Metalli della prima serie di transizione: proprietà periodiche

Metalli di transizione della prima serie: caratteristiche e proprietà

I metalli di transizione della prima serie sono situati nel blocco d e nel 4° periodo della tavola periodica, che va dal titanio al rame. Tuttavia, lo scandio e lo zinco non rientrano in questa categoria in quanto non presentano un orbitale d incompleto nei loro ioni.

Le proprietà di questi metalli sono influenzate dalla loro natura, incluse le configurazioni elettroniche, i numeri di ossidazione, i raggi atomici e le energie di ionizzazione. Nonostante facciano parte della stessa serie, le differenze tra di essi possono superare le somiglianze.

Configurazione e numeri di ossidazione

Le configurazioni elettroniche degli elementi, insieme ai numeri di ossidazione più comuni, sono riportati nella tabella qui di seguito:

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Titanio (Ti):

[Ar] 3d², 4s²; +2,

+3, +4

numeri di ossidazione comuni.
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Vanadio (V):

[Ar] 3d³, 4s²; 0, +1, +2,

+3, +4, +5

numeri di ossidazione comuni.
–

Cromo (Cr):

[Ar] 3d⁵, 4s¹; 0, +1, +2,

+3, +4, +5, +6

numeri di ossidazione comuni.
–

Manganese (Mn):

[Ar] 3d⁵, 4s²; 0, +1,

+2, +3, +4, +5, +6, +7

numeri di ossidazione comuni.
–

Ferro (Fe):

[Ar] 3d⁶, 4s²; 0, +1,

+2, +3, +4, +5, +6

numeri di ossidazione comuni.

Queste caratteristiche evidenziano le variazioni nelle proprietà chimiche di ciascun metallo di transizione della prima serie.

Metalli della Prima Serie di Transizione

I metalli della prima serie di transizione, come Cobalto, Nichel e Rame, presentano diversi numeri di ossidazione che vanno da 0 a valori positivi come +1, +2, +3, +4 e +5. Ogni elemento ha una configurazione elettronica specifica che determina i suoi comportamenti chimici. Ad esempio, il Cobalto ha una configurazione [Ar] 3d^7,4s^2 e presenta numeri di ossidazione 0, +1, +2, +3, +4 e +5. Il Nichel, con configurazione [Ar] 3d^8,4s^2, mostra numeri di ossidazione 0, +1, +2, +3 e +4. Infine, il Rame con configurazione [Ar] 3d^9,4s^2 ha numeri di ossidazione +1, +2 e +3.

Ruolo del Numero di Ossidazione

La variabilità dei numeri di ossidazione nei metalli della prima serie di transizione è legata alla presenza degli orbitali d incompleti. Gli elementi al centro della serie, come il Manganese, presentano più stati di ossidazione rispetto a quelli alle estremità. Il numero di ossidazione zero si verifica quando i metalli formano complessi come nel caso dei composti metallo carbonili.

Variazione del Raggio Atomico

Il raggio atomico degli elementi della serie di transizione diminuisce da sinistra a destra lungo il periodo. Questo avviene a causa dell’inefficace effetto schermante degli elettroni d, che porta a un’attrazione elettrostatica più forte tra il nucleo e gli elettroni più esterni, causando una contrazione delle dimensioni atomiche.

Energia di Ionizzazione

L’energia di ionizzazione aumenta da sinistra a destra lungo il periodo per gli elementi della prima serie di transizione. Anche se vi sono lievi variazioni, in generale, gli elementi di questa serie presentano valori intermedi rispetto agli elementi del blocco s e del blocco p.

Formazione di Composti

Gli elementi della prima serie di transizione tendono a formare composti con diversi numeri di ossidazione. Ad esempio, i metalli possono formare ossidi, fluoruri e cloruri. I composti binari di titanio e vanadio mostrano varie combinazioni di ossidi, fluoruri e cloruri che riflettono la capacità di questi elementi di reagire con non metalli.

In conclusione, gli elementi della prima serie di transizione presentano una varietà di numeri di ossidazione, dimensioni atomiche ridotte da sinistra a destra, energia di ionizzazione crescente e capacità di formare una vasta gamma di composti con diversi non metalli. Queste caratteristiche definiscono il comportamento chimico di questi importanti elementi nella tavola periodica.

Num. di ossidazione degli elementi della prima serie di transizione

Gli elementi della prima serie di transizione hanno numerosi ossidi con differenti numeri di ossidazione. Ad esempio, il cromo forma Cr₂O₃, CrO₂ e CrO₃, il manganese MnO, Mn₂O₃, MnO₂, il ferro FeO, Fe₂O₃, e il nichel NiO, NiO₂. Questi ossidi presentano una variazione del numero di ossidazione degli elementi.

Ossidazione negli elementi più elettonegativi

Quando gli elementi della serie di transizione si legano a ossigeno e fluoro, che sono due degli elementi più elettonegativi e con un forte potere ossidante, assumono i numeri di ossidazione più alti. Questo fenomeno è evidente con esempi come VCl₂, VCl₃, VCl₄ per il vanadio, CrF₂, CrF₃, CrF₄, CrF₅, CrF₆ per il cromo, e MnF₂, MnF₃, MnF₄ per il manganese.

Variazioni della valenza a seconda della posizione nella serie di transizione

Un’osservazione interessante è che gli elementi posizionati più a sinistra della serie mostrano ossidi con numeri di ossidazione più alti, mentre quelli piazzati più a destra hanno prevalentemente numeri di ossidazione +2. Ad esempio, il ferro forma FeO e Fe₂O₃ con numeri di ossidazione variabili, mentre il cobalto produce CoO e Co₂O₃ con una valenza stabile.

In sintesi, la serie di transizione presenta una vasta gamma di ossidi con numeri di ossidazione diversi, che possono variare in base agli elementi con cui si combinano e alla loro posizione nella serie.