Eigenschappen van overgangsmetalen

Overgangsmetalen zijn een groep elementen die zich in het d-blok bevinden. Ze worden tussen de hoofdgroepelementen geplaatst en vertonen unieke eigenschappen, zoals elektrische geleidbaarheid, kleuren, hardheid, hoge smeltpunten en magnetisme. Veel van deze kenmerken worden toegeschreven aan het vullen van d-orbitalen.

Bewegend over de periode worden elektronen toegevoegd volgens het Aufbau-principe. De buitenste s-orbitaal wordt echter eerst gevuld, voordat het elektron de d-subschaal binnengaat, met enkele uitzonderingen. Chroom en koper hebben een halfgevulde s-orbitaal omdat het energetisch gezien gunstiger is om een halfgevulde of volledige d-subshell te hebben.

De atomaire grootte van overgangsmetalen neemt in de loop van een periode licht af. Terwijl de elektronen de d-subshell binnengaan, blijft het aantal valentie-elektronen in de buitenste s orbitaal stabiel, wat leidt tot een algehele constante nucleaire lading. Lager in de kolom neemt de trend toe van de vierde naar de vijfde periode, maar niet eronder.

De zesde periode bevat 14 extra elementen van de lanthanide-reeks, waarbij elektronen de f-subschaal binnengaan voordat ze de d-subschaal binnengaan. Elektronen die zich in de f-orbitalen bevinden, beschermen de valentie-elektronen in de buitenste s-orbitaal niet voldoende, wat resulteert in een verhoogde effectieve nucleaire lading. De valentie-elektronen worden dus sterker aangetrokken, wat leidt tot kleinere dan verwachte atoomstralen.

Dit staat bekend als de Lanthanide-contractie. Evenzo wordt de elektronegativiteit van de overgangselementen beïnvloed door de atomaire grootte en nucleaire lading. Als het zich over een periode verplaatst, neemt het slechts licht toe.

Lager in de kolom neemt de elektronegativiteit toe van de vierde naar de vijfde periode, maar blijft constant in de zesde periode. Dit wordt toegeschreven aan een afname van de atomaire grootte en een toename van de nucleaire lading. De ionisatie-energie van overgangsmetalen neemt in de loop van een periode licht toe.

Interessant genoeg is het lager in de kolom hoger voor de 6e periode dan voor de 4e en 5e periode. Hier worden de valentie-elektronen strakker vastgehouden naarmate de nucleaire lading toeneemt met een verwaarloosbare toename van de atomaire grootte. Ten slotte kunnen overgangsmetalen een reeks stabiele oxidatietoestanden hebben door de buitenste s orbitale elektronen te verliezen vóór de ongepaarde d orbitale elektronen.

De gedeeltelijk gevulde d-orbitalen maken oxidatietoestanden mogelijk van 7 tot 1, karakteristieke kleuren en magnetische eigenschappen.