Sơ lược về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất SVIP

I. KHÁI QUÁT VỀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP DÃY THỨ NHẤT

1. Đặc điểm cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất gồm các nguyên tố từ Sc (Z = 21) đến Cu (Z = 29).

Đặc điểm cấu tạo nguyên tử:

- Lớp vỏ bên trong giống khí hiếm Ar.

- Số electron trên phân lớp 3d tăng dần từ 1 đến 10.

- Trên phân lớp 4s, số electron bằng 2 (trừ Cr và Cu bằng 1).

2. Số oxi hóa và màu sắc của các ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Các nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhất có nhiều electron hóa trị (phân lớp 3d và 4s) nên có khả năng tạo ra các hợp chất với nhiều trạng thái oxi hóa khác nhau.

Một số trạng thái oxi hóa thường gặp của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất:

Khi tham gia phản ứng, kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thường nhường electron 4s trước rồi đến 3d để tạo các cation tương ứng.

Ví dụ:

Các ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có màu sắc phong phú.

Ví dụ:

Phản ứng chuẩn độ iron(II) sulfate bằng thuốc tím:

\(10FeSO_4+2KMnO_4+8H_2SO_4\rightarrow5Fe_2\left(SO_4\right)_3+2MnSO_4+K_2SO_4+8H_2O\)

⚡THÍ NGHIỆM (Xác định nồng độ của dung dịch FeSO₄ bằng dung dịch thuốc tím)

- Lắp bộ dụng cụ như hình minh họa và rót dung dịch thuốc tím vào burette đến vạch 0.

- Cho 10 mL dung dịch FeSO₄ và 5 mL dung dịch H₂SO₄ 20% vào bình tam giác.

- Mở khóa burette cho thuốc tím nhỏ giọt từ từ vào bình và lắc đều. Khi màu hồng xuất hiện và bền trong khoảng 20 giây thì dừng chuẩn độ. Ghi thể tích thuốc tím đã dùng và lặp lại ít nhất 3 lần.

Các ion kim loại chuyển tiếp có thể được nhận biết nhờ màu sắc đặc trưng, sự tạo kết tủa ít tan hoặc phản ứng tạo phức chất.

⚡ THÍ NGHIỆM (Kiểm tra sự có mặt của cation Cu²⁺ và Fe³⁺ trong dung dịch)

- Ống nghiệm 1: Thêm 4 - 6 giọt NaOH 0,1 M vào ống nghiệm chứa 2 mL dung dịch FeCl₃ 0,1 M.

- Ống nghiệm 2: Thêm 4 - 6 giọt NaOH 0,1 M vào ống nghiệm chứa 2 mL dung dịch CuSO₄ 0,1 M.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP

Các kim loại chuyển tiếp có nhiều tính chất ưu việt hơn so với các kim loại họ s nên được ứng dụng rộng rãi trong đời sống.

1. Tính chất vật lí

Kim loại chuyển tiếp thường có nhiệt độ nóng chảy cao, độ cứng lớn, khối lượng riêng lớn, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.

2. Một số ứng dụng từ tính chất vật lí

Nhờ có độ cứng cao, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có khả năng chống ăn mòn nên các kim loại chuyển tiếp được ứng dụng trong sản xuất nhiều thiết bị.