Szervetlen kémia · Fémek · d-mező: átmenetifémek

A d-mező fémei — átmenetifémek

A periódusos rendszer közepén húzódó d-mező fémei — a vas, a réz, a cink, a króm, a mangán és a nemesfémek — adják az ipar gerincét és a hétköznapok színeit. Náluk a (n−1)d és az ns elektronok energiája közeli, ezért a kötésben mindkét héj részt vesz: ebből fakad a változó oxidációs szám, a színes ionok, a katalitikus hatás, a mágnesesség és a komplexképzés. Ebben a fejezetben a közös jellemzőktől a komplexkémián és a kohászaton át az egyes fémekig építjük fel a képet.

változó oxidációs szám színes ionok komplexkémia vas · kohászat réz · cink króm · mangán nemesfémek

A) A d-mező közös vonásai

01

Az átmenetifémek általános jellemzői

Az átmenetifémek (d-mező fémei) a periódusos rendszer közepén, a 3.–12. csoportban helyezkednek el. Nevük onnan ered, hogy „átmenetet" képeznek a tipikusan fémes s-mező és a változatos p-mező között. Vegyértékszerkezetük közös jellemzője, hogy a legkülső, lezáratlan héjuk a d-alhéj:

vegyértékszerkezet: (n−1)d1–10 ns2

A döntő mozzanat, hogy a (n−1)d és az ns alhéj energiája egészen közeli. Ezért a kémiai kötések kialakításában mind a d-, mind az s-elektronok részt vehetnek — ebből a látszólag apró tényből vezethető le az átmenetifémek szinte minden jellegzetessége.

A d- és s-elektronok energiája közeli — mindkettő „vegyértékelektron"
energia → (n−1)d ns kicsi ΔE belső, lezárt héjak (atomtörzs) a két alhéj energiája közeli → mindkettő részt vesz a kötésben
Mivel az (n−1)d és az ns elektronok energiája közeli, mindkét héj „vegyértékhéjként" viselkedik. Ezért az átmenetifémek többféle számú elektront adhatnak le → változó oxidációs szám.

A közös jellemzők — és ami mögöttük áll

JellemzőMit jelent?Mi az oka?
Változó oxidációs számegy fém több vegyértékkel is szerepelhet (pl. Fe²⁺/Fe³⁺, Cu⁺/Cu²⁺, Mn²⁺…Mn⁷⁺)a d- és s-elektronok közeli energiája miatt többféle számú elektron adható le
Színes ionok és vegyületekaz ionok és vizes oldataik gyakran színeseka részben betöltött d-alhéjon belüli elektronátmenetek (látható fényt nyelnek el)
Katalitikus hatássok ipari folyamat katalizátora átmenetifém (vagy vegyülete)változó oxidációs számukkal könnyen vesznek fel és adnak le elektront
Mágnesességparamágnesesség, néhánynál ferromágnesességpárosítatlan d-elektronok
Fémes alaptulajdonságoknagy sűrűség, magas olvadáspont, nagy keménységerős fémes kötés (a d-elektronok is részt vesznek benne)
Komplexképzésligandumokkal komplex ionokat alkotnaküres d-pályáikra a ligandumok elektronpárt adhatnak (datív kötés)

Fizikai tulajdonságok

Az átmenetifémek tipikus fémek, de a fémes kötésben a d-elektronok is részt vesznek, ezért szélső értékeik vannak: nagy a sűrűségük (sok nehézfém van köztük), magas az olvadáspontjuk és keményebbek, mint az alkáli- vagy alkáliföldfémek. Jól vezetik a hőt és az elektromosságot.

Mágnesesség

A párosítatlan d-elektronok mágneses momentummal rendelkeznek. Ezért a legtöbb átmenetifém-ion paramágneses: külső mágneses tér gyengén vonzza. Három fém — a vas (Fe), a kobalt (Co) és a nikkel (Ni) — ennél több: ferromágneses, vagyis maradandóan mágnesezhető, és erősen vonzza a mágnes.

