Övergångsmetaller är olika metalliska element som krom, järn och nickel som har valenselektroner i två skal i stället för endast en. En valenselektron refererar till en enda elektron som är ansvarig för atomens kemiska egenskaper. Övergångsmetaller är bra metallkatalysatorer eftersom de enkelt lånar ut och tar elektroner från andra molekyler. En katalysator är en kemisk substans som, när den läggs till en kemisk reaktion, inte påverkar termodynamiken hos en reaktion men ökar reaktionshastigheten.

Effekt av katalysatorer

Katalysatorer arbetar med katalytiska vägar in i reaktionen. De ökar frekvensen av kollisioner mellan reaktanter men ändrar inte deras fysikaliska eller kemiska egenskaper. Katalysatorer påverkar reaktionshastigheten utan att påverka termodynamiken. Katalysatorer tillhandahåller sålunda en alternativ, lägre energi-väg för reaktionen att äga rum. En katalysator påverkar övergångstillståndet för en reaktion genom att övergångsstaten ges en energibesparingsväg.

Övergångsmetaller

Övergångsmetaller förväxlas ofta med "d-block" -metaller i periodiska systemet. Även om övergångsmetaller hör till d-blocket i elementets periodiska tabell, kan inte alla d-blockmetaller kallas övergångsmetaller. Skandium och zink är exempelvis inte övergångsmetaller, även om de är d-blockelement. För att ett d-blockelement ska vara en övergångsmetall måste den ha en ofullständigt fylld d-orbital.

Varför övergångsmetaller är bra katalysatorer

Den viktigaste orsaken till övergångsmetaller är bra katalysatorer är att de kan låna elektroner eller dra ut elektroner från reagenset, beroende på reaktionens natur. Övergångsmetalls förmåga att vara i en mängd olika oxidationstillstånd, förmågan att utbyta mellan oxidationstillstånden och förmågan att bilda komplex med reagensen och vara en bra källa för elektroner gör övergångsmetaller bra katalysatorer.

Övergångsmetaller som Electron Accept and Donor

Scandium ion Sc3 + har inga d-elektroner och är inte en övergångsmetall. Zinkjonen, Zn2 +, har en helt fylld d-orbital och så är det inte en övergångsmetall. Övergångsmetaller måste ha d-elektroner att spara, och de har varierbara och utbytbara oxidationstillstånd. Koppar är ett idealiskt exempel på en övergångsmetall med dess varierande oxidationstillstånd Cu2 + och Cu3 +. Den ofullständiga d-orbitalen tillåter metallen att underlätta utbyte av elektroner. Övergångsmetaller kan både ge och acceptera elektroner enkelt, vilket gör dem gynnsamma som katalysatorer. Oxidationstillståndet i en metall refererar till metallens förmåga att bilda kemiska bindningar.

Åtkomst av övergångsmetaller

Övergångsmetaller verkar genom att bilda komplex med reagenset. Om reaktionens övergångstillstånd kräver elektroner genomgår övergångsmetallerna i metallkomplexen oxidations- eller reduktionsreaktioner till matningselektroner. Om det finns ett överflödigt uppbyggnad av elektroner kan övergångsmetallerna hålla den överskjutande elektrondensiteten och därmed hjälpa reaktionen att uppstå. Egenskapen hos övergångsmetaller för att vara goda katalysatorer beror också på absorptions- eller adsorptionsegenskaperna hos metallen och övergångsmetallkomplexet.