過渡金屬(第 3–12 族)
過渡金屬是 d 區的元素,即位於週期表中間的第 3 到 12 族。本站列出其中 34 種:鈧到鋅、釔到鎘、鉿到汞,以及鑪到𨭆。它們包括鐵、銅、銀、金和鉑。
它們的位置:d 區
在這些金屬中,電子填入內層的 d 次殼層,而最外層的 s 軌域通常有兩個電子,例如鐵([Ar] 3d⁶ 4s²)。鉻([Ar] 3d⁵ 4s¹)和銅([Ar] 3d¹⁰ 4s¹)是例外,因為半滿和全滿的 d 次殼層特別穩定。形成離子時,這些金屬先失去 s 電子,所以 Fe²⁺ 是 [Ar] 3d⁶。
本站把鑭、鎦、錒和鐒與鑭系元素和錒系元素一起顯示。鋅、鎘和汞在常見的化合物中保有全滿的 d 次殼層,所以有些化學家把它們排除在外,但大多數週期表都包括它們。
典型性質
大多數過渡金屬堅硬、緻密、閃亮,熔點很高。鎢的熔點是所有金屬中最高的,為 3422 °C,鋨是迄今測得密度最高的元素,為 22.59 g/cm³,而汞是在 −39 °C 熔化的液體。由於它們的 d 電子可以參與鍵結,大多數具有多種氧化態:鐵形成 Fe²⁺ 和 Fe³⁺,錳在過錳酸根離子 MnO₄⁻ 中達到 +7。它們的化合物常有顏色,如藍色的硫酸銅(II),而鐵、鈷和鎳具有鐵磁性。
趨勢與典型反應
這裡的趨勢比主族更平緩,因為額外的電子填入內層次殼層,使原子大小在一個週期中變化很小。鑭系收縮使第 6 週期金屬的大小與第 5 週期的幾乎相同,所以鋯和鉿很難分離。
較活潑的金屬會從溶液中置換出較不活潑的金屬:Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu。鋅會與稀酸反應(Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂),但銅、銀和金不會。許多過渡金屬是催化劑:鐵加快製氨的哈伯法,而鉑、鈀和銠則在催化轉化器中淨化汽車廢氣。
日常用途
鐵(主要以鋼的形式)是使用最廣泛的金屬,加入鉻和鎳就成為不鏽鋼。銅在電線中輸送電力,鈦用於飛機和人工髖關節,鋅保護鋼不生鏽,而金、銀和鉑則用於珠寶和電子產品。
鑪到𨭆具有放射性,每次只製造出幾個原子。䥑到鎶(109–112)預期也是過渡金屬,但它們的性質尚未被測量,所以本站把它們列為未知。
這個元素族中的元素
| 21 | 鈧 | Sc | 44.956 | [Ar] 3d1 4s2 | +3 | 固態 |
| 22 | 鈦 | Ti | 47.867 | [Ar] 3d2 4s2 | +2, +3, +4 | 固態 |
| 23 | 釩 | V | 50.942 | [Ar] 3d3 4s2 | +2, +3, +4, +5 | 固態 |
| 24 | 鉻 | Cr | 51.996 | [Ar] 3d5 4s1 | +2, +3, +6 | 固態 |
| 25 | 錳 | Mn | 54.938 | [Ar] 3d5 4s2 | +2, +3, +4, +7 | 固態 |
| 26 | 鐵 | Fe | 55.845 | [Ar] 3d6 4s2 | +2, +3 | 固態 |
| 27 | 鈷 | Co | 58.933 | [Ar] 3d7 4s2 | +2, +3 | 固態 |
| 28 | 鎳 | Ni | 58.693 | [Ar] 3d8 4s2 | +2, +3 | 固態 |
| 29 | 銅 | Cu | 63.546 | [Ar] 3d10 4s1 | +1, +2 | 固態 |
| 30 | 鋅 | Zn | 65.38 | [Ar] 3d10 4s2 | +2 | 固態 |
| 39 | 釔 | Y | 88.906 | [Kr] 4d1 5s2 | +3 | 固態 |
| 40 | 鋯 | Zr | 91.224 | [Kr] 4d2 5s2 | +4 | 固態 |
| 41 | 鈮 | Nb | 92.906 | [Kr] 4d4 5s1 | +3, +5 | 固態 |
| 42 | 鉬 | Mo | 95.95 | [Kr] 4d5 5s1 | +6 | 固態 |
| 43 | 鎝 | Tc | 98 | [Kr] 4d5 5s2 | +4, +6, +7 | 固態 |
| 44 | 釕 | Ru | 101.07 | [Kr] 4d7 5s1 | +3 | 固態 |
| 45 | 銠 | Rh | 102.91 | [Kr] 4d8 5s1 | +3 | 固態 |
| 46 | 鈀 | Pd | 106.42 | [Kr] 4d10 | +2, +3 | 固態 |
| 47 | 銀 | Ag | 107.87 | [Kr] 4d10 5s1 | +1 | 固態 |
| 48 | 鎘 | Cd | 112.41 | [Kr] 4d10 5s2 | +2 | 固態 |
| 72 | 鉿 | Hf | 178.49 | [Xe] 4f14 5d2 6s2 | +4 | 固態 |
| 73 | 鉭 | Ta | 180.95 | [Xe] 4f14 5d3 6s2 | +5 | 固態 |
| 74 | 鎢 | W | 183.84 | [Xe] 4f14 5d4 6s2 | +6 | 固態 |
| 75 | 錸 | Re | 186.21 | [Xe] 4f14 5d5 6s2 | +4, +6, +7 | 固態 |
| 76 | 鋨 | Os | 190.23 | [Xe] 4f14 5d6 6s2 | +3, +4 | 固態 |
| 77 | 銥 | Ir | 192.22 | [Xe] 4f14 5d7 6s2 | +3, +4 | 固態 |
| 78 | 鉑 | Pt | 195.08 | [Xe] 4f14 5d9 6s1 | +2, +4 | 固態 |
| 79 | 金 | Au | 196.97 | [Xe] 4f14 5d10 6s1 | +1, +3 | 固態 |
| 80 | 汞 | Hg | 200.59 | [Xe] 4f14 5d10 6s2 | +1, +2 | 液態 |
| 104 | 鑪 | Rf | 267 | [Rn] 5f14 6d2 7s2 | +4 | 未知 |
| 105 | 𨧀 | Db | 268 | [Rn] 5f14 6d3 7s2 | +3, +4, +5 | 未知 |
| 106 | 𨭎 | Sg | 269 | [Rn] 5f14 6d4 7s2 | +3, +4, +5, +6 | 未知 |
| 107 | 𨨏 | Bh | 270 | [Rn] 5f14 6d5 7s2 | +3, +4, +5, +7 | 未知 |
| 108 | 𨭆 | Hs | 277 | [Rn] 5f14 6d6 7s2 | +2, +3, +4, +5, +6, +8 | 未知 |