Переходные элементы- элементы с валентными d- и f- электронами. При заполненном внешнем ns-подуровне с увеличением атомного номера каждый следующий электрон размещается не на внешнем np,а на предвнешнем (n-1)d-подуровне до тех пор , пока он не будет заполнен. Исключениями являются: Cu,Cr,Ag,Au и некоторые другие элементы. В атомах этих элементов на внешнем ns подуровне по одному электрону при недостроенном (n-1) d подуровне, однако именно такое строение электронных оболочек этих атомов наиболее энергетически выгодно. При таком случае подуровень d заполнен на половину или полностью, а такие d подуровни обладают большей устойчивостью, чем частично заполненные - это явление провала электрона. Следовательно d элементы занимают промежуточное положение между s и p элементами. К переходным так же относятся и f элементы, у которых достраивается (n-2) f уровень электронной оболочки.
Строение электронных оболочек атомов d элементов приблизительно одинаково: на внешнем ns уровне один или два электрона, изменения происходят на предвнешнем уровне, поэтому свойства d элементов меняются менее резко, чем s и p элементах. Для атомов всех d элементов характерны низкие энергии ионизации, все имеют свободные валентные орбитали. Следовательно, все d элементы - металлы с присущими им свойствами: металлическим блеском, прочностью, ковкостью, электропроводностью и т.д.
Особенности: 1) наличие частично заполненных d орбиталей позволяет атомам проявлять в соединениях разные степени окисления .
2) появление тенденции к образованию комплексных соединений
3) характерно образование окрашенных соединений.
При увеличении числа электронов на d подуровне наблюдается d сжатие, когда радиус становится меньше из-за притяжения электронов к ядру. Некоторые элементы начинают проявлять некоторые свойства неметаллов.
Чтобы определить свойства соединений с d элементами, нужно знать какую степень окисления проявляет данный элемент.
В целом возрастание степени окисления сопровождается усилением кислотных свойств и ослаблением основных.
Чем больше степень окисления, тем выше способность к образованию комплексов.
f элементы, как и d элементы относятся к переходным элементам. Они расположены в 6,7 периодах переодической системы. 4f- элементы объединяют в семейство лантаноидов, а 5 f элементы - семейство актиноидов.
Лантаноиды. Семейство из 14 элементов (4f-элементы), следующих за La, общий символ Ln. Электронные конфигурации Ln отражают внутреннюю периодичность, проявляющуюся в некоторых свойствах Ln 3+, у которых 4f-орбитали заполняются сначала по одному (подсемейство церия: Ce – Gd), а потом по второму электрону (подсемейство тербия: Tb – Lu). Уменьшение атомных и ионных радиусов приводит к лантаноидному сжатию, вследствие которого элементы, следующие за Lu, по своим свойствам оказываются очень похожими на своих предшественников по группам (Zr и Hf, Nb и Ta, Mo и W, Tc и Re). Cеребристо-белые металлы, тускнеющие во влажном воздухе, при нагревании разлагают воду, взаимодействуют со всеми кислотами (кроме H 3PO 4 и HF), образуя преимущественно ионы Ln 3+, другие степени окисления свойственны Ce, Pr, Tb, Dy (4+), Sm, Eu, Tm, Yb (2+). С H, B, C, N, O, халькогенами, галогенами образуют вполне устойчивые соединения. По химическим свойствам достаточно схожи, разделяют ионообменной хроматографией и экстракцией. Разделенные Ln 3+ используют для получения химических соединений с нужными люминесцентными, спектроскопическими и магнитными свойствами, изготовления неодимовых стекол (лазеры), люминесцентных преобразователей (приборы ночного видения), изготовления постоянных магнитов (SmCo 5). Основная доля используется в виде смесей металлов или оксидов и других соединений с природным содержанием Ln для изготовления катализаторов, легирующих добавок в металлургии, полировочных паст, аккумуляторов газообразного водорода (LnNi 5) и др.
Актиноиды. Семейство из 14 элементов, следующих за Ac, (5f-семейство), общий символ An. Первые три – Th, Pa, U – встречаются в природе, их наиболее долгоживущие изотопы – 232Th (T 1/2 = 1,4·10 10 лет), 231Pa (T 1/2 = 3,43·10 4 лет), 238U (T 1/2 = 4,5·10 9 лет). Остальные An были получены ядерным синтезом в лабораториях США и России, все радиоактивны. Делятся на два подсемейства Th – Cm (цискюриды) и Bk – Lr (транскюриды). Первое подсемейство во многом отличается от соответствующих лантаноидов, проявляя помимо An 3+ и более высокие степени окисления An 4+ (Th, Pa, Am, Cm), An 4+, 5+, 6+ (U, Np, Pu) и даже Pu 7+. Второе подсемейство по химическим свойствам ближе к соответствующим лантаноидам, хотя для менделевия известны соединения Md 1+, а для лоуренсия – Lr 4+.
