المناهج الدراسية

تسجيل الدخول

المناهج الدراسية

الكيمياء

الباب الأول - العناصر الانتقالية

0/51

الباب الثاني - التحليل الكيميائي

0/35

الباب الثالث - الاتزان الكيميائي

0/34

الباب الرابع - الكيمياء الكهربية

0/44

الباب الخامس - الكيمياء العضوية

0/89

دروس إضافية

0/166

نص الدرس

الدرس الثاني: الخواص العامة لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى

الكيمياء

الدرس الثاني: الخواص العامة لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى

العناصر الانتقالية وموقعها في الجدول الدوري

🧊 مجسم ثلاثي الأبعاد لانفصال أوربيتالات 3d في المجال البلوري والعزم المغناطيسي

D Scientific Model

يوضح المجسم انفصال أوربيتالات المستوى الفرعي 3d تحت تأثير مجال الليجاندات ثماني الأوجه، فتنقسم إلى مستويين طاقيين هما t2g وeg.
ويفسر هذا الانقسام الخاصية البارامغناطيسية وتلون أيونات العناصر الانتقالية في المحاليل، لأن الإلكترونات تنتقل بين المستويين بامتصاص طاقة من الضوء المرئي.
مجسم ثلاثي الأبعاد يوضح توزيع أوربيتالات المستوى الفرعي 3d تحت تأثير مجال الليجاندات ثماني الأوجه، وانقسامها إلى مستويين طاقيين (t2g و eg)، مما يفسر الخاصية البارامغناطيسية وتلون الأيونات المائية للعناصر الانتقالية نتيجة انتقال الإلكترونات بين المستويات المتباعدة طاقياً بطاقة الضوء المرئي.

العنصر والرمز	التركيب الإلكتروني	حالات التأكسد الشائعة	الخاصية المغناطيسية واللون
السكانديوم (Sc₂₁)	[Ar] 4s² 3d¹	+3 فقط (مستقر d⁰)	دايامغناطيسي وغير ملون في مركباته
الكروم (Cr₂₄)	[Ar] 4s¹ 3d⁵ (شاذ)	+2, +3, +6	بارامغناطيسي (أعلى عزم ذري 6 إلكترونات مفردة)
الحديد (Fe₂₆)	[Ar] 4s² 3d⁶	+2 (d⁶), +3 (d⁵ الأكثر استقراراً)	بارامغناطيسي وملون (أصفر باهت وأخضر)
النحاس (Cu₂₉)	[Ar] 4s¹ 3d¹⁰ (شاذ)	+1 (d¹⁰), +2 (d⁹ الأكثر استقراراً بالماء)	Cu²⁺ ملون وبارامغناطيسي (أزرق) Cu⁺ عديم اللون

درست في الصف الثاني عناصر الفئة s وعناصر الفئة p، وهما على جانبي الجدول الدوري الطويل.
العناصر الانتقالية تحتل المنطقة الوسطى بين الفئتين، وتضم أكثر من 60 عنصرًا أي أكثر من نصف العناصر المعروفة.
يعرض الشكل مكانة العناصر الانتقالية في الجدول الدوري، فهي تحتل المنطقة الوسطى بين عناصر الفئة s وعناصر الفئة p، وتضم أكثر من 60 عنصرًا. وتُستخدم هذه العناصر عوامل حفازة في الصناعة، لأن أوربيتالات d غير الممتلئة تسمح لها بتكوين روابط مؤقتة مع المتفاعلات.

العناصر الانتقالية الرئيسية(عناصر الفئة d).

العناصر الانتقالية الداخلية(اللانثانيدات والأكتينيدات)، ولن تدرس هنا.

يتتابع فيها امتلاء المستوى الفرعي d الذي يسع 10 إلكترونات، لذلك تتكون من عشرة أعمدة رأسية.
يبدأ العمود الأول بعناصر تركيبها الخارجي (n−1)d¹ ns²، ثم يستمر امتلاء d حتى العمود الأخير الذي تركيبه (n−1)d¹⁰ ns².
الأعمدة من اليسار إلى اليمين هي المجموعات IIIB وIVB وVB وVIB وVIIB، ثم المجموعة VIII التي تضم ثلاثة أعمدة (8 و9 و10)، ثم IB (11) وIIB (12).
المجموعة VIII تختلف عن بقية مجموعات B في أن التشابه بين عناصرها الأفقية أكبر من التشابه بين عناصرها الرأسية.
عناصر المجموعة IIB (12) لا تعتبر عناصر انتقالية (يُفسَّر ذلك في نقطة تعريف العنصر الانتقالي).

