3, +4, +5 固体
24 クロム Cr 51.996 [Ar] 3d5 4s1 +2, +3, +6 固体
25 マンガン Mn 54.938 [Ar] 3d5 4s2 +2, +3, +4, +7 固体
26 鉄 Fe 55.845 [Ar] 3d6 4s2 +2, +3 固体
27 コバルト Co 58.933 [Ar] 3d7 4s2 +2, +3 固体
28 ニッケル Ni 58.693 [Ar] 3d8 4s2 +2, +3 固体
29 銅 Cu 63.546 [Ar] 3d10 4s1 +1, +2 固体
30 亜鉛 Zn 65.38 [Ar] 3d10 4s2 +2 固体
39 イットリウム Y 88.906 [Kr] 4d1 5s2 +3 固体
40 ジルコニウム Zr 91.224 [Kr] 4d2 5s2 +4 固体
41 ニオブ Nb 92.906 [Kr] 4d4 5s1 +3, +5 固体
42 モリブデン Mo 95.95 [Kr] 4d5 5s1 +6 固体
43 テクネチウム Tc 98 [Kr] 4d5 5s2 +4, +6, +7 固体
44 ルテニウム Ru 101.07 [Kr] 4d7 5s1 +3 固体
45 ロジウム Rh 102.91 [Kr] 4d8 5s1 +3 固体
46 パラジウム Pd 106.42 [Kr] 4d10 +2, +3 固体
47 銀 Ag 107.87 [Kr] 4d10 5s1 +1 固体
48 カドミウム Cd 112.41 [Kr] 4d10 5s2 +2 固体
72 ハフニウム Hf 178.49 [Xe] 4f14 5d2 6s2 +4 固体
73 タンタル Ta 180.95 [Xe] 4f14 5d3 6s2 +5 固体
74 タングステン W 183.84 [Xe] 4f14 5d4 6s2 +6 固体
75 レニウム Re 186.21 [Xe] 4f14 5d5 6s2 +4, +6, +7 固体
76 オスミウム Os 190.23 [Xe] 4f14 5d6 6s2 +3, +4 固体
77 イリジウム Ir 192.22 [Xe] 4f14 5d7 6s2 +3, +4 固体
78 白金 Pt 195.08 [Xe] 4f14 5d9 6s1 +2, +4 固体
79 金 Au 196.97 [Xe] 4f14 5d10 6s1 +1, +3 固体
80 水銀 Hg 200.59 [Xe] 4f14 5d10 6s2 +1, +2 液体
104 ラザホージウム Rf 267 [Rn] 5f14 6d2 7s2 +4 不明
105 ドブニウム Db 268 [Rn] 5f14 6d3 7s2 +3, +4, +5 不明
106 シーボーギウム Sg 269 [Rn] 5f14 6d4 7s2 +3, +4, +5, +6 不明
107 ボーリウム Bh 270 [Rn] 5f14 6d5 7s2 +3, +4, +5, +7 不明
108 ハッシウム Hs 277 [Rn] 5f14 6d6 7s2 +2, +3, +4, +5, +6, +8 不明

全18族

その他の元素の族

希ガス アルカリ金属 アルカリ土類金属 貧金属 半金属 非金属 ハロゲン ランタノイド アクチノイド