سؤال ارجو الاجابة عليه [الأرشيف] - بوابة الثانوية العامة المصرية

مستر// فيكتور بخيت

20-08-2009, 10:58 PM

يحمل المصطلح معدن انتقالي أو فلز انتقالي (يسمى أيضا عنصرا انتقاليا) في علم الكيمياء تفسيران ممكنان:

بصفة عامة هو أي عنصر من عناصر المستوى الفرعى d (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D9%86%D8%A7%D8%B5%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D9%85% D8%B3%D8%AA%D9%88%D9%89_%D8%A7%D9%84%D9%81%D8%B1%D 8%B9%D9%8A_d) في الجدول الدوري (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%AF%D9%88%D9%84_%D8%AF%D9%88%D8%B1%D9%8A) ، بما في ذلك الزنك (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B2%D9%86%D9%83) والسكانديوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B3%D9%83%D8%A7%D9%86%D8%AF%D9%8A%D9%88%D9%85). وهذا يطابق تماما مجموعات الجدول الدوري (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D8%AC%D9%85%D9%88%D8%B9%D8%A9_%D8%AC%D8%AF% D9%88%D9%84_%D8%AF%D9%88%D8%B1%D9%8A) من 3 إلى 12.

لتحديد أكثر يمكن أن ترجع للعناصر التي تكون على الأقل بها أيون (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A3%D9%8A%D9%88%D9%86) شبه ممتلئ (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%AC%D8%AF%D9%88%D9%84_%D8%AA%D9 %88%D8%B2%D9%8A%D8%B9_%D8%B0%D8%B1%D9%8A_%D8%A5%D9 %84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86%D9%8A&action=edit&redlink=1) بالإلكترونات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86) في التوزيع الإلكتروني (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%AF%D9%88%D9%84_%D8%AA%D9%88%D8%B2%D9%8A% D8%B9_%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86%D 9%8A) لعناصر المستوى الفرعي d. وهذا يطابق تماما عناصر المستوى الفرعى d بدون الزنك والسكانديوم .

راجع أيضا العناصر الإنتقالية الداخلية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D9%86%D8%A7%D8%B5%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D9%85% D8%B3%D8%AA%D9%88%D9%89_%D8%A7%D9%84%D9%81%D8%B1%D 8%B9%D9%8A_f) ، وهذا اسم يطلق على أي من عناصر المستوى f (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D9%86%D8%A7%D8%B5%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D9%85% D8%B3%D8%AA%D9%88%D9%89_%D8%A7%D9%84%D9%81%D8%B1%D 8%B9%D9%8A_f) .
لكل تفسير استخداماته وما يثبته. الأول بسيط وسهل التدوال. بينما تنبع خواص العناصر الانتقالية كمجموعة من قدرتها على المساهمة بإلكترونات تكافؤ (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86_%D8%AA% D9%83%D8%A7%D9%81%D8%A4) المستوى الفرعى s (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D9%86%D8%A7%D8%B5%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D9%85% D8%B3%D8%AA%D9%88%D9%89_%D8%A7%D9%84%D9%81%D8%B1%D 8%B9%D9%8A_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 في كثير من المواقف. ويتم المساهمة بإلكترونات الأوربيتال d بعد s لأنه بمجرد البدء في ملء الأوربيتال d بالإلكترونات فإنه يقترب من النواة، مما يجعل إلكترونات المستوى الفرعى s أبعد وبالتالي تكون الإلكترونات الخارجية.