وجه المقارنة	الأولى	الثانية	الثالثة	الرابعة
المستوى الذي يمتلئ	3d	4d	5d	6d
الدورة	الرابعة (بعد Ca)	الخامسة	السادسة	السابعة
العنصر الأول	₂₁Sc (4s² 3d¹)	₃₉Y (5s² 4d¹)	₅₇La (6s² 5d¹)	–
العنصر الأخير	₃₀Zn (4s² 3d¹⁰)	₄₈Cd (5s² 4d¹⁰)	₈₀Hg (6s² 5d¹⁰)	–

في كل سلسلة عشرة عناصر يتتابع فيها امتلاء المستوى الفرعي المذكور بزيادة العدد الذري.

الدرس الثاني: الخواص العامة لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى · 2 / 9

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
السكانديوم	يوجد بكميات صغيرة جدًا موزعة على نطاق واسع. إضافة نسبة ضئيلة منه إلى الألومنيوم تعطي سبيكة خفيفة شديدة الصلابة تستخدم في صناعة طائرات الميج المقاتلة. يضاف إلى مصابيح أبخرة الزئبق لإنتاج ضوء عالي الكفاءة يشبه ضوء الشمس وتستخدم في التصوير التلفزيوني أثناء الليل	يوجدبكمياتصغيرةموزعة
التيتانيوم	عنصر شديد الصلابة كالصلب لكنه أقل منه كثافة. سبائكه مع الألومنيوم تستخدم في صناعة الطائرات والمركبات الفضائية لأنه يحافظ على متانته في درجات الحرارة المرتفعة بينما تنخفض متانة الألومنيوم. يستخدم في زراعة الأسنان والمفاصل الصناعية لأن الجسم لا يلفظه ولا يسبب أي نوع من التسمم. من مركباته الشائعة ثاني أكسيد التيتانيوم TiO₂: يدخل في مستحضرات الحماية من الشمس لأن دقائقه النانوية تمنع وصول الأشعة فوق البنفسجية إلى الجلد	عنصرشديدالصلابةكالصلب
الفاناديوم	تتميز سبائكه مع الحديد بالصلابة ومقاومة التآكل لذا يستخدم في صناعة زنبركات السيارات. من مركباته المهمة خامس أكسيد الفاناديوم V₂O₅ (عامل حفاز)	تتميزسبائكهالحديدبالصلابة
الكروم	عنصر شديد النشاط الكيميائي لكنه يقاوم فعل العوامل الجوية. السبب أن ذراته تكوّن طبقة أكسيد رقيقة غير مسامية تمنع استمرار تفاعله مع أكسجين الهواء. يستخدم في طلاء المعادن ودباغة الجلود. من مركباته: أكسيد الكروم Cr₂O₃ (يستخدم في الأصباغ) وثاني كرومات البوتاسيوم K₂Cr₂O₇ (مادة مؤكسدة)	عنصرشديدالنشاطالكيميائي
المنجنيز	لا يستخدم نقيًا لشدة هشاشته بل في صورة سبائك أو مركبات. سبائكه مع الحديد تستخدم في خطوط السكك الحديدية لمقاومتها للتآكل. ثاني أكسيد المنجنيز MnO₂ عامل مؤكسد قوي يدخل في صناعة العمود الجاف. برمنجنات البوتاسيوم KMnO₄ مادة مؤكسدة ومطهرة وكبريتات المنجنيز MnSO₄ مبيد للفطريات	يستخدملشدةهشاشتهصورة
الحديد	يستخدم في الخرسانات المسلحة وأبراج الكهرباء والسكاكين والأدوات الجراحية. عامل حفاز في صناعة النشادر بطريقة هابر-بوش وفي تحويل الغاز المائي إلى وقود سائل بطريقة فيشر-تروبش	يستخدمالخرساناتالمسلحةوأبراج
الكوبلت	يشبه الحديد في أنه ينجذب للمغناطيس ويستخدم في صناعة المغناطيسات وفي البطاريات الجافة للسيارات الحديثة. للكوبلت اثنا عشر نظيرًا أهمها الكوبلت-60 الذي تتميز أشعة جاما الصادرة عنه بقدرة عالية على النفاذ. يستخدم في حفظ الأغذية وفي كشف الشقوق ولحامات الوصلات وفي الطب للكشف عن الأورام السرطانية وعلاجها	يشبهالحديدينجذبللمغناطيس
النيكل	يستخدم في بطاريات النيكل-كادميوم القابلة لإعادة الشحن. سبائكه مع الصلب تتميز بالصلابة ومقاومة الصدأ وسبائكه مع الكروم تستخدم في المدافئ والأفران الكهربية لأنها تقاوم التآكل حتى الاحمرار. يطلى به كثير من المعادن لحمايتها وإعطائها شكلًا أفضل ويستخدم مجزأً في هدرجة الزيوت	يستخدمبطارياتكادميومالقابلة
النحاس	أول فلز عرفه الإنسان وسبيكته مع القصدير هي البرونز. موصل جيد للكهرباء فيستخدم في الكابلات الكهربية وسبائك العملات. كبريتات النحاس II CuSO₄ مبيد حشري ومبيد للفطريات وتدخل في تنقية مياه الشرب ومحلول فهلنج يكشف عن سكر الجلوكوز إذ يتحول من الأزرق إلى البرتقالي	عرفهالإنسانوسبيكتهالقصدير
الخارصين	معظم استخدامه في جلفنة الفلزات لحمايتها من الصدأ. أكسيد الخارصين ZnO يدخل في صناعة الدهانات والمطاط ومستحضرات التجميل. كبريتيد الخارصين ZnS يستخدم في الطلاءات المضيئة وشاشات الأشعة السينية	معظماستخدامهجلفنةالفلزات

