Unterschied zwischen D-Blockelementen und Übergangselementen

Hauptunterschied - D-Blockelemente vs. Übergangselemente

Die meisten Menschen verwenden häufig die beiden Begriffe, d-Blockelemente und Übergangselemente, austauschbar. Dies liegt daran, dass sie davon ausgehen, dass alle d-Blockelemente Übergangselemente sind, da die meisten d-Blockelemente Übergangselemente sind. Es sind jedoch nicht alle d-Blockelemente Übergangselemente. Der Hauptunterschied zwischen d-Blockelementen und Übergangselementen ist der d-Blockelemente haben entweder vollständig oder unvollständig d-Orbitale gefüllt, während Übergangselemente D-Orbitale zumindest in einem von ihnen gebildeten stabilen Kation unvollständig gefüllt haben.

Wichtige Bereiche

1. Was sind D-Blockelemente?
      - Definition, Eigenschaften, Beispiele
2. Was sind Übergangselemente?
      - Definition, Eigenschaften, Beispiele
3. Was ist der Unterschied zwischen D-Blockelementen und Übergangselementen?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Aufbauprinzip, d Block, diamagnetische, ferromagnetische, metallische Bindungen, Orbitale, paramagnetische, Übergangselemente

Was sind D-Blockelemente?

D-Blockelemente sind chemische Elemente, deren Elektronen in ihre Orbitale gefüllt sind. Die allererste Voraussetzung dafür, dass ein Element ein d-Blockelement ist, ist das Vorhandensein von d-Orbitalen. Elemente mit mindestens einem Elektron in ihren d-Orbitalen werden als d-Blockelemente kategorisiert. Der d-Block der Periodentabelle befindet sich zwischen dem s-Block und dem p-Block.

Eine wichtige Tatsache bei d-Blockelementen ist, dass sie Orbitale haben, die teilweise oder vollständig mit Elektronen gefüllt sind. Nach dem Aufbauprinzip füllen Elektronen die Orbitale in aufsteigender Reihenfolge der Energien der Orbitale. Mit anderen Worten füllen Elektronen das ns-Orbital vor dem Füllen des (n-1) d-Orbitals. Dies liegt daran, dass die Energie von ns-Orbital niedriger als (n-1) d-Orbital ist. In Elementen der ersten Reihe des Periodensystems füllen Elektronen zuerst das 4s-Orbital, bevor sie das 3d-Orbital füllen.

Abbildung 1: Die Position des D-Blocks im Periodensystem der Elemente

Es gibt aber auch einige Ausnahmen. Obwohl das Energieniveau niedriger ist, füllen Elektronen manchmal die Orbitale mit der stabilsten Elektronenkonfiguration. Zum Beispiel ns¹nd¹⁰ Konfiguration ist stabiler als ns²nd⁹. Das liegt an der Stabilität der vollständigen Füllung der d-Orbitale. Diese zwei Beispiele sind unten gezeigt.

Chrom (Cr) = [Ar] 3d⁵4s¹

Kupfer (Cu) = [Ar] 3d¹⁰4s¹

Abbildung 2: Kupfer (Cu) hat ein Elektron im 4s-Orbital und 10 Elektronen im 3D-Orbital

Alle d-Blockelemente sind Metalle. Sie zeigen aufgrund ihrer starken metallischen Bindungen sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte. Die Abnahme der Atomradien ist im Vergleich zu s- und p-Blockelementen gering. Darüber hinaus sind die Dichten aufgrund der metallischen Natur sehr hoch. Aufgrund der Anwesenheit von d-Elektronen zeigen d-Blockelemente variable Oxidationszustände.

Was sind Übergangselemente?

Übergangselemente sind chemische Elemente, die mindestens in einem stabilen Kation, das sie bilden, unvollständig gefüllte Orbitale aufweisen. Die meisten Übergangselemente haben unvollständige d-Orbitale in ihren Atomen und die meisten von ihnen bilden Kationen mit ungepaarten Elektronen in d-Orbitalen. Einige solcher Beispiele sind unten gezeigt.

Titan (Ti) = [Ar] 3d²4s²   = Ti⁺²  = [Ar] 3d²4s⁰

Vanadium (V) = [Ar] 3d³4s²    = V⁺³   = [Ar] 3d²4s⁰

Eisen (Fe) = [Ar] 3d⁶4s²    = Fe⁺²  = [Ar] 3d⁶4s⁰

Cobalt (Co) = [Ar] 3d⁷4s²    = Co⁺³  = [Ar] 3d⁶4s⁰

Kupfer (Cu) = [Ar] 3d¹⁰4s¹   = Cu⁺²  = [Ar] 3d⁹4s⁰

Es gibt einige d-Blockelemente, die nicht als Übergangselemente betrachtet werden. Dies liegt daran, dass sie keine Kationen mit unvollständigen d-Orbitalen bilden. Manchmal hat das normale Atom ungepaarte d-Elektronen, aber das einzige stabile Kation, das sie bilden, hat möglicherweise keine unvollständige Orbitalfüllung (Beispiel: Scandium). Die folgenden sind Beispiele.

