09 تدريبات تفاعلية على الدرس
📖
الموسوعة الشاملة لمفاهيم ومصطلحات وقوانين الخواص العامة لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى (كتب الوزارة + الامتحان + المعاصر + الوسام)
📌 قاموس المصطلحات والمفاهيم العلمية الكاملة:
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).
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).
الخاصية الدايامغناطيسية (Diamagnetism): خاصية تظهر في المواد التي تكون جميع إلكتروناتها في حالة ازدواج (أو d⁰)، فتنشأ مجالات مغناطيسية متضادة تعاكس وتتنافر مع المجال المغناطيسي الخارجي ضعيفاً (مثل Sc³⁺ و Zn²⁺ و Cu⁺).
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.
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).
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.
⚖️ القوانين والعلاقات الرياضية والفيزيائية الحاكمة:
العزم المغناطيسي التجريبي: μ = √(n(n+2)) Bohr Magnetons (حيث n = عدد الإلكترونات المفردة في 3d)
التركيب الإلكتروني الشاذ للكروم: Cr₂₄: [Ar] 4s¹ 3d⁵ (لأن المستوى d نصف ممتلئ وأكثر استقراراً)
التركيب الإلكتروني الشاذ للنحاس: Cu₂₉: [Ar] 4s¹ 3d¹⁰ (لأن المستوى d تام الامتلاء وأكثر استقراراً)
طاقة التنشيط: Ea(حفاز) < Ea(بدون حفاز) بمقدار الانخفاض في طاقة المعقد المنشط دون المساس بـ ΔH للتفاعل
🔍 التعليلات العلمية الدقيقة ("علل") وتريكات الامتحانات:
- 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).
- 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.
- 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.
- 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).