Шилжилтийн металлууд болох химийн элементүүд
Шилжилтийн металлууд нь аж үйлдвэр, технологи, биологийн олон янзын хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой өвөрмөц шинж чанартай химийн элементүүдийн бүлэг юм. Үелэх хүснэгтэд шилжилтийн металлуудыг 3-12 бүлгүүдийг багтаасан d-блокт байрлуулсан. "Шилжилтийн металл" гэсэн нэр нь эдгээр элементүүд нь янз бүрийн исэлдэлтийн төлөвтэй ион үүсгэх чадвараас үүдэлтэй бөгөөд энэ нь тэдний үндсэн шинж чанаруудын нэг юм. Энэ нийтлэлд шилжилтийн металлуудад агуулагдах химийн элементүүд, тэдгээрийн шинж чанар, зарим чухал хэрэглээний талаар дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.
Шилжилтийн металлын шинж чанарууд
Электрон бүтэц
Шилжилтийн металлын гол шинж чанаруудын нэг нь тэдгээрийн электрон тохиргоо юм. d орбиталуудыг дүүргэж буй электронууд нь эдгээр элементүүдийн онцлог шинж чанар бөгөөд эдгээр d орбиталуудын электрон тохиргоо нь тэдгээрийн олон өвөрмөц физик, химийн шинж чанарыг хариуцдаг. Жишээлбэл, хром нь [Ar] 3d^5 4s^1 электрон тохиргоотой бөгөөд энэ нь d орбиталуудыг хэсэгчлэн дүүргэж байгааг илтгэнэ.
Исэлдэлтийн түвшин харилцан адилгүй байна
Шилжилтийн металлууд нь олон төрлийн исэлдэлтийн төлөвийг харуулах чадвараараа алдартай. Энэ нь нэг элемент нь өөр өөр цэнэгтэй ион үүсгэж чаддаг гэсэн үг бөгөөд энэ нь шилжилтийн металлаас гадуурх элементүүдийн хувьд маш ховор тохиолддог зүйл юм. Жишээлбэл, манган нь +2-оос +7 хүртэлх исэлдэлтийн төлөвтэй байж болно.
Нарийн төвөгтэй өнгөний зохицуулалт
Шилжилтийн металлуудаас үүссэн зохицуулалтын цогцолборууд нь электронуудын d-d шилжилтийн улмаас сонирхолтой өнгөтэй байдаг. Эдгээр өнгө нь тодорхой долгионы уртад гэрлийг шингээсний үр дүн бөгөөд энэ нь d-орбитал дахь электронуудыг өдөөхөд хүргэдэг. Жишээлбэл, зэс (II) сульфатын уусмал цэнхэр өнгөтэй, харин никель (II) хлоридын уусмал ногоон өнгөтэй байдаг.
Соронзон шинж чанар
Шилжилтийн металлууд нь мөн өвөрмөц соронзон шинж чанартай бөгөөд парамагнетик (хосгүй электронтой) эсвэл ферромагнетик (соронзон чанарыг хадгалж чаддаг төмөр, кобальт, никель гэх мэт) байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь тэдгээрийг соронзон үйлдвэрлэл, өгөгдөл хадгалах төхөөрөмж зэрэг хэрэглээнд чухал болгодог.
Шилжилтийн металлын жишээ ба хэрэглээ
Төмөр (Fe)
Төмөр бол хамгийн түгээмэл шилжилтийн металл бөгөөд өдөр тутмын амьдралд өргөн хэрэглэгддэг. Төмөр нь янз бүрийн исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг бөгөөд хамгийн түгээмэл нь +2 (төмөр) ба +3 (төмөр) юм. Төмрийн үндсэн хэрэглээний нэг нь барилга байгууламж, автомашины үйлдвэрлэл болон бусад олон технологийн чухал материал болох ган үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.
Зэс (Cu)
Зэс нь маш сайн цахилгаан болон дулаан дамжуулах чадвараараа алдартай шилжилтийн металл юм. Энэ нь зэврэлтэнд тэсвэртэй бөгөөд цахилгааны утаснаас эхлээд электрон эд анги хүртэл өргөн хүрээний хэрэглээтэй. Зэсийг зэврэлтэнд тэсвэртэй тул усны хоолой үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Никель (Ни)
Никель бол зэврэлтэнд маш сайн тэсвэртэй өөр нэг шилжилтийн металл бөгөөд ихэвчлэн хайлшид бат бөх чанар, исэлдэлтэд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх зорилгоор ашигладаг. Никелийн үндсэн хэрэглээний нэг нь гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмж, мэс заслын багаж хэрэгсэлд ашигладаг зэвэрдэггүй ган үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.
