أهداف الدرس
• أن يفسر الطالب الخواص المميزة للعناصر الانتقالية.
• أن يشرح التدرج في نصف القطر وكثافة الشحنة ودرجات الانصهار.
• أن يميز بين المواد البارامغناطيسية والديامغناطيسية.
الخواص العامة
• فلزات لها بريق معدني، صلبة، كثافتها عالية، ودرجات انصهارها مرتفعة.
• نشاطها الكيميائي متوسط، فهي أقل نشاطاً من فلزات الفئة s.
• تكون مركبات ملونة.
• لها نشاط حفزي واضح.
• تكون معقدات مع الماء والأمونيا وأيونات الهاليد.
• تظهر خواص مغناطيسية.
- التدرج في نصف القطر
يقل نصف القطر قليلاً بزيادة العدد الذري في أول السلسلة، ثم يثبت تقريباً في نهايتها. - السبب أن الزيادة في شحنة النواة يقابلها زيادة في حجب الإلكترونات الداخلية، فيتقارب الأثران.
الكثافة ودرجة الانصهار
تزداد الكثافة ودرجة الانصهار بزيادة العدد الذري في معظم السلسلة، بسبب زيادة قوة الرابطة الفلزية الناتجة عن مشاركة إلكترونات المستوى d.
- سبب اللون
تتكون المركبات الملونة نتيجة انتقال إلكترون بين مستويات d المنشطرة تحت تأثير مجال الليجند المحيط بالأيون. - يحدث الانتقال بامتصاص طول موجي من الضوء المرئي، فيظهر اللون المكمل للطول الموجي الممتص.
• أيون النحاس المائي Cu2+ أزرق.
• أيون الحديد الثنائي Fe2+ أخضر باهت.
• أيون الحديد الثلاثي Fe3+ أصفر بني.
• أيون المنجنيز Mn2+ وردي باهت.
• أيون الكروم Cr3+ أخضر، وأيون الكرومات أصفر.
الخواص المغناطيسية
• بارامغناطيسية: المادة تنجذب إلى المجال المغناطيسي، وتحدث عندما تحتوي على إلكترونات غير مزدوجة في المستوى d.
• ديامغناطيسية: المادة تتنافر مع المجال المغناطيسي، وتحدث عندما تكون كل الإلكترونات مزدوجة.
أمثلة: أيون Zn2+ تركيبه 3d10 أي ديامغناطيسي، وأيون Fe3+ تركيبه 3d5 أي بارامغناطيسي بخمسة إلكترونات غير مزدوجة.
النشاط الحفزي
ترجع قدرة العناصر الانتقالية على العمل كعوامل حفز إلى:
• قدرتها على تغيير حالة تأكسدها بسهولة، فتسهل مساراً تفاعلياً بديلاً.
• مساحة سطحها الكبيرة عند استخدامها في صورة مسحوق.
• قدرتها على امتزاز المواد المتفاعلة على سطحها وتقريبها.
أمثلة حفازات: الحديد في عملية هابر، والنيكل في هدرجة الزيوت، والبلاتين في أكسدة الأمونيا، وأكسيد الفاناديوم في تحضير حمض الكبريتيك.
تقييم سريع
1- فسر: مركبات العناصر الانتقالية ملونة بينما مركبات الخارصين عديمة اللون.
2- قارن بين البارامغناطيسية والديامغناطيسية بمثال لكل منهما.
3- لماذا يستخدم الحديد المجزأ حفازاً في عملية هابر؟