فلز انتقالي
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
يحمل المصطلح فلز انتقالي (يسمى أيضا عنصرا انتقاليا) في علم الكيمياء تفسيران ممكنان:
- بصفة عامة هو أي عنصر من عناصر المستوى الفرعى d في الجدول الدوري، بما في ذلك الزنك والسكانديوم. وهذا يطابق تماما مجموعات الجدول الدوري من 3 إلى 13.
- لتحديد أكثر يمكن أن ترجع للعناصر التي تكون على الأقل بها أيون شبه ممتلئ بالإلكترونات في التوزيع الإلكتروني لعناصر المستوى الفرعي d. وهذا يطابق تماما عناصر المستوى الفرعى d بدون الزنك والسكانديوم .
راجع أيضا العناصر الإنتقالية الداخلية , وهذا إسم يطلق على أى من عناصر المستوى f .
لكل تفسير استخداماته وما يثبته. الأول بسيط وسهل التدوال. بينما تنبع خواص العناصر الانتقالية كمجموعة من قدرتها على المساهمة بإلكترونات تكافؤ المستوى الفرعى s قبل المستوى الفرعى d، وهذه الخاصية تتبعها كل عناصر المستوى الفرعى d فيما عدا الزنك والسكانديوم, ولذا فإنه يفضل استخدام التفسير الأكثر دقة لما له من فائدة فى كثير من المواقف. ويتم المساهمة بإلكترونات الأوربيتال d بعد s لأنه بمجرد البدء فى ملء الأوربيتال d بالإلكترونات فإنه يقترب من النواة، مما يجعل إلكترونات المستوى الفرعى s أبعد وبالتالي تكون الإلكترونات الخارجية.
Group | الدورة الرابعة | الدورة الخامسة | الدورة السادسة | الدورة السابعة | ||
---|---|---|---|---|---|---|
3 (III B) | Sc 21 | Y 39 | Lu 71 | Lr 103 | ||
4 (IV B) | Ti 22 | Zr 40 | Hf 72 | Rf 104 | ||
5 (V B) | V 23 | Nb 41 | Ta 73 | Db 105 | ||
6 (VI B) | Cr 24 | Mo 42 | W 74 | Sg 106 | ||
7 (VII B) | Mn 25 | Tc 43 | Re 75 | Bh 107 | ||
8 (VIII B) | Fe 26 | Ru 44 | Os 76 | Hs 108 | ||
9 (VIII B) | Co 27 | Rh 45 | Ir 77 | Mt 109 | ||
10 (VIII B) | Ni 28 | Pd 46 | Pt 78 | Ds 110 | ||
11 (I B) | Cu 29 | Ag 47 | Au 79 | Rg 111 | ||
12 (II B) | Zn 30 | Cd 48 | Hg 80 | Uub 112 |
الفلزات الإنتقالية هى العناصر الكيميائية الأربعين من 21 إلى 30 , من 39 إلى 48 , ومن 71 إلى 80 , ومن 103 إلى 112 .وقد تم إستخدام إنتقالية من مكانها فى الجدول الدوري . ففى كل دورة من الدورات الأربعة التى توجد فيها , تمثل هذه العناصر إضافة ناجحة للإلكترونات فى المدار d فى الذرة . وعلى هذا فإن الفلزات الإنتقالية تمثل الحالة الإنتقالية بين عناصر المجموعة الثانية وعناصر المجموعة الثالثة عشر .
فهرست |
[تحرير] الشكل الإلكتروني
عناصر المجموعة الرئيسية السابقة للمجموعة الإنتقالية فى الشكل الدوري ( العناصر من 1 إلى 20 ) لا يوجد لها إلكترونات فى المدار d ولكن فى المدارات s , d فقط . فى الدورة الرابعة من السكانديوم إلى الزنك يمتلئ المستوى الفرعى d . فيما عدا مجموعة النحاس ومجموعة الكروم توجد عناصر المستوى الفرعي d فى الحالة الأرضية حيث يوجد فيها إلكترونان فى المستوى الفرعى s . الشكل الإلكتروني لعناصر المستوى الفرعي d كالتالى : ns2(n-1)d1-10 حيث n هى رقم الكم الرئيسي .
المدار s الخارجي لعناصر المستوى الفرعى d يكون فى حالة طاقة أقل من طاقة المستوى الفرعى d للمستوى n-1 . ونظرا لأن الذرات تميل لأن تكون فى أقل حالات الطاقة , فإنه يتم ملئ المدرا s أولا , ولكن النحاس (4s13d10) والكروم (4s13d5) هما إستثناء ويحتويان على إلكترون واحد فى المدار الخارجي نظرا لحالة النصف إمتلاء والتى تكون أكثر ثباتا فى الطاقة ( يحدث ذلك عند وجود 5 أو 10 إلكترونات فى المدار d ) .