Хром (Cr)
Хром нь хром бүрэх гэх мэт бусад металлуудад зэврэлтээс хамгаалах, гялбаа өгөх үүргээрээ алдартай. Исэлдэлтийн түвшин +3 ба +6 нь хамгийн түгээмэл байдаг. Хром нь зэвэрдэггүй ган үйлдвэрлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд арьс шир боловсруулах үйлдвэрт ашиглагддаг.
Платинум (Pt)
Платинум нь ихэнх химийн бодисуудтай урвалд ордоггүй маш тогтвортой шилжилтийн металл юм. Энэ нь автомашины катализатор, үнэт эдлэл, зүрхний аппарат зэрэг эмнэлгийн хэрэгсэл зэрэг зэврэлт болон исэлдэлтэд тэсвэртэй хэрэглээнд үнэлж баршгүй болгодог.
Титан (Ti)
Титан нь өндөр бат бэх, хөнгөн жин, зэврэлтэнд тэсвэртэй гэдгээрээ алдартай металл юм. Эдгээр шинж чанаруудын улмаас титаныг сансар судлалын үйлдвэрлэл, анагаах ухаан (жишээлбэл, ясны суулгац) болон өндөр зэрэглэлийн спортын бараа бүтээгдэхүүнд өргөн ашигладаг.
Цирконий (Zr)
Цирконий нь цагаан алттай төстэй зэврэлтэнд тэсвэртэй боловч хямд тул цөмийн реактор болон түрэмгий химийн бодис зэрэг үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд тохиромжтой сонголт болдог. Цирконийг мөн био нийцтэй байдлын ачаар хоолой, мэс заслын багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Кобальт (Co)
Кобальт нь соронзон дамжуулах чадвараараа алдартай бөгөөд ихэвчлэн соронз, лити-ион батерей үйлдвэрлэх, химийн үйлдвэрт катализатор болгон ашигладаг. Кобальт нь мөн халуунд тэсвэртэй, исэлдэлтэд тэсвэртэй хайлш үйлдвэрлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Рутениум (Ру)
Рутениум нь электроникийн үйлдвэрлэл болон катализатор болгон байнга ашиглагддаг шилжилтийн металл юм. Жишээлбэл, органик химийн салбарт рутениумыг аммиакийн нийлэгжилт гэх мэт янз бүрийн нэгэн төрлийн катализжуулсан урвалд ашигладаг.
Шилжилтийн металлын биологийн үүрэг
Аж үйлдвэрийн болон технологийн хэрэглээнээс гадна зарим шилжилтийн металлууд нь биологийн салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, төмөр нь цусан дахь хүчилтөрөгчийг зөөвөрлөдөг уураг болох гемоглобины чухал элемент юм. Зэс нь эсийн амьсгалын үйл явцад оролцдог зарим ферментүүдэд үйлчилдэг. Цайр нь p-блокт байдаг ч олон фермент болон бусад биологийн үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг тул шилжилтийн металлын гишүүн гэж тооцогддог.
Дүгнэлт
Шилжилтийн металлууд нь үелэх хүснэгтийн өргөн хүрээг хамардаг бөгөөд өвөрмөц шинж чанартай тул тэдгээрийг олон төрлийн салбарт чухал болгодог. Ган хайлуулах, электроник зэрэг үйлдвэрлэлийн хэрэглээнээс эхлээд биологийн чухал үүрэг хүртэл шилжилтийн металлууд нь хамгийн олон талын, найдвартай элементүүдийн бүлгүүдийн нэг юм. Тэдгээрийн шинж чанар, хэрэглээг ойлгох нь бидэнд ирээдүйн технологийн хөгжил, шинжлэх ухааны нээлтүүдэд эдгээр элементүүдийн бүрэн боломжийг үргэлжлүүлэн ашиглах боломжийг олгодог.