العنصر	المجموعة	التركيب الإلكتروني	حالات التأكسد	بعض المركبات
₂₁Sc	IIIB	[Ar] 4s² 3d¹	3	Sc₂O₃
₂₂Ti	IVB	[Ar] 4s² 3d²	2 ، 3 ، 4	TiO ، Ti₂O₃ ، TiO₂
₂₃V	VB	[Ar] 4s² 3d³	2 ، 3 ، 4 ، 5	VO ، V₂O₃ ، VO₂ ، V₂O₅
₂₄Cr	VIB	[Ar] 4s¹ 3d⁵	2 ، 3 ، 6	CrO ، Cr₂O₃ ، CrO₃
₂₅Mn	VIIB	[Ar] 4s² 3d⁵	2 ، 3 ، 4 ، 6 ، 7	MnO ، Mn₂O₃ ، MnO₂ ، K₂MnO₄ ، KMnO₄
₂₆Fe	VIII	[Ar] 4s² 3d⁶	2 ، 3 ، 6	FeO ، Fe₂O₃
₂₇Co	VIII	[Ar] 4s² 3d⁷	2 ، 3 ، 4	CoCl₂ ، CoCl₃
₂₈Ni	VIII	[Ar] 4s² 3d⁸	2 ، 3 ، 4	NiO ، Ni₂O₃ ، NiO₂
₂₉Cu	IB	[Ar] 4s¹ 3d¹⁰	1 ، 2	Cu₂O ، CuO
₃₀Zn	IIB	[Ar] 4s² 3d¹⁰	2	ZnO

العنصر	الكتلة الذرية	نصف القطر (Å)	الكثافة (g / cm³)	درجة الانصهار (°C)	درجة الغليان (°C)
Sc	45.0	1.44	3.10	1397	3900
Ti	47.9	1.32	4.42	1680	3130
V	51.0	1.22	6.07	1710	3530
Cr	52.0	1.17	7.19	1890	2480
Mn	54.9	1.17	7.21	1247	2087
Fe	55.9	1.16	7.87	1538	2800
Co	58.9	1.16	8.70	1490	3520
Ni	58.7	1.15	8.90	1492	2800
Cu	63.5	1.17	8.92	1083	2582

وجه المقارنة	البارامغناطيسية	الدايامغناطيسية
الإلكترونات في الأوربيتالات	توجد إلكترونات مفردة	جميعها مزدوجة
التأثر بالمجال المغناطيسي	تنجذب نحوه	تتنافر معه
العزم المغناطيسي	أكبر من صفر ويزداد بزيادة عدد الإلكترونات المفردة	صفر

