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

過渡金屬
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

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