السلسلة الانتقالية الأولى وأهميتها الاقتصادية

عناصر السلسلة

• تضم عشرة عناصر: السكانديوم Sc، التيتانيوم Ti، الفانديوم V، الكروم Cr، المنجنيز Mn، الحديد Fe، الكوبلت Co، النيكل Ni، النحاس Cu، الخارصين Zn.

نسبتها في القشرة الأرضية

• عناصر السلسلة مجتمعة تكوّن حوالي 7% من وزن القشرة الأرضية، ومع ذلك فأهميتها الاقتصادية كبيرة.

استخدامات العناصر ومركباتها

• 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.
• 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.
• الفانديوم: تتميز سبائكه مع الحديد بالصلابة ومقاومة التآكل، لذا يستخدم في صناعة زنبركات السيارات.
  • من مركباته المهمة خامس أكسيد الفانديوم V₂O₅ (عامل حفاز).
• 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).
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.