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	مثال	كلمات مفتاحية
مثال 1	حدد الخاصية المغناطيسية لكل من: ذرة الخارصين أيون النيكل II كلوريد الحديد III	—	الخاصيةالمغناطيسيةالخارصينأيون
•	الحل	—	الحل
ذرة Zn	[Ar] 4s² 3d¹⁰ لا توجد إلكترونات مفردة في 3d (عددها 0) فهي دايامغناطيسية	—	3d¹⁰توجدإلكتروناتمفردة
أيون Ni²⁺	3d⁸ به إلكترونان مفردان فهو بارامغناطيسي	—	إلكترونانمفردانبارامغناطيسي
أيون Fe³⁺ في FeCl₃	3d⁵ به خمسة إلكترونات مفردة فهو بارامغناطيسي وعزمه أكبر ما يمكن	2: رتب كاتيونات المركبات FeCl₃ وCr₂O₃ وTiO₂ تصاعديًا حسب عزمها المغناطيسي. الحل	خمسةإلكتروناتمفردةبارامغناطيسي
Ti⁴⁺ في TiO₂	3d⁰ عدد الإلكترونات المفردة 0	—	الإلكتروناتالمفردة
Cr³⁺ في Cr₂O₃	3d³ عدد الإلكترونات المفردة 3	—	الإلكتروناتالمفردة
Fe³⁺ في FeCl₃	3d⁵ عدد الإلكترونات المفردة 5	—	الإلكتروناتالمفردة
الترتيب التصاعدي	Ti⁴⁺ < Cr³⁺ < Fe³⁺	—
•		يحتوي أيون الحديد III في FeCl₃ على خمسة إلكترونات مفردة في المستوى 3d ومن ثم يمكن تحديد التركيب الإلكتروني بقياس العزم المغناطيسي	بقياسالعزومالمغناطيسيةللمادة

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	مثال	كلمات مفتاحية
العنصر الانتقالي الرئيسي	العنصر الذي تكون فيه الأوربيتالات d أو f مشغولة بالإلكترونات ولكنها غير ممتلئة تماماً سواء في الحالة الذرية أو في أي حالة من حالات تأكسده. (لذا يعتبر النحاس والفضة والذهب عناصر انتقالية بينما الخارصين والكادميوم والزئبق غير انتقالية لامتلاء d¹⁰ تماماً)	—	تكونالأوربيتالاتمشغولةبالإلكترونات
الخاصية البارامغناطيسية (Paramagnetism)	خاصية تظهر في المواد التي تحتوي على إلكترونات مفردة في أوربيتالاتها مما يولد مجالاً مغناطيسياً يتجاذب مع المجال المغناطيسي الخارجي. تزداد بزيادة عدد الإلكترونات المفردة حتى تصل لأقصى قيمة في المنجنيز Mn²⁺ والحديد Fe³⁺ (d⁵)	—	تظهرالموادتحتويإلكترونات
الخاصية الدايامغناطيسية (Diamagnetism)		Sc³⁺ و Zn²⁺ و Cu⁺)	تظهرالموادتكونجميع
العزم المغناطيسي (Magnetic Moment – μ)	مقياس تجريبي لعدد الإلكترونات المفردة في الأيون أو الذرة: μ = √(n(n+2)) بوحدة بور مغنيتون (BM) ويقاس بمدى انحراف ميزان جوي المغناطيسي	—	مقياستجريبيلعددالإلكترونات
الأيونات الملونة والألوان المتممة (Complementary Colors)	ظاهرة تنتج عن امتصاص طاقة فوتونات الضوء المرئي الكافية لإثارة إلكترونات المستوى الفرعي 3d غير المكتمل حيث يمتص الأيون لوناً معيناً ويظهر باللون المتمم له (Complementary Color): الممتص أحمر يظهر أخضر الممتص أصفر يظهر بنفسجي الممتص برتقالي يظهر أزرق (ROY-GBV)	—	ظاهرةتنتجامتصاصطاقة
النشاط الحفزي المثالي (Catalytic Activity)	قدرة العناصر الانتقالية ومركباتها على تسريع التفاعلات الكيميائية بفضل استخدام إلكترونات 4s و 3d في تكوين روابط مع الجزيئات المتفاعلة على سطح الفلز مما يزيد تركيزها ويضعف الروابط بين ذراتها ويقلل طاقة التنشيط Ea	—	قدرةالعناصرالانتقاليةومركباتها