Scandium (Sc) = [Ar] 3d¹4s²        = Sc⁺³   = [Ar] 3d⁰4s⁰

Zink (Zn) = [Ar] 3d¹⁰4s²      = Zn⁺²   = [Ar] 3d¹⁰4s⁰

Alle Übergangselemente gehören zum d-Block der Periodentabelle. Übergangselemente sind Metalle und bei Raumtemperatur Feststoffe. Die meisten bilden Kationen mit variablen Oxidationsstufen. Die durch Einbeziehung von Übergangsmetallen gebildeten Komplexe sind sehr farbenfroh.

Abbildung 3: Farbige Komplexe aus Übergangselementen

Diese Übergangsmetalle haben katalytische Eigenschaften. Daher werden sie als Katalysatoren in chemischen Reaktionen eingesetzt. Nahezu alle Übergangselemente sind aufgrund der hohen Anzahl ungepaarter Elektronen entweder paramagnetisch oder ferromagnetisch.

Beziehung zwischen D-Blockelementen und Übergangselementen

• Alle Übergangselemente sind d Blockelemente, aber nicht alle d Blockelemente sind Übergangselemente.
• Fast alle Übergangselemente befinden sich im d-Block der Periodentabelle
• Beide haben sehr hohe Schmelzpunkte und hohe Siedepunkte.
• Die meisten D-Blockelemente und alle Übergangselemente sind bei Raumtemperatur fest. 

Unterschied zwischen D-Blockelementen und Übergangselementen

Definition

D-Blockelemente: D-Blockelemente sind chemische Elemente mit Elektronen, die ihre d-Orbitale füllen.

Übergangselemente: Übergangselemente sind chemische Elemente, die mindestens in einem stabilen Kation, das sie bilden, unvollständig gefüllte Orbitale aufweisen.

Kationen

D-Blockelemente: D-Blockelemente können d-Orbitale in ihren Kationen unvollständig gefüllt haben oder nicht.

Übergangselemente: Übergangselemente haben im Wesentlichen unvollständig d-Orbitale in ihren stabilen Kationen gefüllt.

Farben

D-Blockelemente: D-Blockelemente können farbige Komplexe bilden oder nicht.

Übergangselemente: Übergangselemente bilden immer farbige Komplexe.

Magnetische Eigenschaften

D-Blockelemente: Einige d-Blockelemente sind diamagnetisch, während andere paramagnetisch oder ferromagnetisch sind.

Übergangselemente: Alle Übergangselemente sind entweder paramagnetisch oder ferromagnetisch.

Physikalische Eigenschaften

D-Blockelemente: Einige d-Blockelemente sind bei Raumtemperatur keine Feststoffe (Quecksilber ist eine Flüssigkeit), während andere d-Blockelemente bei Raumtemperatur Feststoffe sind.

Übergangselemente: Alle Übergangsmetalle sind bei Raumtemperatur fest.

Fazit

Obwohl d Blockelemente und Übergangselemente oft als gleich betrachtet werden, besteht ein Unterschied zwischen d Blockelementen und Übergangselementen. Alle Übergangselemente sind d Blockelemente. Alle d-Blockelemente sind jedoch keine Übergangselemente. Dies liegt daran, dass nicht alle d Blockelemente mindestens ein stabiles Kation mit unvollständiger Orbitalfüllung bilden können, um ein Übergangsmetall zu werden.

Verweise:

1. "D-Block-Elemente". D-Block-Elemente, Eigenschaften von Übergangsmetallen | [email protected] N.p., n.d. Netz. Hier verfügbar. 20. Juli 2017. 
2. Helmenstine, Anne Marie. „Warum werden Übergangsmetalle Übergangsmetalle genannt?“ ThoughtCo. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 20. Juli 2017. 
3. "Übergangsmetall". Übergangsmetall - New World Encyclopedia. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 20. Juli 2017. 

Bildhöflichkeit:

1. "Periodic Table 2" Von Roshan220195 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. "Elektronenhülle 029 Kupfer - kein Etikett" Von [[commons: User crap]] (Originalarbeit von commons: User: Greg Robson) - (CC BY-SA 2.0 uk) über Commons Wikimedia
3. "Farbige Übergangsmetall-Lösungen" De Benjah-bmm27 übernahm (basierend auf den Urheberrechtsansprüchen) (Dominio público) über Commons Wikimedia