Obecná charakteristika d – prvků

d – prvky neboli přechodné prvky jsou umístěné ve střední části periodické tabulky ve skupinách III. B až VIII. B, I. B a II. B (ve 3. až 12. skupině). Valenční elektrony mají v orbitalech ns a (n-1)d, jejich elektronová konfigurace ve valenční vrstvě je tedy ns² (n-1)d ^1-10, kde n = 4 až 7. Orbitaly ns a (n-1)d mají přibližně stejnou energii, proto mají d – prvky více oxidačních čísel, která se mohou lišit o jednotku (např. Fe má oxidační číslo II, III ).

Vlastnosti

Všechny d – prvky jsou kovy, jejich reaktivita je ale menší než reaktivita s – prvků. Vedou dobře elektrický proud a teplo.

Podle počtu nepárových elektronů v kovové vazbě se mění jejich fyzikální vlastnosti – většinou mají velkou hustotu, vysoký bod tání a varu, velkou tvrdost, mechanickou pevnost (zejména ve slitinách). Např. Cr, Mo, W jsou velmi tvrdé a těžko tavitelné. Výjimkou jsou Zn, Cd, Hg, které mají úplně zaplněný (n-1)d orbital, takže jsou měkké a mají nižší body tání a varu (Hg je dokonce kapalná). Některé mají katalytické účinky (Pt, Pd, Fe).

d-prvky tvoří koordinační sloučeniny s koordinačně kovalentní vazbou.

Výskyt

V přírodě se d – prvky vyskytují jako volné = ryzí (Au, Ag, Cu, meteorické Fe) nebo vázané ve sloučeninách. Kovy III. B až VII. B skupiny a Fe se vyskytují převážně v oxidech a solích kyslíkatých kyselin, kovy VIII. B, I. B a II. B skupiny se vyskytují převážně jako sulfidy.

Výroba

Odvětví průmyslu, které se zabývá výrobou kovů z rud, se nazývá hutnictví. Při výrobě se vždy jedná o redukci:

M ⁿ⁺ + n e → M

Při redukci oxidů redukčními činidly se jako redukční činidla používají koks, oxid uhelnatý, vodík, hliník (aluminotermie), hořčík (magneziumtermie), vápník (kalciumtermie).

Elektrolyticky lze čisté kovy ze skupiny d – prvků vyrobit z roztoků nebo z taveniny solí.

Ze sulfidů se vyrábí d – prvky pražením a následnou redukcí vzniklých oxidů:

2 ZnS + 3 O₂ → 2 ZnO + 2 SO₂

ZnO + C → Zn + CO

Význam

Největší využití má železo, měď se používá hlavně v elektrotechnice, zlato, stříbro a platinové kovy v klenotnictví a mincovnictví, platina, železo a paladium jako katalyzátory, titan, zirkonium a vanad do slitin – dodávají odolnost mechanickou, tepelnou i vůči korozi.

Sloučeniny d – prvků

Pohlcením světla dochází snadno k přechodům d elektronů mezi blízkými hladinami, proto jsou ionty a sloučeniny d-prvků barevné, barva se mění v závislosti na oxidačním čísle – např. Cr³⁺ mají zelenou barvu, Cr^VIO₄^2– mají žlutou barvu. Bezbarvé jsou ionty a sloučeniny skandité, které mají úplně prázdný d orbital a sloučeniny měďné, stříbrné a zinečnaté, které mají naopak úplně zaplněný d orbital.

Maximální oxidační čísla jsou ve sloučeninách s kyslíkem a fluorem. S prvky, které mají menší elektronegativitu, mají nižší oxidační čísla.

S rostoucím oxidačním číslem atomu kovu roste kovalentní charakter vazby.

S rostoucím oxidačním číslem atomu kovu v kyslíkatých sloučeninách roste acidita a klesá bazicita (např. Cr^III(OH)₃ – H₂Cr^VIO₄).