Pobierz prezentację
Pobieranie prezentacji. Proszę czekać
1
Materiały internetowe
3
10 kolumn układu od 3 do 12 blok d
4
blok f
5
Konfiguracje elektronowe pierwiastków przejściowych IV okresu
6
Konfiguracje poszczególnych pierwiastków d-elektronowych na zerowym stopniu utlenienia
7
Stopnie utlenienia pierwiastków przejściowych
Pierwiastki d-elektronowe zawierają na zewn. orbitalach typu s 1 lub 2 elektrony: - wszystkie są metalami, - występują niemal wszystkie na +2 st. utl. (struktura s2), a niektóre na +1 st. utl. (miedziowce), - zawierają elektrony na orbitalach typu d i dlatego występują na wyższych stopniach utlenienia, np. Cr(VI), Mn(VII), Pt(IV), Au(III), Os(VIII), - puste orbitale typu d są powodem silnej skłonności tych pierwiastków do tworzenia związków kompleksowych (koordynacyjnych) np. z ligandami cyjankowymi lub korbonylkowymi.
8
Stopnie utlenienia
9
Stopnie utlenienia i związki chemiczne pierwiastków d-elektronowych
10
Stopnie utlenienia i związki chemiczne pierwiastków d-elektronowych
11
Typy tlenków i jonów pierwiastków d-elektronowych na różnych stopniach utlenienia występujące w roztworach wodnych
12
Właściwości kwasowo - zasadowe pierwiastków d-elektronowych
- Niższe stopnie utlenienia - właściwości zasadowe - Wyższe stopnie utlenienia - właściwości kwaśne - Pośrednie stopnie utlenienia - właściwości amfoteryczne
13
Stopnie utlenienia: Z wyjątkiem Cu, metale przejściowe pierwszego szeregu łatwiej ulegają utlenieniu niż wodór.
14
Barwa związków chemicznych
Wiele związków pierwiastków grup pobocznych wyróżnia się zabarwieniem - absorpcja w obszarze widzialnym - niewielkie różnice energetyczne poziomów orbitali d Bezbarwne d0 i d10- elektronowe Np: Ti4+, Sc3+, Ag+, Zn2+, Cd2+, Hg2+ Barwne : od 1 do 9 elektronów na orbitalach typu d Przykłady: V3+ zielony, Cr3+ zielony, Ni2+ zielony, Mn2+ różowy, Cu2+ niebieski, Fe2+ zielony, Co2+ różowy
15
Stopnie ultenienia Kolory związków manganu na różnych stopniach utlenienia (od lewej do prawej): Mn2+ Mn3+ Mn4+ Mn6+ Mn7+
16
poziomy energetyczne orbitali d
Oktaedryczne pole krystaliczne poziomy energetyczne orbitali d dz2 dx2- y2 _ _ eg _ _ _ t2g E dxy dxz dyz _ _ _ _ _ Izolowany kation metalu orbitale d kation metalu w otoczeniu oktaedrycznym symbol g oznacza środek symetrii
17
Oktaedryczne pole krystaliczne
Konfiguracja dla struktur d4 - d7 zależy od wartości 10 Dq. Wartość ta zależy od natężenia pola elektrycznego wytwarzanego przez ligandy. Im silniejsze pole tym większe rozszczepienie orbitali d
18
Kolory kompleksów metali przejściowych
Kolorowe kompleksy absorbują promieniowanie w zakresie widzialnym ( nm). Promieniowanie nie absorbowane jest transmitowane. Kolor obserwowany jest uzupełniającym kolorem w stosunku do koloru zaabsorbowanego
19
Światło widzialne długość fali, nm 400 nm 700 nm wyższa energia
(Każda długość fali odpowiada innemu kolorowi) 400 nm 700 nm wyższa energia niższa energia biały = wszystkie kolory (długości fal)
20
kolor absorbo-wany kolor obserwo-wany
21
Kolory kompleksów metali przejściowych
Absosbcja promieniowania of UV-Vis przez atom, jon, cząsteczkę: Następuje jeśli promieniowanie ma energię potrzebną do przeniesienia elektronu ze stanu podstawowego do stanu wzbudzonego t.j., z obritalu o niższej energii na orbital o wyższej energii energia promieniowania zaabsorbowana = różnica enegii stanu wzbudzonego i podstawowego
22
Szereg spektrochemiczny
[Fe(CN)6]3- posiada jeden niesparowany elektron [FeF6]3- posiada 5 niesparowanych elektronów
23
Kolory kompleksów metali przejściowych
Czerwone światło zaabsorbowane Zielone światło obserwowane białe światło Absorbcja promieniowania powoduje przejście elektronu ze stanu podstawowego do stanu wzbudzonego . Dla kompleksów metali przejściowych, odpowiada energii światła widzialnego.
24
Kolory kompleksów metali przejściowych
zielony fioletowy żółty żółty
25
Właściwości pierwiastków d-elektronowych
· Typowe właściwości metaliczne: - połysk metaliczny, - dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne (szczególnie miedziowce), - wytrzymałość mechaniczna, - kowalność. · Krystalizują w 3 typach sieci metalicznych, tj. A1, A2, A3 · Wysokie temperatury topnienia: Rekordzista: - wolfram +3410oC. Cynkowce - wyjątkowo niskie. Pozostałe mają wysokie temp.topnienia.