الفلزات الإنتقالية هي العناصر الكيميائية الأربعين من 21 إلى 30 ، من 39 إلى 48 ، ومن 71 إلى 80 ، ومن 103 إلى 112 .وقد تم استخدام إنتقالية من مكانها في الجدول الدوري (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%AF%D9%88%D9%84_%D8%AF%D9%88%D8%B1%D9%8A) . ففى كل دورة من الدورات الأربعة التي توجد فيها ، تمثل هذه العناصر إضافة ناجحة للإلكترونات في المدار (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%AF%D8%A7%D8%B1_%D8%A5%D9 %84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86%D9%8A&action=edit&redlink=1) d في الذرة . وعلى هذا فإن الفلزات الإنتقالية تمثل الحالة الإنتقالية بين عناصر المجموعة الثانية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D9%86%D8%A7%D8%B5%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D9%85% D8%AC%D9%85%D9%88%D8%B9%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%AB%D 8%A7%D9%86%D9%8A%D8%A9) وعناصر المجموعة الثالثة عشر (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D9%86%D8%A7%D8%B5%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D9%85% D8%AC%D9%85%D9%88%D8%B9%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%AB%D 8%A7%D9%84%D8%AB%D8%A9_%D8%B9%D8%B4%D8%B1) .
الشكل الإلكتروني
عناصر المجموعة الرئيسية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D9%86%D8%B5%D8%B1_%D9%85%D8%AC%D9%85%D9%88% D8%B9%D8%A9_%D8%B1%D8%A6%D9%8A%D8%B3%D9%8A) السابقة للمجموعة الإنتقالية في الشكل الدوري ( العناصر من 1 إلى 20 ) لا يوجد لها إلكترونات في المدار d ولكن في المدارات s ، d فقط . في الدورة الرابعة من السكانديوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B3%D9%83%D8%A7%D9%86%D8%AF%D9%8A%D9%88%D9%85) إلى الزنك (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B2%D9%86%D9%83) يمتلئ المستوى الفرعى d . فيما عدا مجموعة النحاس (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%86%D8%AD%D8%A7%D8%B3) ومجموعة الكروم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D8%B1%D9%88%D9%85) توجد عناصر المستوى الفرعي d في الحالة الأرضية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AD%D8%A7%D9%84%D8%A9_%D8%A3%D8%B1%D8%B6%D9%8A% D8%A9) حيث يوجد فيها إلكترونان (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86) في المستوى الفرعى s . الشكل الإلكتروني لعناصر المستوى الفرعي d كالتالى : ns2(n-1)d1-10 حيث n هي رقم الكم الرئيسي (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%B1%D9%82%D9%85_%D9%83%D9%85_%D 8%B1%D8%A6%D9%8A%D8%B3%D9%8A&action=edit&redlink=1) .
المدار s الخارجي لعناصر المستوى الفرعى d يكون في حالة طاقة أقل من طاقة المستوى الفرعى d للمستوى n-1 . ونظرا لأن الذرات تميل لأن تكون في أقل حالات الطاقة ، فإنه يتم ملئ المدرا s أولا ، ولكن النحاس (4s13d10) والكروم (4s13d5) هما استثناء ويحتويان على إلكترون واحد في المدار الخارجي نظرا لحالة النصف إمتلاء والتي تكون أكثر ثباتا في الطاقة ( يحدث ذلك عند وجود 5 أو 10 إلكترونات في المدار d ) .
يحتوى السكانديوم على إلكترون وحيد في المدار d ، و إلكترونان في المدار s الخارجي . ونظلا لأن أيون السكانديوم Sc3+) لا يوجد به إلكترونات في المدار d أي أنه لا يمكن أن يكون ممتلئ جزيئا بالإلكترونات لهذا المدار ، ولذا فانه لا يكون من الفلزات الإنتقالية لو طبقنا هذه القاعدة بالتحديد . وبالمثل ، الزنك فإنه لا يكون من الفلزات الإنتقالية نظرا لأنه يوجد ايون Zn2+ ويحتوى على مدار d ممتلئ .
الخواص الكيميائية
تميل العناصر الإنتقالية لأن يكون لها عزم شد (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%B9%D8%B2%D9%85_%D8%B4%D8%AF&action=edit&redlink=1)يد ، كثافة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D8%AB%D8%A7%D9%81%D8%A9) ، درجة حرارة غليان (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9_%D8 %BA%D9%84%D9%8A%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) ودرجة انصهار (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9_%D8 %B0%D9%88%D8%A8%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) عالية . وكما يوجد في كثير من الفلزات الإنتقالية ، فإن هذا يرجع إلى قدرة إلكترونات المدار d (http://ar.wikipedia.org/wiki/D) على إعادة التمركز (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A5%D8%B9%D8%A7%D8%AF%D8%A9_%D8 %AA%D9%85%D8%B1%D9%83%D8%B2_%D8%A5%D9%84%D9%83%D8% AA%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%A7%D8%AA&action=edit&redlink=1) . فالمواد الفلزية ، كلما زادت فيها الإلكترونات المشاركة بين النويات ، كلما كان الفلز أقوى .
ويوجد عدة خواص عامة للفلزات الإنتقالية :