🔑
Egy ok — sok következmény. Az átmenetifémek minden „különleges" tulajdonsága ugyanonnan ered: a részben betöltött, az ns-hez energiában közeli d-alhéjból. Innen jön a változó oxidációs szám, a szín, a katalízis, a mágnesesség és a komplexképzés is.

02

Színes ionok és változó oxidációs szám — interaktív

Az átmenetifémek egyik legszembetűnőbb tulajdonsága, hogy ionjaik és vegyületeik színesek, és ugyanaz a fém többféle oxidációs számmal — és ezzel együtt többféle színnel — is megjelenhet. A szín a részben betöltött d-alhéjon belüli elektronátmenetekből ered: az ion a látható fény egy részét elnyeli, a maradék (kiegészítő) színt látjuk.

Átmenetifém-ion színskála

Kattints egy ionra, és nézd meg a színét, oxidációs számát és jellemzőit! Figyeld meg, hogy ugyanaz a fém más-más oxidációs számban más színű (pl. Fe²⁺ ↔ Fe³⁺, Cr³⁺ ↔ Cr₂O₇²⁻, Mn²⁺ ↔ MnO₄⁻).

🎨
Miért színesek? A részben betöltött d-pályákon az elektronok kis energiakülönbségű szintek között léphetnek át. Ehhez épp a látható fény energiája elegendő — az ion az egyik színt elnyeli, és a kiegészítő színben látszik. (Az olyan ionok, ahol a d-alhéj üres vagy teljesen betöltött — pl. Zn²⁺, Cu⁺ — jellemzően színtelenek.)

Egy fém, többféle oxidációs szám

A változó oxidációs szám oka, hogy a d- és s-elektronok energiája közeli, így a fém többféle számú elektront is leadhat. A legtöbb oxidációs számot a mangán mutatja (+2-től +7-ig). A magasabb oxidációs szám rendszerint erősebb oxidáló hatással jár.

FémTipikus oxidációs számokPéldák
Vas (Fe)+2, +3FeCl₂ (Fe²⁺), FeCl₃ (Fe³⁺)
Réz (Cu)+1, +2Cu₂O (Cu⁺), CuO (Cu²⁺)
Cink (Zn)+2ZnO, ZnSO₄ (csak +2)
Króm (Cr)+2, +3, +6Cr₂O₃ (+3), K₂Cr₂O₇ (+6)
Mangán (Mn)+2, +4, +6, +7MnO₂ (+4), KMnO₄ (+7)

03

A komplexkémia alapfogalmai — interaktív

Az átmenetifémeknek üres, energiailag elérhető d-pályáik vannak, amelyekre más részecskék elektronpárt adhatnak. Így jönnek létre a komplex ionok (komplexek) — az átmenetifémek kémiájának egyik legjellemzőbb jelensége.

Komplex ion felépítése

A komplex közepén egy központi (centrális) fémion áll, amelyhez ligandumok kapcsolódnak. A ligandumok olyan ionok vagy molekulák, amelyek nemkötő elektronpárral kötődnek a központi ionhoz (datív, koordinatív kötés). A központi ionhoz kapcsolódó ligandumok száma a koordinációs szám.

[Cu(NH3)4]2+  →  központi ion: Cu²⁺ · ligandum: 4 NH₃ · koordinációs szám = 4
[Ag(NH3)2]+  →  központi ion: Ag⁺ · ligandum: 2 NH₃ · koordinációs szám = 2

Interaktív komplexképzés

Válassz egy komplex iont, és nézd meg, melyik a központi ion, mik a ligandumok, és mekkora a koordinációs szám!

🧩
A komplexképzés gyakorlati haszna. A komplexképzéssel oldatba vihetők egyébként rosszul oldódó vegyületek (pl. az AgCl ammóniában → [Ag(NH₃)₂]⁺), és gyakran jellegzetes, mély szín kíséri (pl. a réz(II)-ion ammóniás azúrkék színe → kimutatás).

