Propriétés et réactions des éléments et composés du bloc D - Session 1

Les éléments de transition sont un groupe d’éléments chimiques situés au milieu du tableau périodique. On les appelle également métaux de transition car ils possèdent des propriétés uniques qui leur permettent de passer d’un état à un autre. Ils résident entre les éléments des blocs s et p. Les éléments de transition comprennent les éléments du bloc d et les éléments du bloc f. Le dernier électron des éléments du bloc d entre dans l'orbitale d. Le dernier électron des éléments du bloc f entre dans l'orbitale f. Quelques exemples d’éléments de transition du bloc d comprennent le fer, le cuivre, le nickel et le zinc.

L’une des propriétés les plus importantes des éléments de transition est leur capacité à former des ions avec des charges différentes. C’est parce qu’ils ont des électrons dans leur niveau d’énergie le plus externe qui ne sont pas étroitement liés à l’atome. Ces électrons peuvent être facilement perdus ou gagnés, conduisant à la formation de différents ions avec des charges variables. Par exemple, le tillurium peut former des ions avec différents états d’oxydation. Il peut se former Ti⁺³et Ti⁺⁴ ionions.

Les éléments du bloc d, également connus sous le nom de métaux de transition, sont connus pour leur activité catalytique. Cela signifie qu’ils peuvent accélérer les réactions chimiques sans être consommés. L’utilisation du fer dans le procédé Haber en est un exemple. Le procédé Haber est utilisé pour produire de l'ammoniac à partir de gaz d'azote et d'hydrogène. Le fer agit comme catalyseur pour accélérer la réaction. Cela permet à la réaction de se produire à des températures et des pressions plus basses que celles qui seraient autrement nécessaires.

Les éléments du bloc D ont une activité catalytique en raison de leur configuration électronique unique. Ils ont des orbitales d partiellement remplies, ce qui leur permet de former des liaisons temporaires avec d'autres molécules. Cette propriété leur permet d’interagir avec d’autres molécules et de faciliter les réactions chimiques en diminuant l’énergie d’activation nécessaire à la réaction. De plus, les éléments du bloc d ont souvent plusieurs états d’oxydation. Cette propriété les rend particulièrement efficaces dans les réactions redox.

Les complexes de coordination sont des molécules qui contiennent un atome ou un ion métallique central entouré d'autres molécules ou ions appelés ligands. Ils sont également connus sous le nom de composés de coordination. Les complexes de coordination sont formés par les métaux de transition. Les ligands forment des liaisons de coordination avec l’ion métallique. Un exemple de complexe de coordination est [Fe(H₂O)₆]⁺². Il contient un Fe⁺²ionau centre entouré de six H₂Omolécules.

Les molécules d’eau forment des liaisons de coordination avec l’ion fer en donnant une paire d’électrons au fer pour former un complexe stable. Le nombre de coordination d'un ion métallique dans un complexe de coordination est le nombre de ligands qui entourent l'ion métallique central. Numéro de coordination du fer dans [Fe(H₂O)₆]⁺²est six. Cela est dû au fait que l’ion fer central est entouré de six ligands aqueux.

Comme nous le savons, les ligands sont les molécules ou les ions qui entourent l’ion métallique central et forment une liaison covalente coordonnée avec lui. Un ligand peut former plusieurs liaisons covalentes coordonnées. Cela dépend du nombre de paires d’électrons libres qu’un ligand peut donner. Lorsqu'un ligand ne peut donner qu'une seule paire d'électrons isolés, il est appelé ligand monodentate. L'ammoniac est un exemple de ligand monodentate.

Lorsqu'un ligand peut donner deux paires d'électrons isolés pour former deux liaisons covalentes coordonnées avec un ion métallique central, il est appelé ligand bidentate. Un exemple de ligand bidentate est l'éthylènediamine. Comme nous pouvons le voir, une molécule d’éthylènediamine contient deux paires d’électrons isolés. L'éthylènediamine est coordonnée par deux NH₂avec un ion cuivre central dans bis−(ethylenediamine)cuprate(II)complexe. Il s’agit donc d’un ligand bidentate.

Lorsqu'un ligand peut donner plus de deux paires d'électrons isolés pour former des liaisons covalentes avec l'ion métallique central, il est appelé ligand polydentate. Un exemple de ligand polydentate est l'éthylènediaminetétraacétate. L'éthylènediaminetétraacétate possède six sites de coordination. C'est un ligand polydentate.

Le complexe formé lorsqu'un ligand bidentate ou polydentate se combine avec un ion métallique est appelé chélate. Le processus de formation du chélate est appelé chélation. Le ligand qui forme le chélate est appelé ligand chélatant. Les ligands bidentés et polydentés sont appelés ligands chélateursPar exemple, bis−(ethylenediamine)cuprate(II) ionest un chélate. Il se forme lorsque deux molécules d'éthylènediamine se lient à un ion cuivre. L'éthylènediamine est un ligand bidentate.

Les oxydes des éléments du bloc d peuvent présenter une nature acide, basique ou amphotère en fonction de l'état d'oxydation de l'ion métallique. Si l'état d'oxydation de l'ion métallique dans l'oxyde métallique en bloc est faible, alors l'oxyde métallique est de nature basique. Par exemple, l’oxyde de manganèse MnOest de nature fondamentale. C'est parce que l'état d'oxydation du manganèse dans MnOest positif deux. C'est l'état d'oxydation le plus bas du manganèse.

Si l'état d'oxydation de l'ion métallique dans l'oxyde métallique en bloc est élevé, alors l'oxyde métallique est de nature acide. Par exemple, l’heptoxyde de manganèse Mn₂O₇est de nature acide. C'est parce que l'état d'oxydation du manganèse dans Mn₂O₇est positif sept. C'est l'état d'oxydation le plus élevé du manganèse. Pouvez-vous identifier quel oxyde de vanadium sera le plus acide ? Le monoxyde de vanadium VOou pentaoxyde de vanadium V₂O₅?

Si l'état d'oxydation de l'ion métallique dans l'oxyde métallique en bloc est intermédiaire entre ses états d'oxydation les plus bas et les plus élevés, alors l'oxyde métallique est de nature amphotère. Par exemple, le dioxyde de manganèse MnO₂est de nature amphotère. Cela signifie qu'il peut se comporter à la fois comme un acide et comme une baseC'est parce que l'état d'oxydation du manganèse dans MnO₂est positif quatre. Il se situe entre les états d’oxydation les plus bas et les plus élevés du manganèse.