백색의 광택이 있는 단단한 금속으로 녹는점이 높다. 공기중에서 산화되지 않으므로 합금, 도금등에 사용된다. +2~+6까지의 산화수를 가지나, 이중 +3, +6이 안정하다.
2) 크롬산칼륨 (K2CrO4)
노란색 결정으로 물에 잘 녹는다. 크롬산 이온은 금속이온과 반응하여 노란 침전물을 생성한다. CrO4 2- + Pb2+ → PbCrO4↓ (노란침전)
3) 중크롬산칼륨 (K2Cr2O7)
오랜지색 결정으로 물에녹아 Cr2O7 2-으로 전리한다. Cr2O7 2-에서 Cr의 산화수는 +6이며, 산성용액에서는 안정한 +3의 산화수로 환원된다. 따라서 강한 산화제이다. CrO4 2- 수용액에 산을 가하면 오랜지색의 Cr2O7 2-으로 되고, 알칼리성으로 화면 다시 CrO4 2-로 된다.
2. 망간의 화합물
1) 망간 (Mn)
회백색의 광택있는 단단한 금속이다. +5가를 제외하고 +2에서 +7까지 있으나 +2, +4, +7가가 안정하다. 공기중에서 가열하면 쉽게 산화된다.
2) 이산화망간 (MnO2)
검은색의 무정형 가루 세게 가열하거나 진한황산과 가열하면 산소를 발생한다. 산화제로 성냥의 원료, 전지의 감극제, 촉매등애 사용한다.
3) 과망간산칼륨 (KMnO4)
흑자색의 결정으로 물에녹아 자주색 MnO4-을 나타낸다. MnO4-에서 Mn 원자의 산화수는 +7이며, 산성용액에서는 쉽게 환원되어 Mn2+으로 된다. 산화제, 살균, 소독 및 음료수의 유기물제거 등에 사용
3. 철과 그 화합물
1) 육시아노철(II)산칼륨 (K4Fe(CN)6)
노란색 결정으로 황혈염 또는 페로시안화칼륨이라고도 한다.
2) 육시아노철(III)산칼륨 (K3Fe(CN)6)
붉은색 결정으로 적혈염 또는 페리시안화칼륨이라고도 한다. Fe2+에 K3[Fe(CN)6]용액을 가하면 터언불블루우 푸른색 침전이 생기고 Fe3+에 K4[Fe(CN)6]을 가하면 프루시안블루우 푸른색 침전이 생긴다.
4. 구리의 화합물
1) 구리 (Cu)
열, 전기 전도성이 좋으며 +1, +2의 산화수를 갖는다. 공기중에서 가열하면 검은색의 CuO로 되고 높은 온도로 가열 하면 적갈색의 Cu2O로 된다. 습기있는 공기중에서 CO2와 반응하여 유독한 염기성 탄산 구리가 생성된다.
예) 2Cu + CO2 + H2O + O2 → Cu(OH)2-CuCO3
염산에는 녹지않고 산화력이 있는 진한황산이나진한질산, 묽은 질산에 녹는다.
2) 황산구리 (CuSO4)
푸른색 결정으로 가열하면 점차로 결정수를 잃고 흰가루가 된다.
5. 기타 화합물
1) 질산은 (AgNO3)
무색의 관상결정으로 물에 잘 녹으며, 햇빛에 의해 분해되어 흑색으로 되므로 갈색병에 저장한다. 또 할로겐이온과 반응하여 할로겐화은의 침전물을 만든다.
따라서, 착이온의 전하량과 리간드의 전하량의 합으로 부터 중심원자의 산화수도 구할 수 있다.
4. 착이온의 구조
중심 금속이온과 리간드사이의 결합은 배위결합을 이루고 있다.
1) 배위결합 : 원자사이에 공유되는 전자쌍이 한족원자 에서만 제공하여 이루어진 공유결합을 특히 배위결합 이라 한다.
2) 착이온과 배위결합
- 중심금속이온 : 전자쌍을 받는다. - 리간드 : 고립전자쌍을 가진다. - 중심금속이온 + 리간드 : 배위결합
※ 아쿠오 착이온
수용액에서 금속이온들은 Cu2+, Zn2+, Fe3+, Al3+로 표시하나, 실제로 이 이온들은 몇개의 물분자가 배위 되어 있다. 이와 같이 물분자가 리간드로 존재하는 경우를 아쿠오 착이온이라 한다.