B) A vas és a kohászat

04

A vas (Fe) és reakciói

A vas a legfontosabb fém: az emberiség legnagyobb tömegben felhasznált fémes szerkezeti anyaga. A földkéreg egyik leggyakoribb fémeleme. Vegyértékszerkezete 4s² 3d⁶, jellemző oxidációs számai a +2 és a +3. A tiszta vas ezüstfehér, jól megmunkálható, ferromágneses fém.

A vas reakciói

A vas közepesen reakcióképes fém. Nemfémekkel hevítve, savakkal és gőzzel is reagál — figyeld, hogy nemfémekkel (O₂, Cl₂) gyakran a +3, savakkal pedig a +2 oxidációs állapot keletkezik.

4 Fe + 3 O2 = 2 Fe2O3
Fe + S = FeS
2 Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3
3 Fe + 4 H2O = Fe3O4 + 4 H2
Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
🧪
Figyeld a +2 / +3 kettősséget! Az oxidáló hatású nemfémekkel (klór, oxigén) a vas a +3-as állapotba kerül (FeCl₃, Fe₂O₃). A nem oxidáló savakkal (sósav, híg kénsav) viszont csak +2-ig oxidálódik, miközben hidrogéngáz fejlődik (FeCl₂, FeSO₄). A vas-oxid-keverék (Fe₃O₄) egyszerre tartalmaz Fe²⁺-t és Fe³⁺-t.

A vas ércei

A vas a természetben főként oxidos és karbonátos ércekben fordul elő:

ÁsványKépletJellemző
MagnetitFe₃O₄nagy vastartalmú, mágneses (mágnesvasérc)
HematitFe₂O₃vörös vasérc, fontos ipari érc
LimonitFeO(OH)barna vasérc (víztartalmú vas-oxid-hidroxid)
SzideritFeCO₃vaspát (karbonátos érc)
PiritFeS₂vaskovand; kéntartalma miatt kohászatra nem alkalmas
⚠️
A pirit (FeS₂) ugyan vasérc, de a magas kéntartalma rontaná a vas minőségét (a kén ridegségét okoz), ezért közvetlenül nem alkalmas vaskohászatra. (Inkább kénsavgyártás kiindulási anyaga.)

A vas változó oxidációs számai — interaktív

A vas +2 és +3 állapota egymásba alakítható (oxidáció ↔ redukció). Böngészd végig a két állapotot, és nézd meg az ionok színét, csapadékaikat és tipikus vegyületeiket!


05

A vas kohászata — a nagyolvasztó

A vasércekből (oxidokból) redukcióval nyerik a fémvasat. Az ipari folyamat helyszíne a nagyolvasztó (kohó), amelybe felülről vasércet, kokszot (szén) és salakképzőt (mészkövet) adagolnak, alulról pedig forró levegőt fújnak be. A tényleges redukálószer a kokszból képződő szén-monoxid.

A folyamat lépései — interaktív stepper

Kövesd végig a nagyolvasztóban lejátszódó reakciókat lépésről lépésre!

A nagyolvasztó reakciói egyben

1. A levegő oxigénje elégeti a kokszot (ez a hőforrás):

C + O2 = CO2

2. A felfelé szálló szén-dioxid az izzó kokszon szén-monoxiddá alakul (ez a redukálószer):

CO2 + C = 2 CO

3. A szén-monoxid redukálja a vas-oxidot fémvassá:

Fe2O3 + 3 CO = 2 Fe + 3 CO2

4. A mészkő hőre elbomlik, majd az égetett mész a kőzet kvarcával (SiO₂) folyékony salakot képez, amely elkülönül a vastól:

CaCO3 = CaO + CO2
CaO + SiO2 = CaSiO3
A nagyolvasztó működése (animált — csurgó olvadt vas)
érc · koksz · mészkő ↓ CO₂ + C = 2 CO Fe₂O₃ + 3 CO = 2 Fe + 3 CO₂ C + O₂ = CO₂ levegő levegő olvadt nyersvas + salak
A kohóban felülről adagolt érc lefelé haladva találkozik a felszálló forró CO-val, ami redukálja. A keletkező olvadt nyersvas és a fölötte úszó salak alul gyűlik össze, és külön csapolható.

