Textbook Notes (367,823)
United States (205,881)
Chemistry (38)
CHM 2046 (15)
Christou (14)
Chapter 22

Chapter 22 Transition Metals Week 1 2009.doc

9 Pages
86 Views
Unlock Document

Department
Chemistry
Course
CHM 2046
Professor
Christou
Semester
Spring

Description
CHAPTER 23.   The Transition Metals (TM  ) TM = metals having partially­filled d or f shells as the elements or in common oxidation states.  We shall look only at the d metals. Orbital energies: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d.. 2 2 6 2 6  [Ar] = 1s 2s 2p 3s 3p     1  TM Series:   [Ar] 4s 3d      (the “condensed” configuration) nd 2 n  2  TM Series:  [Kr] 5s 4d                 3  TM series:   [Xe] 6s 5d 2 n Group number = sum of outer s and d electrons ∴ Fe : group 8 : [Ar] 4s  3d 2 6 Table 22.1. Filling of s and d orbitals  ­ note stability of half­filled (Cr) and filled (Cu) d  shells.  n+ **When   TM’s   form   M   ions   (i.e.   higher  oxidation state than the element), the s/d  energies switch position (now 3d below 4s)  and   remaining   electrons   all   go   in   d  orbitals.**  The outer electron confign (“partial” configuration)  thus now is: Ni metal (= Ni )  = 4s  3d       but   Ni  = 3d , Ni  = 9 2+ 8 3d  , etc 0 2 9 + 10 2+ 9 Ag metal = (Ag ) = 5s 4d       but   Ag  = 4d , Ag  = 4d , etc 2+ 10 3+ 6 4+ 3 Similarly:  Cd  = 4d      Ir  = 5d       Mn  = 3d       etc 2+ 3+ 2+ 2+  3+ Rh  =                W  =              Cu  =           Zr =     Co  = General properties of TM’s.   1. all are metals 2. all are solids at 298 K, except mercury (Hg) 1 3. all are stable in multiple oxidation states except groups 3 and 12 4. redox reactions are common 5. partially­filled d­shell gives colored species 6. partially­filled d­shell often results in unpaired electrons. 7. size of M  ions down a group:  3d  4d  Cr  > Cr Therefore, oxide acidity increases with oxidation state. Let’s compare the Cr oxides to see how this affects  properties. 2+ Chromium(II) Oxide (CrO i.e. Cr ): is mainly ionic and basic, typical of a metal oxide  (i.e. like Na O2or CaO). Therefore, reacts with acids but not bases. CrO (s) + 2 H  (aq)   →  Cr  (aq) + H O (l) 2 Chromium(III) Oxide (Cr O i.e. Cr ): a2pho3 ric (i.e. similar to Al O ) 2 3 ­ ­ can act as an acid: Cr 2 (3) + 2OH(aq) + 3H O(l) → 22r(OH) 4 + 3+ or as a base:  Cr O (s2 +36 H (aq) → 2 Cr (aq) + H O(l) 2 Chromium(VI) Oxide (CrO   i.e. Cr ): is covalent and acidic. Cr  ion has too high a  6+ 3 charge to exist as the ion, and thus shares electrons (covalent bonding). Like SO  (covalent)  3 rather than CaO (ionic). CrO  (3) + H O(l2 → H CrO  (a2)   (4hromic acid) Note: very similar behavior to SO , which g3ves H SO  (sulfuric 2cid)4in water. On deprotonation, gives CrO  = chromate ion. Compare: SO  = sulfate ion. 2­ 4 4 in acid:   2 CrO  (4q)  +  2 H  (aq) →  Cr O  (aq) +2H 7 (l) 2 3   yellow orange in base:      Cr O  (aq) + OH (aq) → 2 CrO  (aq)  + H  (aq) + 2 7 4    orange          yellow 2­ 2­ 6+ ­ 3+ CrO  4nd Cr O  ar2 s7rong oxidizing agents, each Cr  picking up 3 e and converting to Cr .  2­ + ­ 3+ CrO (4q) + 14H (aq) + 6e → 2Cr (aq) + 7H O   2 E˚=1.33V  high! Strong enough to oxidize stable ions such as NH  to N  (g) i.e. nitrogen(­III) oxidized to  4 2 nitrogen(0) e.g. decomposition of the ammonium dichromate salt  (NH ) Cr O  (s)  →  Cr O  (s) + N  (g) + 4H O 4 2 2 7 2 3 2 2 half­reactions:   2 Cr  + 6 e  →  2 Cr 3+ + + ­         2 NH  4→  N  (g) 2 8 H  + 6 e Manganese (Group 7) Mn: [Ar] 4s 3d   5   2+ 5 3+ 4 4+ 3 7+ 0 most important oxid states: Mn (d ), Mn (d ), Mn (d ), Mn (d ) ionic character of bonds decreases with increasing oxidation state. We see this in the oxides, for  example. MnO: ionic and basic (like NaCl or CaO) Mn O 2 3 amphoteric MnO :in2oluble – no acid/base reactions. Mn O 2 7 acidic and covalent Mn O2  (7) + H O (l) 2→  HMnO   = permanganic 4cid (compare HClO   =  4 perchloric acid) HMnO  is 4oo unstable for everyday use, but its salts are much more stable. e.g. KMnO  =  4 potassium permanganate 3+ 4+ 7+ Mn , Mn , and Mn  are all good oxidizing agents e.g. MnO  (aq) + 4H  (aq) + 3e → MnO (s) + 2H O (l) E˚=1.68V 4 2 2
More Less

Related notes for CHM 2046

Log In


OR

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


OR

By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.


Submit