예) [Cu(H2O)4]2+, [Fe(H2O)6]3+
H2O의 수는 금속이온의 크기와 전하의 수에 따라 다르다.
- 아쿠오 착이온의 성질
a) 금속이온에 배위된 물분자는 쉽게 다른 리간드로 치환될수 있으므로 이온의 색깔이 변한다. b) 수용액에서의 착이온의 형태는 그 수용액속에 존재하는 리간드로 작용할 수 있는 화학종에 따라 결정된다. 전이원소
1. 전이원소
주기율표의 제 4주기 이후에 나타나는 원소로 3A~7A, 8족 및 1B족에 속하는 모든원소들을 전이원소라고 한다. 즉 전이원소란 d 또는 f 오비탈이 완전히 체워져 있지 않은 원소를 말한다.
2. 전이원소의 분류
1) 제 4주기 전이원소 (3d 원소) : Sc ~ Cu 2) 제 5주기 전이원소 (4d 원소) : Y ~ Ag 3) 제 6주기 전이원소 (5d, 4f 원소) : La ~ Au 4) 제 7주기 전이원소 (5f 원소) : Ac ~ Lr
3. 전이원소의 전자배치
제 4주기의 Sc~Cu의 전자배치를 보면 1s에서 3p 오비탈까지의 전자배치는 아르곤의 전자배치와 같고 4S 오비탈의 전자의 수는 모두 2개이며, 원자번호가 증기함에 따라 전자는 3d 오비탈에 체워진다.
※ 제 4주기 전이원소의 전자배치
======== ========= ============= 원자번호 원소 전자배치 ======== ========= ============= 21 스칸듐 Sc [16Ar] 3d14s2 22 티탄 Ti [16Ar] 3d24s2 23 바나듐 V [16Ar] 3d34s2 24 크롬 Cr [16Ar] 3d54s1 25 망간 Mn [16Ar] 3d64s2 26 철 Fe [16Ar] 3d64s2 27 코발트 Co [16Ar] 3d74s2 28 니켈 Ni [16Ar] 3d84s2 29 구리 Cu [16Ar] 3d104s1 ======== ========= =============
※ 오비탈의 에너지 준위순서
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p ...
4. 전이원소의 특징
1) 물리적 특징
a) 모두 금속이며 금속광택, 열, 전기 전도성이 크다. b) 녹는점, 끓는점이 높다 c) 원자번호가 증가하면, 3d, 4d 오비탈에 전자가 증가 하여 핵을 가려주기 때문에 4s, 5s 오비탈이 안쪽으로 끌려 들어가지 않는다. 따라서 원자번호가 증가하여도 원자의 크기는 별로 변하지 않고 질량이 증가하기 때문에 밀도가 커진다.
d) 이온의 크기 4s, 5s, 오비탈의 전자가 떨어져 나간 상태이므로 3d, 4d 전자들은 핵의 인력을 받아 안쪽으로 끌려 이온의 크기는 작아진다.
2) 화학적 성질
a) 산화수
전이원소는 모두 금속이므로 산화수는 +이며 에너지 준위는 4s<3d이지만, 이온에서는 3d 오비탈이 더 안정하므로 4s 전자를 먼저 잃으므로 산화수는 대개 +2이며, d 오비탈의 전자도 방출되기 때문에 +2 이외의 여러가지 산화수를 갖는다.
b) 이온의 색
전이원소의 이온은 색을 띠고 있는것이 많다, 이것은 맨 바깥 전자 껍질의 s 오비탈과 d 오비탈의 에너지 차이가 적어서 전자가 가시광선에서 원소에 따라 특이한 파장의 빛에너지를 흡수하여, 에너지가 낮은 s 오비탈에서 에너지가 높은 d 오비탈로 전자가 쉽게 이동할 수 있기 때문이다.
또 전이원소는 착이온을 만드는 성질이 있으며, 이러한 착이온도 대개 색을 띠고 있다.
c) 반응성
대부분 반응성이 약하여 전이원소의 단체나 화합물은 촉매로 쓰이는 것이 많다.
※ 훈트의 법칙
홑전자의 수가 가장 많은 전자배치가 가장 안정적이다.
※ 전형원소/전이원소
- 전형원소 : 원자가전자가 s 및 p 오비탈에 체워지는 원소 - 전이원소 : 원자가전자가 d 및 f 오비탈에 체워지는 원소