过渡元素的原子电子层结构的特点是它们都具有未充满的d轨道(Pb例外),最外层也仅有1~2个电子,因面它们原子的最外两个电子层都是未充满的,所以过渡元素通常是指价电子层结构为(n-1)d(1-9)ns(1-2)的元素。即位于周期表d区的元素。表21-3为过渡元素的价电子层结构。
表21-3 过渡元素原子的价电子层结构
元素 | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni |
价电子层结构 | 3d14s2 | 3d24s2 | 3d34s2 | 3d54s1 | 3d54s2 | 3d64s2 | 3d74s2 | 3d84s2 |
元素 | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd |
价电子层结构 | 4d15s2 | 4d25s2 | 4d45s1 | 4d55s1 | 4d65s1 | 4d75s1 | 4d85s1 | 4d105s0 |
元素 | La | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt |
价电子层结构 | 5d16s2 | 5d26s2 | 5d36s2 | 5d46s2 | 5d56s2 | 5d66s2 | 5d76s2 | 5d96s1 |
镧系和锕系各元素的最后一个电子依次填入外数第三层的f轨道上,它们的最外三个电子层都是不满的。由于电子层结构上的特点,被称为内过渡元素。
在原子结构与元素周期系相关文章中已经指出,多电子原子的原子轨道能量变化是比较复杂的,由于出现了能级交错现象,使相应的能级之间的能量差值较小,所以在许多反应中,过渡元素的d电子也可以部分或全部参加成键。