Nyersvas és acél

A nagyolvasztóból kikerülő termék a nyersvas: sok szenet (kb. 3–4 m/m%) tartalmaz, ezért kemény, de rideg, törékeny — nem alakítható. Ha a széntartalmát 1,7 m/m% alá csökkentik (a felesleges szén kiégetésével), acélt kapnak, amely már jól kovácsolható, hengerelhető szerkezeti anyag.

SzéntartalomTulajdonság
Nyersvas≈ 3–4 m/m%kemény, de rideg, törékeny; nem alakítható
Acél< 1,7 m/m%szívós, kovácsolható, hengerelhető szerkezeti anyag
📏
Pontosítás a mértékegységre. A nyersvas és az acél széntartalmát tömegszázalékban (m/m%) adjuk meg, nem térfogatszázalékban (V/V%) — szilárd ötvözetről van szó, ahol a komponensek tömegaránya az értelmes adat.

06

Vasvegyületek és a rozsdásodás

A vasionok színei és csapadékaik

A vas két oxidációs állapota jól megkülönböztethető szín alapján is. A vas(II)-ion levegőn lassan vas(III)-ionná oxidálódik.

RészecskeOxidációs számSzín
Fe²⁺ (vizes oldatban)+2halványzöld
Fe(OH)₂ (csapadék)+2szürkészöld
Fe³⁺ (vizes oldatban)+3sárgás (sárgásbarna)
Fe(OH)₃ (csapadék)+3vörösbarna

A rozsdásodás

A vas a nedves levegőn korrodál: a folyamathoz egyszerre kell a levegő oxigénje és a víz (nedvesség). A keletkező rozsda laza, porózus, víztartalmú vas(III)-oxid-hidroxid, amely — szemben pl. az alumínium tömör oxidrétegével — nem véd, hanem leválva újabb felületet enged korrodálni. Ezért rágja át magát a rozsda fokozatosan az egész tárgyon.

A rozsdásodáshoz levegő (O₂) ÉS víz is kell (animált)
vasfelület O₂ (levegő) H₂O rozsda
A rozsdásodás feltétele a levegő (O₂) és a víz együttes jelenléte. A laza rozsdaréteg leválik, és újabb fém kerül a levegőre — ezért nem áll meg a folyamat magától.
🛡️
Korrózióvédelem. A vasat festéssel, zománcozással, kenéssel vagy más fémmel való bevonással (pl. horganyzás = cinkbevonat, ón-bevonat) védik. A horganyzásnál a cink akkor is véd, ha megsérül a réteg (lásd a cink fejezetét).

A vas a biológiában

🩸
A vas nélkülözhetetlen nyomelem: a vér oxigénszállító fehérjéjének, a hemoglobinnak a működése egy vasionon alapul. A hemoglobin hem nevű részének központjában egy vasion áll, ehhez kötődik (és innen szabadul fel) az oxigénmolekula. A vashiány ezért okoz vérszegénységet.

C) Az egyes fémek

07

A réz (Cu)

A réz vörös színű, jól nyújtható, kiváló hő- és elektromos vezető fém — ezért alapanyaga a vezetékeknek. Vegyértékszerkezete ns¹ (n−1)d¹⁰ (4s¹ 3d¹⁰), jellemző oxidációs számai a +1 és a +2. A réz(I)-vegyületek közül a Cu₂O vörös színű; a gyakoribbak azonban a réz(II)-vegyületek.

A réz reakciói

A réz a hidrogénnél kevésbé reakcióképes (a standardpotenciál-sorban a hidrogén után áll), ezért fontos tulajdonsága: híg, nem oxidáló savval nem reagál. Csak oxidáló savak (tömény kénsav, salétromsav) oldják.

