遷移金属元素

金属元素のうち、周期表の中央付近を占めるのがこの「遷移金属元素」です。

鉄や銅など、結構馴染みの深い元素が含まれます。

電子軌道の関係で、これらの元素は内殻に空きがあるため、原子番号が増えても、価電子の数があまり変化しないのです。（新しく入る電子が、空いている内殻に入るため、最外殻の電子状態が変わらないわけです。）ですから、価電子数はほとんどの場合２で、変わりません。（１の場合もあるけどね）

これら遷移元素は錯体を形成する事が多く、その事がかなり元素の性質に影響します。まず、錯体に関して学びましょう。

では、それぞれの金属の具体的な性質を勉強してみましょう。

なぜ遷移元素は似ているか

遷移元素は、価電子数はほとんどの場合２です。

なぜそんな妙な事が起きるかというと、電子軌道に起因しています。

というのは電子軌道で書きましたように、電子殻は単一構造ではありません。Ｋ殻は１Ｓ軌道だけでできていますが、Ｌ殻は２Ｓと２ｐ軌道、Ｍ殻は３Ｓ、３ｐ、３ｄ軌道からできています。

Ｓ軌道、ｐ軌道、ｄ軌道はそれぞれエネルギーが違い、ｓ、ｐ、ｄ・・・の順番に高くなります。

そのせいで、妙な事が起きます。

Ｍ殻の３ｄ軌道よりも、Ｎ殻の４ｓ軌道の方が、エネルギーが低いのです。

良く分からない人は、「Ｍ殻の高い部分は、Ｎ殻の低いところよりも高い」とだけ分かって下さい。

電子はエネルギーが低い軌道から順に入りますので、一部でＭ殻より先にＮ殻に電子が入るという状況が生じます。

具体的には、例えばＡｒは希ガスでして、最外殻に８電子で閉殻（電子が満タンの事）になっているとは言いますが、正確にはまだ空きがあります。Ｍ殻は最大まで入れれば１８個の電子が入りますから、後１０個の電子が入る事ができます。

しかし、Ｍ殻に９個目の電子を入れるよりも、Ｎ殻に１個入れる方がエネルギー的に低くなるので、ＫではＭ殻の９個目ではなく、Ｎ殻に１個目が入ります。

同じ理由で、ＣａもＮ殻に電子が入ります。

しかしＮ殻に２電子が入ったところで、Ｎ殻の一番エネルギーの低い４ｓ軌道が満員になりますので、次のＳｃからは、Ｎ殻ではなく、Ｍ殻の空いている軌道に入ります。

そんな関係で、Ｓｃからしばらくの元素は、価電子数が原子番号が増加しても変わらず２になるのです。

価電子数が同じならば、化学的性質も似ているはずですね。

ですから遷移元素は、化学的性質が似てきます。

さらにこれらは、Ｍ殻とＮ殻の至る所に電子の「空き」がありますね。そこへアンモニアやシアン等の非共有電子を持った分子が配位結合できるんですね。こういう訳で、遷移元素は錯体を形成できる訳です。

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