主な違い – Dブロック要素 vs トランジション要素
多くの人は、dブロック要素とトランジション要素という2つの言葉を同じように使っています。
これは、ほとんどのdブロック要素がトランジション要素であるため、すべてのdブロック要素がトランジション要素であると思い込んでいるためです。
しかし、すべてのdブロック要素が遷移要素であるわけではありません。
dブロック元素と遷移元素の大きな違いは、dブロック元素はd軌道が完全または不完全に満たされているのに対し、遷移元素は少なくとも形成する安定カチオンのd軌道が不完全に満たされていることである。
Dブロック要素とは
Dブロック元素とは、d軌道に電子が満たされている化学元素のことです。
Dブロック元素であるための第一条件は、d軌道の存在です。
d軌道に少なくとも1個の電子を持つ元素がdブロック元素に分類される。
周期律表のdブロックは、sブロックとpブロックの間に位置する。
dブロック元素の重要な点は、d軌道の一部または全部が電子で満たされていることである。
アウフバウの法則によれば、電子は軌道のエネルギーの昇順に従って軌道を埋める。
つまり、電子は(n-1)d軌道を満たす前にns軌道を満たす。
これは、ns軌道のエネルギーが(n-1)d軌道よりも低いからです。
周期表1行目の元素では、電子はまず4s軌道を埋めてから3d軌道を埋める。
図1: 元素の周期表におけるDブロックの位置。
しかし、例外もあります。
エネルギー準位は低くても、電子は最も安定な電子配置で軌道を埋めることがあります。
例えば、ns2nd9よりもns1nd10配置の方が安定です。
これは、d軌道を完全に埋めることができる安定性に起因する。
このような2つの例を以下に示す。
クロム(Cr) = [Ar]3d54s1
銅(Cu) = [Ar]3d104s1
図2：銅(Cu)は4s軌道に1個、3d軌道に10個の電子を持つ。
dブロック元素はすべて金属です。
金属結合が強いため、融点や沸点が非常に高い。
原子半径の減少は、sやpのブロック元素に比べてわずかです。
また、金属的な性質から密度が非常に高い。
d電子が存在するため、dブロック元素は酸化状態が変化する。
移行用エレメントとは
遷移元素とは、少なくとも形成する安定な陽イオンのd軌道が不完全に満たされている化学元素のことである。
遷移元素の多くは原子のd軌道が不完全であり、d軌道に不対電子を持つ陽イオンを形成するものがほとんどです。
そのような例をいくつか以下に示す。
チタン（Ti）＝[Ar]3d24s2＝Ti＋2＝[Ar]3d24s0
バナジウム（V）＝[Ar]3d34s2＝V＋3＝[Ar]3d24s0
鉄（Fe）＝[Ar]3d64s2＝Fe＋2＝[Ar]3d64s0
コバルト（Co）＝[Ar]3d74s2＝Co＋3＝[Ar]3d64s0
銅（Cu）＝[Ar]3d104s1＝Cu+2＝[Ar]3d94s0
dブロック元素の中には、遷移元素として扱われないものもあります。
これは、不完全なd軌道を持つ陽イオンを形成しないためです。
通常の原子は不対d電子を持つが、唯一安定なカチオンを形成し、不完全なd軌道を満たさない場合がある（例：スカンジウム）。
以下はその例です。
スカンジウム(Sc) = [Ar]3d14s2 = Sc+3 = [Ar]3d04s0
亜鉛(Zn) = [Ar]3d104s2 = Zn+2 = [Ar]3d104s0
遷移元素はすべて周期表のdブロックに属します。
遷移元素は金属であり、室温で固体です。
遷移元素の多くは、酸化状態が変化する陽イオンを形成する。
遷移金属を含む錯体は、非常にカラフルな色をしています。
図3：遷移金属が形成するカラフルな錯体
これらの遷移金属は触媒的な性質を持っています。
そのため、化学反応の触媒として利用されます。
ほとんどの遷移元素は、不対電子が多いため、常磁性または強磁性です。
Dブロック要素と遷移要素の関係
- すべての遷移元素はdブロック元素であるが、すべてのdブロック元素が遷移元素であるわけではない。
- 遷移元素はほとんどすべて周期表のdブロックにある。
- どちらも非常に高い融点と高い沸点を持つ。
- ほとんどのDブロック元素とすべての遷移元素は室温で固体です。
Dブロック素子と遷移素子の違い
定義
Dブロック元素。
Dブロック元素とは、d軌道に電子を充填している化学元素のこと。
遷移元素。
少なくとも1つの安定陽イオンにおいて、d軌道が不完全に充填されている化学元素。
カチオン
Dブロック元素。
Dブロック元素：陽イオンのd軌道が不完全に満たされている場合と満たされていない場合があります。
遷移元素。
遷移元素は、基本的に安定陽イオンに不完全なd軌道を持つ。
カラー
Dブロック要素。
Dブロックはカラフルな複合体を形成することも、しないこともあります。
トランジション要素。
遷移元素は常にカラフルな複合体を形成する。
磁気特性
Dブロック元素。
Dブロック元素には反磁性体もあれば、常磁性体や強磁性体もあります。
遷移元素。
すべての遷移元素は、常磁性または強磁性です。
物性値
Dブロック元素。
常温で固体でないDブロック元素（水銀は液体）もあるが、常温で固体であるDブロック元素もあります。
遷移元素。
すべての遷移金属は室温で固体です。
結論
dブロック要素とトランジション要素は同じものと思われがちですが、dブロック要素とトランジション要素には違いがあります。
遷移要素はすべてdブロック要素です。
しかし、すべてのdブロック要素は遷移要素ではありません。
なぜなら、すべてのdブロック元素は、遷移金属になるために、不完全なd軌道の充填を持つ安定なカチオンを少なくとも1つ形成することができないからです。