2 Cu + O2 = 2 CuO
Cu + S = CuS

Híg sósavval, híg kénsavval nem reagál (a hidrogén után áll a sorban). Oxidáló savakkal viszont igen:

Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + 2 H2O + SO2
Cu + 4 HNO3 = Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
🔋
Miért nem oldja a híg sav? A réz a hidrogénnél pozitívabb standardpotenciálú fém, így a H⁺-ionokat nem tudja redukálni — hidrogénfejlődéssel nem oldódik. A tömény kénsavban és a salétromsavban viszont nem a H⁺, hanem maga a sav (a kén, ill. a nitrogén) az oxidálószer: így keletkezik SO₂, illetve NO₂.

Rézvegyületek és színek

A réz(II)-ion vizes oldatban — voltaképp a [Cu(H₂O)₄]²⁺ akvakomplex — halványkék. Lúggal kék csapadék, ammóniával pedig mély azúrkék komplex képződik:

CuSO4 + 2 NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4   (kék csapadék)
Cu(OH)2 = CuO + H2O   (melegítésre, fekete CuO)
Cu2+ + 4 NH3 = [Cu(NH3)4]2+   (azúrkék komplex)

A réz ötvözetei

ÖtvözetÖsszetételJellemző
SárgarézCu + Znaranysárga, jól megmunkálható (szerelvények, hangszerek)
BronzCu + Sn (ón)kemény, korrózióálló (szobrok, harangok, csapágyak)

08

A cink (Zn)

A cink kékesfehér fém, vegyértékszerkezete ns² (n−1)d¹⁰ (4s² 3d¹⁰); a betöltött d-alhéj miatt csak a +2 oxidációs számot mutatja, és ionjai színtelenek. Egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy amfoter: savval is és lúggal is reagál.

A cink reakciói

2 Zn + O2 = 2 ZnO

Savakkal hidrogénfejlődés közben oldódik (a hidrogénnél negatívabb fém):

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2

Amfoter jelleg: a cink — kevés fémmel megosztva — lúgban is oldódik, hidroxokomplexet (cinkátot) képezve:

Zn + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
⚖️
Amfoter fém. A cink (akárcsak az alumínium) savval és lúggal egyaránt reagál. Lúgban a [Zn(OH)₄]²⁻ hidroxokomplex (cinkát) keletkezik — ez az amfoter viselkedés jellegzetes terméke.

Felhasználás — horganyzás (korrózióvédelem)

A cink legfontosabb felhasználása a vas korrózióvédelme: a horganyzás során a vasat cinkréteggel vonják be. A cink akkor is megvédi a vasat, ha a réteg megsérül, mert a cink negatívabb standardpotenciálú — előbb oldódik fel, mint a vas (katódos védelem).

🪣
Egyéb cinkvegyületek. A cink-szulfid (ZnS) fény hatására fluoreszkál (világító festékek, régen képernyők). A cink-oxid (ZnO) fehér festékpigment és fényvédő (naptej) alapanyaga.

09

A króm (Cr)

A króm kemény, ezüstös, fényes fém, amelyet épp ezért díszítő és korrózióálló bevonatként (krómozás) használnak. Tipikus átmenetifém: változó oxidációs számokat mutat (+2, +3, +6), és vegyületei feltűnően színesek. A nevét is a görög „króma" (= szín) szóból kapta.

A króm oxidációs számai és színei

RészecskeOx. számSzínJellemző
Cr³⁺+3zöld / ibolyaa legstabilabb állapot; krómtimsó
Cr₂O₃+3zöldkróm(III)-oxid, zöld pigment
CrO₃+6sötétvöröskróm(VI)-oxid, erélyes oxidálószer
CrO₄²⁻ (kromát)+6sárgalúgos közegben stabil
Cr₂O₇²⁻ (dikromát)+6narancssavas közegben stabil; erős oxidálószer

A kálium-dikromát (K₂Cr₂O₇) narancsszínű, +6-os oxidációs számú króm — erős oxidálószer, amelyet savas közegben redukálva zöld Cr³⁺-má alakul.

