Átmenetifémek

A kémiában az átmenetifém kifejezés jelentése kétféle lehet:

• A periódusos rendszer azon elemeit nevezik így, amelyek a d-mezőben találhatók, beleértve a cinket (Zn), kadmiumot (Cd) és higanyt (Hg) – ezek a 3–12. csoport elemei.^[1][2]
• Szigorúbban véve a IUPAC, a kémiai nevezéktannal foglalkozó nemzetközi bizottság meghatározása szerint az átmenetifém olyan elem, melynek atomja hiányos d-alhéjjal rendelkezik, vagy amelyből hiányos d-alhéjú kation keletkezhet.^[3] Ezen meghatározás szerint a cink-kadmium-higany csoport nem tartozik az átmenetifémek közé (és talán a 112-es rendszámú elem sem), mivel d¹⁰ elektronszerkezettel rendelkeznek. Ez a definíció a periódusos rendszer 3–11. csoportját foglalja magába.

Csoport		3 (III. B)	4 (IV. B)	5 (V. B)	6 (VI. B)	7 (VII. B)	8 (VIII. B)	9 (VIII. B)	10 (VIII. B)	11 (I. B)	12 (II. B)
4. Periódus		Sc 21	Ti 22	V 23	Cr 24	Mn 25	Fe 26	Co 27	Ni 28	Cu 29	Zn 30
5. Periódus		Y 39	Zr 40	Nb 41	Mo 42	Tc 43	Ru 44	Rh 45	Pd 46	Ag 47	Cd 48
6. Periódus		La 57 - Lu 71	Hf 72	Ta 73	W 74	Re 75	Os 76	Ir 77	Pt 78	Au 79	Hg 80
7. Periódus		Ac 89 - Lr 103	Rf 104	Db 105	Sg 106	Bh 107	Hs 108	Mt 109	Ds 110	Rg 111	Cn 112

Az egyszerű meghatározás szerint tehát az átmenetifémek közé az a 40 elem tartozik, melyek a periódusos rendszer 3–12. csoportjai egyikében találhatók. Az átmenetifémek közé értik olykor a lantanoidákat és az aktinoidákat is.

Tulajdonságaik

Az átmenetifémek számos jellemző, közös tulajdonsággal rendelkeznek:

• Vegyületeik gyakran (de nem mindig) színesek
• Több oxidációs számuk lehet
• Gyakran jó katalizátorok
• Szobahőmérsékleten az arany és réz kivételével a színük szürke
• Szobahőmérsékleten a higany kivételével szilárd halmazállapotúak
• Komplex ionokat képeznek (akva-komplexeket is beleértve)
• Gyakran paramágnesesek

A legtöbb átmenetifémnek nagy a szakítószilárdsága és a sűrűsége, magas az olvadás- és a forráspontja, illetve a legtöbb ilyen elem jó elektromos vezető is. Ezek a tulajdonságok annak köszönhetők, hogy a d-alhéj elektronjai képesek a fémrácsban delokalizálódni, ezzel növelve az atomok közötti kohéziót.

Több olyan tulajdonság is van, ami a periódusos rendszer elemeiből elsősorban az átmenetifémekre jellemző. Ezek a tulajdonságok abból adódnak, hogy a d-atompályák csak részlegesen vannak feltöltve. Az egyik ilyen tulajdonság, hogy az átmenetifémekből képzett vegyületek lehetséges oxidációs állapotainak száma nagy, mivel a különböző állapotok közötti energiakülönbség viszonylag alacsony.^[4] A másik jellegzetes viselkedés az olyan vegyületek képzése, amelyek színe d-d átmenettel, illetve töltésátmenettel magyarázható. Emellett pedig az átmenetifémek sok paramágneses vegyület képzésére képesek a párosítatlan d-elektronok jelenléte miatt.^[5]

A legtöbb átmenetifém sok ligandummal képes kötést kialakítani, mely a lehetséges átmenetifém-komplexek széles körét eredményezi.^[6]

Vegyületeikben előforduló oxidációs számok

Az átmenetifémek egyes oxidációs számait mutató ábra.
Az ábrán a telt kör az elem szokásos, az üres kör annak ritkábban előforduló (energetikailag kevésbé kedvező) oxidációs számát mutatja.

Az ábrán látható, hogy:

• az oxidációs szám a szkandium és mangán között növekszik, majd a rézig csökken. Az ábra formája innen ismétlődik, de megjegyzendő ezen kívül, hogy az ennél nagyobb rendszámú elemek atomjaiban az elektronoknak nagyobb a tendenciája az egy atommaghoz való ragaszkodásra.
• az alacsonyabb oxidációs állapotban az elemek egyszerű ionokat képeznek, magasabb oxidációs állapotban kovalens kötést létesítenek elektronegatív elemekkel, például oxigénnel vagy fluorral, és többatomos ionokat képeznek, ún. kromátokat, vanadátokat, permanganátokat stb.
• Magasabb oxidációs állapotban az ionok oxidálószerként hathatnak, alacsonyabb oxidációs állapotban redukálószerként.
• Egy perióduson elején a 2+ ionok erős redukálószerek, majd a rendszám növekedtével egyre stabilabbak lesznek, míg a 3+ ionok az elején stabilak, és a periódusban jobbra haladva egyre jobb oxidáló tulajdonságot mutatnak.

Katalitikus hatásuk

Az átmenetifémeknek gyakori alkalmazási területe a homogén, vagy heterogén katalizátorként való felhasználás.

Vegyületeik színezettsége

Az átmenetifém-vegyületek vizes oldatának színe balról jobbra Co(NO₃)₂ (vörös); K₂Cr₂O₇ (narancssárga); K₂CrO₄ (sárga); NiCl₂ (zöld); CuSO₄ (kék); KMnO₄ (lila).

Fordítás

• Ez a szócikk részben vagy egészben a Transition metal című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.