遷移金属が良い触媒なのはなぜですか？

遷移金属は、クロム、鉄、ニッケルなどのさまざまな金属要素のいずれかで、1つだけでなく2つのシェルに価電子電子があります。原子価電子とは、原子の化学的特性に関与する単一の電子を指します。遷移金属は、他の分子から電子を簡単に貸し出して採取するため、優れた金属触媒です。触媒は化学物質であり、化学反応に添加すると、反応の熱力学に影響を与えず、反応速度を増加させます。

1. 触媒の効果

   • 触媒は、反応への触媒経路によって機能します。それらは反応物間の衝突の頻度を増加させますが、物理的または化学的特性を変えません。触媒は、熱力学に影響を与えることなく反応速度に影響します。したがって、触媒は、反応が起こるための代替の低エネルギー経路を提供します。触媒は、遷移状態に低エネルギー活性化パスを提供することにより、反応の遷移状態に影響します。

   遷移金属

   • 遷移金属は、周期表の「Dブロック」金属と混同されることがよくあります。遷移金属は元素の周期表のDブロックに属しますが、すべてのDブロック金属を遷移金属と呼ぶことはできません。たとえば、スカンジウムと亜鉛は遷移金属ではありませんが、Dブロック要素です。 dブロック要素が遷移金属であるためには、不完全に満たされたD軌道を持つ必要があります。

   遷移金属が良い触媒である理由

   • 遷移金属が優れた触媒である最も重要な理由は、反応の性質に応じて、電子を貸したり、試薬から電子を引き出すことができることです。遷移金属のさまざまな酸化状態にある能力、酸化状態と酸化状態の間を交換する能力、および試薬と複合体を形成し、電子の良い供給源になる能力は、遷移金属を良好な触媒にします。

   電子accepterおよびドナーとしての遷移金属

   • スカンジウムイオンSC3+にはD-電子がなく、遷移金属ではありません。亜鉛イオン、Zn2+は完全に満たされたD軌道を備えているため、遷移金属ではありません。遷移金属にはD-Electronsが必要である必要があり、変動する互換性のある酸化状態があります。銅は、その可変酸化状態のCu2+とCu3+を備えた遷移金属の理想的な例です。不完全なD軌道により、金属が電子の交換を促進することができます。遷移金属は、電子を容易に供給して受け入れることができ、触媒として好ましいものになります。金属の酸化状態は、化学結合を形成する金属の能力を指します。

   遷移金属の作用

   • 遷移金属は、試薬と複合体を形成することにより作用します。反応の遷移状態が電子を必要とする場合、金属錯体の遷移金属は酸化または供給電子に対する還元反応を受けます。電子の過剰な蓄積がある場合、遷移金属は過剰な電子密度を保持し、それにより反応が発生するのに役立ちます。良い触媒である遷移金属の特性は、金属と遷移金属錯体の吸収または吸着特性にも依存します。