26
Temperatury topnienia
27
Promienie atomowe
28
· Z wyjątkiem skandu (d = 3,0 kg/dm3), itru (4,47 kg/dm3) oraz
tytanu (4,54 kg/dm3) ich gęstości przekraczają wartości 5,0 kg/dm3, tzn. są metalami ciężkimi. osm - 22,6 kg/dm3, iryd - 22,7 kg/dm3, platyna - 21,5 kg/dm3 Względne gęstości
29
Elektroujemność Elektroujemność rośnie w okresach od 3-ciej do 11-tej grupy. Okres 4: Sc (1,3), Ti (1,3), Mn (1,7), Fe (1,9), Cu (1,9). Niska elektroujemność oznacza raczej metale nieszlachetne: Zn (1,6), Sc (1,3), Fe (1,9), Mn (1,7). Wysoka elektroujemność oznacza metale szlachetne: Au (2,4), Pt (2,2), Pd (2,2), Ir (2,2), Cu (1,9), Ag (1,9), Hg (1,9). W grupie 12-stej występują pierwiastki o niższej elektroujemności.
30
Związki międzymetaliczne
Metale d-elektronowe tworzą liczne stopy Stopy żelaza: Żeliwo % Fe, % C stal ,5 % Fe, 0,5 - 2,0 % C stal nierdzewna % Fe, % Cr, 7 - 9% Ni Stopy miedzi – brązy i mosiądze
31
Stopy substytucyjne i nieuporządkowane
Atomy 2 różnych metali zajmują równocenne pozycje w sieci. Tutaj można wyróżnić dwie podsieci - atomów A i atomów B Rozmieszczenie atomów B w sieci metalu A jest przypadkowe
32
Stopy Warunkiem powstania stopu substytucyjnego jest:
- podobieństwo promieni atomowych ± 15% - podobna struktura elektronowa Przykłady : a) złoto - pr. at. 144,2 pm - sieć A1 srebro - pr. at. 143,2 pm - sieć A1 Różnica promieni 0,7% - nieograniczona mieszalność b) cynk - pr. at. 133 pm - sieć A3 miedź - pr. at. 128 pm - sieć A1 Różnica promieni 3,7% - rozpuszczalność Zn w Cu jest ograniczona (do 35%) Rodzaj stopu zależy także od sposobu jego otrzymywania: - Stopy szybko ochładzane mają strukturę nieuporządkowaną. - Natomiast długotrwałe ogrzewanie prowadzi do stopów substytucyjnych.
33
Stopy W przypadku ograniczonej rozpuszczalności mogą
powstawać formy o zmiennym składzie. Mają one struktury różne od metalu A i metalu B. Przykład: stop Ag-Cd: % Cd faza a - sieć A1 % Cd faza b - sieć A2 % Cd faza g - struktura skomplikowana (regularna) % Cd faza e - sieć A3 > 82 % Cd zdeformowana sieć heksagonalna Struktury tych faz odpowiadają skomplikowanym wzorom chemicznym.
34
Kryształy metaliczne • wykazują tendencje do gęstego upakowania.
• istnieje kilka przyczyn do tworzenia gęstego upakowania: - dla jednego pierwiastka takie same promienie atomowe. - wiązanie metaliczne nie jest wiązaniem kierunkowym - odległości pomiędzy atomami jak najmniejsze celem obniżenia energii wiązania. • posiadają proste struktury krystaliczne. BCC FCC HCP 3
35
Właściwości magnetyczne
Szczególny rodzaj paramagnetyzmu to ferromagnetyzm - istnienie domen jednakowego ułożenia spinów elektronowych: Fe, Co, Ni, Gd (i ich stopy).
36
Międzywęzłowe związki metali d-elektronowych: wodorki, węgliki, azotki i borki
Związki te wykazują podobne właściwości do metali : - połysk metaliczny, - dobre przewodnictwo - obniża się w miarę podwyższania temp., tak jak u metali, - cechuje je znaczna twardość - szczególnie wysokie temperatury topnienia. J a k a s i e ć ? Atomy metalu tworzą sieć o gęstym ułożeniu atomów - przeważnie typu A1. Promienie atomowe pierwiastków d-elektronowych są rzędu pm Atomy niemetalu - w lukach - zajmują pozycje międzywęzłowe, przyczyna - małe promienie niemetali: H B C N 37 pm 85 pm 77 pm 77 pm
37
Temperatury topnienia (oC):
Międzywęzłowe związki metali d-elektronowych: wodorki, węgliki, azotki i borki Temperatury topnienia (oC): TiC HfC TaC TaN ZrN TaB ZrB Węglik tytanu (TiC) jest najtwardszym znanym materiałem obok diamentu i jest bardzo odporny na utlenianie. Azotki ZrN i NbN są niezwykle ogniotrwałe. Są one nadprzewodnikami.
38
Karbonylki pierwiastków d-elektronowych
Związki koordynacyjne metali d-elektronowych z tlenkiem węgla, jako ligandem, to k a r b o n y l k i M(CO)m - jednordzeniowe Mn(CO)m - wielordzeniowe Reguła - "18" - liczba elektronów walencyjnych atomu centralnego i liczba elektronów dostarczonych przez cząsteczkę CO wynosi 18 (liczba elektronów atomu helowca - położonego najbliżej w układzie okresowym).
39
Karbonylki pierwiastków d-elektronowych
40
Karbonylki pierwiastków d-elektronowych
41
Karbonylki pierwiastków d-elektronowych
42
Karbonylki pierwiastków d-elektronowych
43
Karbonylki pierwiastków d-elektronowych
44
Karbonylki pierwiastków d-elektronowych
Podobne prezentacje