يحتوى السكانديوم على إلكترون وحيد فى المدار d , و إلكترونان فى المدار s الخارجي . ونظلا لأن أيون السكانديوم Sc3+) لا يوجد به إلكترونات فى المدار d أى أنه لا يمكن أن يكون ممتلئ جزيئا بالإلكترونات لهذا المدار , ولذا فغنه لا يكون من الفلزات الإنتقالية لو طبقنا هذه القاعدة بالتحديد . وبالمثل , الزنك فإنه لا يكون من الفلزات الإنتقالية نظرا لأنه يوجد كأيون Zn2+ ويحتوى على مدار d ممتلئ .
[تحرير] الخواص الكيميائية
تميل العناصر الإنتقالية لأن يكون لها عزم شد , كثافة , درجة حرارة غليان ودرجة حرارة ذوبان عالية . وكما يوجد فى كثير من الفلزات الإنتقالية , فإن هذا يرجع إلى قدرة إلكترونات المدار d على إعادة التمركز . فالمواد الفلزية , كلما زادت فيها الإلكترونات المشاركة بين النويات , كلما كان الفلز أقوى .
ويوجد عدة خواص عامة للفلزات الإنتقالية :
- يكونوا مركبات ملونة .
- يمكن أن يكون لها أكثر من حالة تأكسد .
- عوامل حفازة جيدة .
- لونها فضى يميل إلى الأزرق فى درجة حرارة الغرفة , فيما عدا النحاس والذهب .
- كلها صلبة فى درجة حرارة الغرفة فيما عدا الزئبق .
- يمكن أن تكون مركبات معقدة , والتى يتم وصفها فى نظرية الحقل البللوري .
[تحرير] حالات التأكسد المختلفة
عند المقارنة مع عناصر المجموعة الثانية مثل الكالسيوم , فإن العناصر الإنتقالية تكون أيونات بمدى واسع من حالات التأكسد . وتظهر حالات التأكسد العديدة للعناصر الإنتقالية نظرا لأن حالة الإمتلاء الجزئي فى المستوى الفرعى d تمكن هذه العناصر من تقبل أو إعطاء الإلكترونات فى التفاعلات الكيميائية . بينما يفقد أيون عنصر الكالسيوم أكثر من 2 إلكترون , بينما يمكن للعناصر الإنتقالية أن تفقد حتى 9 إلكترونات . ويمكن الوصول لسبب هذا عن طريق دراسة المحتوى الحراري للتأين للمجموعتان . الطاقة اللازمة لتحريك إلكترون من الكالسيوم تكون قليلة حتى محاولة تحريك إلكترون من المستوى الفرعى التالى للمستوى s الخارجي والذى يحتوى 2 إلكترون . وفى الواقع فإن Ca3+ له محتوى حرارى مرتفع لدرجة أنه يحدث بندرة شديدة طبيعيا . بينما أى عنصر إنتقالي مثل الفانديوم له تقريبا زيادة خطيةفى المحتوى الحراري للتأين خلال إلكترونات المدارات s , d , نظرا لقرب الطاقة بين المدارات 3d و 4s . وعلى هذا فغن العناصر الإنتقالية غالبا ما توجد فى فى حالات عالية .
يمكن ملاحظة ظهور إتجاه معين يظهر هلال الدورة للعناصر الانتقالية:
- يزيد رقم التأكسد لكل أيون حتى الوصول للمنجنيز , والذى يرجع بعده هذا الرقم للنقصان. وهذا النقصان راجع للجذب الزائد من البروتونات الموجودة فى النواة للإلكترونات, مما يجعلها صعبة الإنفصال.
- عند وجود العناصر فى حالات التأكس المنخفضة , يمكن أن يتواجدوا على هيئة أيونات بسيطة. ولكن عند التواجد فى حالات التأكسد الأعلى فإنها غالبا ما تكون مرتبطة تساهميا لمركبات لها سالبية كهربية مثل O , F , ويوجد هذا في الأيونات متعددة الذرات مثل الكرومات والفانيدات والبيرمنجنات.
الخواص بعد النظر إلى ثبات حالة التأكسد:
- كلما زادت حالة التأكسد كلما قل ثبات العناصر خلال الدورة .
