Hvorfor er overgangsmetaller gode katalysatorer?

Overgangsmetaller er et af forskellige metalliske elementer som krom, jern og nikkel, der har valenceelektroner i to skaller i stedet for kun en. En valenselektron henviser til en enkelt elektron, der er ansvarlig for atomets kemiske egenskaber. Overgangsmetaller er gode metalkatalysatorer, fordi de let låner og tager elektroner fra andre molekyler. En katalysator er et kemisk stof, der, når det tilsættes en kemisk reaktion, ikke påvirker termodynamikken af ​​en reaktion, men øger reaktionshastigheden.

Effekt af katalysatorer

Katalysatorer virker ved hjælp af katalytiske veje ind i reaktionen. De øger hyppigheden af ​​kollisioner mellem reaktanter, men ændrer ikke deres fysiske eller kemiske egenskaber. Katalysatorer påvirker reaktionshastigheden uden at påvirke termodynamikken. Katalysatorer tilvejebringer således en alternativ, lavere energi-vej for reaktionen at finde sted. En katalysator påvirker overgangstilstanden af ​​en reaktion ved at give overgangsstaten en lavere energiaktiveringsvej.

Overgangsmetaller

Overgangsmetaller forveksles ofte med "d-blok" -metaller i periodiske system. Selv om overgangsmetaller tilhører d-blok af elementernes periodiske tabel, kan ikke alle d-blokmetaller kaldes overgangsmetaller. For eksempel er scandium og zink ikke overgangsmetaller, selvom de er d-blokelementer. For at et d-blokelement skal være et overgangsmetal, skal det have et ufuldstændigt fyldt d-orbitalt.

Hvorfor overgangsmetaller er gode katalysatorer

Den vigtigste årsag til, at overgangsmetaller er gode katalysatorer er at de kan låne elektroner eller trække elektroner ud af reagenset afhængigt af reaktionens art. Overgangsmetallernes evne til at være i en række forskellige oxidationstilstande, evnen til at skifte mellem oxidationstilstandene og evnen til at danne komplekser med reagenserne og være en god kilde til elektroner gør overgangsmetaller gode katalysatorer.

Overgangsmetaller som Electron Accept and Donor

Scandium ion Sc3 + har ingen d-elektroner og er ikke et overgangsmetal. Zinkionen, Zn2 +, har en fuldstændig fyldt d-orbital, og det er derfor ikke et overgangsmetal. Overgangsmetaller skal have d-elektroner at spare, og de har variable og udskiftelige oxidationstilstande. Kobber er et ideelt eksempel på et overgangsmetal med dets variable oxiderende tilstande Cu2 + og Cu3 +. Den ufuldstændige d-orbitale giver metallet mulighed for at lette udveksling af elektroner. Overgangsmetaller kan både give og acceptere elektroner nemt og derved gøre dem gunstige som katalysatorer. Oxidationstilstanden af ​​et metal henviser til metalets evne til at danne kemiske bindinger.

Overgangsmetals virkning

Overgangsmetaller virker ved at danne komplekser med reagenset. Hvis overgangstilstanden af ​​reaktionen kræver elektroner, overgår overgangsmetallerne i metalkomplekserne oxidations- eller reduktionsreaktioner til forsyningselektroner. Hvis der er et overskud af opbygning af elektroner, kan overgangsmetallerne holde den overskydende elektrondensitet og derved hjælpe reaktionen til at forekomme. Egenskaben af ​​overgangsmetaller til at være gode katalysatorer afhænger også af absorptions- eller adsorptionsegenskaberne af metallet og overgangsmetallkomplekset.