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
علل	يعتبر النحاس عنصراً انتقالياً بينما الخارصين لا يعتبر عنصراً انتقالياً؟ لأن النحاس يحتوي في حالة التأكسد +2 على المستوى الفرعي 3d غير مكتمل (3d⁹) بينما الخارصين يكون المستوى 3d تام الامتلاء (3d¹⁰) في الحالة الذرية وفي حالة تأكسده الوحيدة (+2)	يعتبرالنحاسعنصراانتقاليا
علل: أملاح الحديد (III) أكثر استقراراً من أملاح الحديد (II)؟	لأن المستوى الفرعي 3d في أيون الحديد (III) Fe³⁺ يكون نصف ممتلئ (3d⁵) وهذه الحالة تعطي الذرة استقراراً وثباتاً كيميائياً أعلى وأقل طاقة	المستوىالفرعيأيونيكون
علل: عناصر السلسلة الانتقالية الأولى عوامل حفز مثالية؟	لاشتراك إلكترونات 4s و 3d في تكوين روابط مؤقتة مع الجزيئات المتفاعلة على سطح الحافز مما يزيد تركيز المتفاعلات ويضعف روابطها ويقلل طاقة التنشيط ويزيد سرعة التفاعل	لاشتراكإلكتروناتتكوينروابط
علل: يشذ التركيب الإلكتروني لكل من الكروم Cr والنحاس Cu؟	لكي يكون المستوى الفرعي 3d نصف ممتلئ ومستقر في الكروم (4s¹ 3d⁵) وتام الامتلاء وأكثر استقراراً في النحاس (4s¹ 3d¹⁰)	يكونالمستوىالفرعيممتلئ

المناهج الدراسية

الكيمياء

الباب الأول - العناصر الانتقالية

الباب الثاني - التحليل الكيميائي

الباب الثالث - الاتزان الكيميائي

الباب الرابع - الكيمياء الكهربية

الباب الخامس - الكيمياء العضوية

دروس إضافية

الدرس الثاني: الخواص العامة لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى

🌳 شجرة المفاهيم

├── العناصر الانتقالية وموقعها في الجدول الدوري

│ ├── موقعها

│ ├── أقسامها

│ ├── العناصر الانتقالية الرئيسية (الفئة d)

│ └── السلاسل الأفقية الأربع

│ ├── عناصر السلسلة

│ ├── نسبتها في القشرة الأرضية

│ └── استخدامات العناصر ومركباتها

├── التركيب الإلكتروني وحالات التأكسد

│ ├── الجدول

│ ├── ترتيب امتلاء الأوربيتالات

│ ├── الشذوذ في التركيب الإلكتروني

│ ├── قواعد حالات التأكسد

│ └── تفسير سهولة أكسدة Fe2+ وصعوبة أكسدة Mn2+

├── تعريف العنصر الانتقالي

│ ├── التعريف

│ └── تطبيق التعريف

│ ├── بيانات العناصر

│ ├── الكتلة الذرية

│ ├── نصف قطر الذرة

│ └── الخاصية الفلزية

├── الخواص المغناطيسية

│ ├── الخاصية البارامغناطيسية

│ ├── الخاصية الدايامغناطيسية

│ ├── مقارنة

│ └── أمثلة محلولة

└── النشاط الحفزي

├── أمثلة على الحفز

└── سبب كفاءتها كعوامل حفز

🧊 مجسم ثلاثي الأبعاد لانفصال أوربيتالات 3d في المجال البلوري والعزم المغناطيسي

D Scientific Model

عناصر السلسلة

الجدول

التعريف

بيانات العناصر

أمثلة محلولة

✍️ أمثلة محلولة

📌 قاموس المصطلحات والمفاهيم العلمية الكاملة:

🔍 التعليلات العلمية الدقيقة (“علل”) وتريكات الامتحانات:

أحسنت! أنهيت هذا الدرس

│ └── تفسير سهولة أكسدة Fe²⁺ وصعوبة أكسدة Mn²⁺