- تميل العناصر ذات حالات التأكسد العالية لتكون عومال مؤكسدة جيدة , بينما تميل العناصر ذات حالات التأكسد النمنخفضة لأن تكون عتصبح عوامل مؤكسدة أكثر عند الإنتقال من عنصر إلى أخر خلال الدورة .مختلفة */
وامل مختزلة.
- الأيونات +2 خلال الدورة تبدأ بكونها عامل مخنزل قوي , وتصبح أكثر ثباتا عند الإنتقال من عنصر إلى أخر خلال الدورة.
- الأيونات +3 تبدأ ثابتة.
[تحرير] النشاط الحفزي
تكون الفلزات الإنتقالية عوامل حفازة جيدة سواء كانت متجانسة أو غير متجانسة , فمثلا الحديد هو العامل الحفاز فى عملية هابر . كما يستخدم النيكل أو البلاتين فى عملية هدرجة الألكينات .
[تحرير] المركبات الملونة
يمكن للعين البشرية تمييز اللون خلال التردد المرئى للأشعة الإلكترومغناطيسية للطيف الإلكترومغناطيسي . ويكون هناك عديد من الألوان ناتجة من التغير فى تركيب الضوء بعد إنعكاسه أو أمتصاصه عند إصطدامه بأى مادة . ونظرا لأن لتركيب الفلزات الإنتقالية , فغنها تكون مركبات وأيونات ملونه . كما أن اللون يتغير للعنصر الواحد خلال أيوناته المختلفة MnO</nowiki>4- ( المنجنيز فى حالة التأكسد +7 ) مركب أرجواني اللون , بينما Mn2+ لونه قرنفلى شاحب .
يمكن بإستخدام تكون المركبات المعقدة تحديد اللون فى العناصر الإنتقالية . وهذا نظرا لتأثير الليجندات على المدار 3d . تقوم الليجندات بجذب بعض إلكترونات المدار 3d وتقسمهم إلى مجموعات أعلى وأقل فى الطاقة . يمكن للإشعاع الإلكترومغناطيسي أن يلاحظ لو أن تردده يتناسب مع فرق الطاقة بين حالتى الطاقة الموجودتان فى الذرة ( طبقا للمعادلة e=hf ) عندما يصطدم الضوء بذرة والتى يكون الدارد 3d فيها منقسم , يتم ترقية بعض الإلكترونات إلى مستوى طاقة أعلى . وبالتالى نظرا لأنه يمكن إمتصاص عديد من ترددات الضوء فإنه ينتج من ذلك عديدي من الألوان فى المنركبات المعقدة .
يعتمد اللون فى المركب المعقد على التالى :
- نوع أيون الفلز , وبالتحديد عدد الإلكترونات فى المدار d .
- ترتيب الليجندات حول أيون الفلز ( فمثلا يمكن للنظائر الفراغية ).
- طبيعة الليجند الحيط بإيون الفلز . فكلما زذدات قوة الليجند كلما زادت فروق الطاقة بين مجموعتى 3d المنفصلتين .
المركب المعقد المتكون من المدار d فى عنصر الزنك ( والذى لا يعتبر عنصر إنتقالي ) لا لون له , نظرا لأن المارد 3d ممتلئ , لا توجد إلكترنات قابلة للحركة لمستوى طاقة أعلى .
[تحرير] المصادر
- ويكيبيديا الإنجليزية.
جدول قياسي | جدول دوري (رأسي) | الجدول به أسامى العناصر | الجدول به الأسامي والالأرقام الذرية | الجدول مفصل | الجدول على شكل نص (لتسهيل الطباعة) | الجدول به عناصر عناصر المستوى الفرعي | الجدول به العناصر حتى 218 | الجدول به الشكل الإلكتروني | الجدول به الفلزات واللا فلزات | الجدول به المستويات الفرعية |
قوائم العناصر |
الإسم | الرمز | الرقم الذري | درجة الغليان | درجة الإنصهار | الكثافة | الكتلة الذرية |
المجموعات: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 - 14 - 15 - 16 - 17 - 18 |
الدورات: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 |
السلاسل: الفلزات القلوية - الفلزات القلوية الترابية - اللانثينيدات - الأكتينيدات - الفلزات الإنتقالية - الفلزات الضعيفة - أشباه الفلزات - اللا فلزات - الهالوجينات - الغازات النبيلة |
المستويات الفرعية: عناصر مستوى فرعي s - عناصر مستوى فرعي p - عناصر مستوى فرعي d - عناصر مستوى فرعي f - عناصر مستوى فرعي g |