Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất SVIP

I. Đơn chất kim loại chuyển tiếp thứ nhất

1. Đặc điểm cấu tạo nguyên tử

- Các nguyên tố từ Sc (Z = 21) đến Cu (Z = 29) được gọi là nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhất.

- Đặc điểm cấu hình electron nguyên tử:

+ Lớp vỏ bên trong của khí hiếm Ar.

+ Số electron trên phân lớp 3d tăng dần từ 1 đến 10.

+ Trên phân lớp 4s, số electron bằng 2 (trừ Cr và Cu bằng 1).

- Nguyên tử của các kim loại này có nhiều electron hóa trị nên chúng thường tạo thành các hợp chất với nhiều số oxi hóa khác nhau.

2. Tính chất vật lí và ứng dụng của kim loại chuyển tiếp

II. Hợp chất của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

1. Số oxi hóa của nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất trong hợp chất

- Các nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhất có khả năng tạo ra các hợp chất với nhiều trạng thái oxi hóa khác nhau.

Ví dụ: 

- Khi tham gia phản ứng hóa học, nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất ưu tiên nhường electron ở phân lớp 4s trước rồi đến electron ở phân lớp 3d, tạo thành các cation tương ứng.

Ví dụ:

2. Màu sắc của các ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Các ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có màu sắc phong phú. Chẳng hạn, trong dung dịch, ion Fe²⁺ có màu xanh nhạt, ion Fe³⁺ có màu vàng nâu, ion Cu²⁺ có màu xanh.

3. Chuẩn độ iron(II) sulfate bằng thuốc tím

Trong phòng thí nghiệm, nồng độ iron(II) sulfate có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch thuốc tím trong môi trường sulfuric acid theo phương trình hóa học:

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

Thí nghiệm: Xác định hàm lượng muối Fe(II) bằng dung dịch thuốc tím

- Chuẩn bị:

+ Hóa chất: Các dung dịch KMnO₄ 0,02 M, H₂SO₄ 10%, FeSO₄ có nồng độ khoảng 0,10 M.

+ Dụng cụ: Pipette 5 mL, buratte 25 mL, bình tam giác 100 mL, ống đong 10 mL, bình tia nước cất, giá đỡ, kẹp càng cua.

- Tiến hành:

+ Dùng pipette lấy 5,0 mL dung dịch FeSO₄ cho vào bình tam giác; thêm tiếp khoảng 5mL dung dịch H₂SO₄ 10% (lấy bằng ống đong).

+ Cho dung dịch KMnO₄ vào burette, điều chỉnh thể tích dung dịch trong burette về mức 0.

+ Mở khóa burette, nhỏ từng giọt dung dịch KMnO₄ xuống bình tam giác, lắc đều.

Ban đầu, dung dịch trong bình tam giác xuất hiện màu hồng rồi mất màu. Tiếp tục chuẩn độ đến khi màu hồng tồn tại bền trong khoảng 20 giây thì dừng chuẩn độ.

 + Ghi lại thể tích dung dịch KMnO₄ đã dùng.

Tiến hành chuẩn độ 3 lần, lấy giá trị trung bình và tính toán.

4. Nhận biết một số ion kim loại chuyển tiếp

Trong hóa học, các ion kim loại chuyển tiếp thường được nhận biết dựa vào màu sắc đặc trưng của ion, hợp chất ít tan hoặc của phức chất tương ứng.

1. Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất gồm các nguyên tố từ Sc (Z = 21) đến Cu (Z = 29).

2. Nguyên tử các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có cấu hình electron: [Ar]3d^1-104s^1-2.

3. Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất khó nóng chảy, thường có độ cứng cao, dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt, khối lượng riêng lớn và được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn.

4. Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có xu hướng thể hiện nhiều trạng thái oxi hóa và tạo ra các hợp chất có màu sắc phong phú.