A kromát–dikromát egyensúly

A +6-os króm vizes oldatban a kémhatástól függően két formában létezik: lúgos közegben sárga kromát, savas közegben narancs dikromát. A kettő egymásba alakul:

2 CrO42− + 2 H+ ⇌ Cr2O72− + H2O   (sárga ⇌ narancs)
Kromát ⇌ dikromát: a kémhatás váltja a színt
CrO₄²⁻ sárga (lúgos) + sav (H⁺) → ← + lúg (OH⁻) Cr₂O₇²⁻ narancs (savas)
Savas közegben (H⁺) a sárga kromátból narancs dikromát lesz; lúgot (OH⁻) adva a folyamat visszafordul. A króm oxidációs száma végig +6 marad — csak a részecske és a szín változik.

10

A mangán (Mn)

A mangán kemény, rideg, ezüstszürke fém; legfontosabb felhasználása az acélgyártás (szilárdságot ad). Vegyértékszerkezete 4s² 3d⁵ — a feles d-alhéj miatt a mangán mutatja a legtöbb oxidációs számot az átmenetifémek közül: +2-től +7-ig. A magasabb oxidációs számú mangánvegyületek erős oxidálószerek.

A mangán oxidációs számai és színei

RészecskeOx. számSzínJellemző
Mn²⁺+2(halvány) rózsaszína legstabilabb állapot
MnO₂ (barnakő)+4barnásfeketeoxidálószer; üveg-, szárazelem-ipar
MnO₄²⁻ (manganát)+6zöldcsak lúgos közegben stabil
MnO₄⁻ (permanganát)+7lila (ibolya)KMnO₄ — erős oxidálószer

A barnakő (MnO₂) klórfejlesztése

A barnakő (+4-es mangán) oxidáló hatású: tömény sósavval melegítve klórgázt fejleszt (régi laboratóriumi klórelőállítás):

MnO2 + 4 HCl = MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

A kálium-permanganát (KMnO₄) — erős oxidálószer

A KMnO₄ mély lila színű, +7-es oxidációs számú mangánt tartalmaz. Savas közegben redukálva színtelen (halvány rózsaszín) Mn²⁺-ná alakul — az élénk színváltás miatt kiváló a redoxititrálásokhoz. A folyamat lényege a félreakció:

MnO4− + 8 H+ + 5 e− = Mn2+ + 4 H2O

Tömény sósavval például klórt fejleszt (a klorid a redukálószer):

2 KMnO4 + 16 HCl = 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O
✍️
A helyes félreakció. A permanganát savas redukcióját mindig az elektronos félreakcióval írjuk fel: MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ = Mn²⁺ + 4 H₂O. A nem létező „atomos oxigént" tartalmazó (pl. „+ 5 O") felírás kémiailag hibás — a permanganát öt elektront vesz fel, miközben a +7 állapotból +2-be redukálódik.

Erős oxidálószerek — interaktív

A két legfontosabb átmenetifém-oxidálószer a KMnO₄ és a K₂Cr₂O₇. Kattints rájuk, és nézd meg a kiindulási és a redukált forma színét és oxidációs számát!


D) A nemesfémek

11

A nemesfémek (Ag, Au, Hg)

A nemesfémek kis reakciókészségű, korrózióálló fémek: a levegőn nem oxidálódnak, és a legtöbb savval szemben ellenállóak. Épp ezért ékszerként, érmeként, elektronikában (jó vezetők, nem korrodálnak) használják őket.

Ezüst (Ag)

A legjobban vezető fém; a levegőn nem oxidálódik, csak a kén-hidrogén feketíti meg (Ag₂S). Híg, nem oxidáló savval nem reagál; a salétromsav viszont oldja:

Ag + 2 HNO3 = AgNO3 + H2O + NO2

Komplexképzése jellegzetes — az AgCl ammóniában feloldódik a diammin-ezüst(I)-ion képződésével:

Ag+ + 2 NH3 = [Ag(NH3)2]+   (diammin-ezüst(I)-ion)

Arany (Au)

A legnemesebb, sárgán fénylő, rendkívül jól nyújtható fém. Önmagában sem savak, sem lúgok nem oldják — egyetlen kivétel a királyvíz:

Királyvíz (aqua regia)

Tömény sósav és tömény salétromsav 3 : 1 térfogatarányú elegye. A benne keletkező erélyes oxidáló közeg (atomos klór, nitrozil-klorid) az aranyat és a platinát is feloldja — pedig a két sav külön-külön nem.

Higany (Hg)

A higany az egyetlen szobahőmérsékleten folyékony fém — ezüstös, nehéz, mozgékony „eleven ezüst". Vegyületeiben +1 és +2 oxidációs számmal szerepel.

☠️
Erősen mérgező — a gőze is! A higany és vegyületei mérgezőek, és a fém párolgó gőze is veszélyes (idegrendszeri károsodás). Kiömlött higanyt kénporral kell beszórni, mert szobahőmérsékleten is szilárd, nem illékony, kevésbé veszélyes higany-szulfiddá köti meg:
Hg + S = HgS

A higany ötvözetei az amalgámok (pl. a régi fogtömések ezüst-amalgámja); a higany sok fémet old, folyékony „ötvözetté" alakítva.

Nemesfémek áttekintése

FémMi oldja?Jellemző / felhasználás
Ezüst (Ag)salétromsavlegjobb vezető; ékszer, fényképezés (AgBr), tükör
Arany (Au)csak királyvíz (HCl : HNO₃ = 3 : 1)legnemesebb; ékszer, elektronika, tartalék
Higany (Hg)salétromsavegyetlen folyékony fém; mérgező; amalgámok
A higany — az egyetlen folyékony fém (mérgező gőz, animált)
folyékony higany (Hg) mérgező higanygőz Hg + S = HgS
A higany szobahőmérsékleten is párolog, és gőze mérgező. Ezért köti meg kénporral (HgS) a kiömlött higanyt, és ezért nem szabad nyitva tárolni.

12

Összefoglalás és jelentőség

A d-mező fémei az ipar és a hétköznapi élet meghatározó anyagai. Foglaljuk össze a legfontosabb pontokat.

A közös vonások — egy mondatban

A komplex ionok, amiket ismerni kell

KomplexKözponti ionKoord. számSzín / megjegyzés
[Cu(NH₃)₄]²⁺Cu²⁺4azúrkék (mély kék)
[Ag(NH₃)₂]⁺Ag⁺2diammin-ezüst(I)-ion (AgCl-oldódás)
[Zn(OH)₄]²⁻Zn²⁺4cinkát — amfoter cink lúgban
[Al(OH)₄]⁻Al³⁺4aluminát — amfoter alumínium lúgban

Az egyes fémek dióhéjban

FémOx. számokKulcsszavak
Vas (Fe)+2, +3kohászat, nyersvas/acél, rozsda, hemoglobin, ferromágneses
Réz (Cu)+1, +2vezető, híg savval nem reagál, rézgálic, patina, sárgaréz/bronz
Cink (Zn)+2amfoter, horganyzás, ZnS/ZnO
Króm (Cr)+2, +3, +6krómozás, K₂Cr₂O₇, kromát⇌dikromát
Mangán (Mn)+2, +4, +6, +7acél, MnO₂, KMnO₄ (erős oxidálószer)
Ezüst (Ag)+1vezető, ezüst-halogenidek, [Ag(NH₃)₂]⁺
Arany (Au)+3legnemesebb, csak királyvíz oldja
Higany (Hg)+1, +2folyékony fém, mérgező, amalgámok
🎯
A nagy összefüggés. Az átmenetifémek viselkedését végig az energiailag közeli, részben betöltött d-alhéj magyarázza: ebből ered a változó oxidációs szám (és így a redoxikémia: oxidálószerek, kohászat), a szín, a katalízis, a mágnesesség és a komplexképzés. Erre fűzhető fel az egész fejezet — a vastól és a kohászattól a réz és a cink kémiáján át a króm és a mangán színeiig és a nemesfémekig.