يكونوا مركبات ملونة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%84%D9%88%D9%86) .
يمكن أن يكون لها أكثر من حالة تأكسد (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AD%D8%A7%D9%84%D8%A9_%D8%AA%D8%A3%D9%83%D8%B3% D8%AF) .
عوامل حفازة (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%B9%D8%A7%D9%85%D9%84_%D8%AD%D9 %81%D8%A7%D8%B2&action=edit&redlink=1) جيدة .
لونها فضى يميل إلى الأزرق في درجة حرارة الغرفة ، فيما عدا النحاس والذهب .
كلها صلبة في درجة حرارة الغرفة فيما عدا الزئبق .
يمكن أن تكون مركبات معقدة (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%B1%D9%83%D8%A8_%D9%83%D9 %8A%D9%85%D9%8A%D8%A7%D8%A6%D9%8A_%D9%85%D8%B9%D9% 82%D8%AF&action=edit&redlink=1) ، والتي يتم وصفها في نظرية الحقل البللوري (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%86%D8%B8%D8%B1%D9%8A%D8%A9_%D8 %A7%D9%84%D8%AD%D9%82%D9%84_%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9% 84%D9%84%D9%88%D8%B1%D9%8A&action=edit&redlink=1) .

حالات التأكسد المختلفة
عند المقارنة مع عناصر المجموعة الثانية مثل الكالسيوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D8%A7%D9%84%D8%B3%D9%8A%D9%88%D9%85) ، فإن العناصر الإنتقالية تكون أيونات بمدى واسع من حالات التأكسد . وتظهر حالات التأكسد العديدة للعناصر الإنتقالية نظرا لأن حالة الإمتلاء الجزئي في المستوى الفرعى d تمكن هذه العناصر من تقبل أو إعطاء الإلكترونات في 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 (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%AA%D9% 88%D9%89_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D9%8 A_%D9%84%D9%84%D8%AA%D8%A3%D9%8A%D9%86&action=edit&redlink=1) للمجموعتان . الطاقة اللازمة لتحريك إلكترون من الكالسيوم تكون قليلة حتى محاولة تحريك إلكترون من المستوى الفرعى التالي للمستوى s الخارجي والذى يحتوى 2 إلكترون . وفى الواقع فإن Ca3+ له محتوى حرارى مرتفع لدرجة أنه يحدث بندرة شديدة طبيعيا . بينما أي عنصر إنتقالي مثل الفانديوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%81%D8%A7%D9%86%D8%AF%D9%8A%D9%88%D9%85) له تقريبا زيادة خطية في المحتوى الحراري للتأين خلال إلكترونات المدارات s ، d ، نظرا لقرب الطاقة بين المدارات 3d و 4s . وعلى هذا فغن العناصر الإنتقالية غالبا ما توجد في في حالات عالية .

(http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D9%84%D9%81:Transition_metal_oxidation_stat es_2.png)

يمكن ملاحظة ظهور اتجاه معين يظهر خلال الدورة للعناصر الانتقالية:

يزيد رقم التأكسد لكل أيون حتى الوصول للمنجنيز ، والذى يرجع بعده هذا الرقم للنقصان. وهذا النقصان راجع للجذب الزائد من البروتونات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D8%B1%D9%88%D8%AA%D9%88%D9%86) الموجودة في النواة للإلكترونات, مما يجعلها صعبة الانفصال.
عند وجود العناصر في حالات التأكس المنخفضة ، يمكن أن يتواجدوا على هيئة أيونات بسيطة. ولكن عند التواجد في حالات التأكسد الأعلى فإنها غالبا ما تكون مرتبطة تساهميا لمركبات لها سالبية كهربية مثل O ، F ، ويوجد هذا في الأيونات متعددة الذرات (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A3%D9%8A%D9%88%D9%86_%D9%85%D8 %AA%D8%B9%D8%AF%D8%AF_%D8%A7%D9%84%D8%B0%D8%B1%D8% A7%D8%AA&action=edit&redlink=1) مثل الكرومات (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%83%D8%B1%D9%88%D9%85%D8%A7%D8% AA&action=edit&redlink=1) والفانيدات (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%81%D8%A7%D9%86%D9%8A%D8%AF%D8% A7%D8%AA&action=edit&redlink=1) والبيرمنجنات (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A8%D9%8A%D8%B1%D9%85%D9%86%D8% AC%D9%86%D8%A7%D8%AA&action=edit&redlink=1).

النشاط الحفزي
تكون الفلزات الإنتقالية عوامل حفازة جيدة سواء كانت متجانسة (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%AA%D8%AC%D8%A7%D9%86%D8% B3&action=edit&redlink=1) أو غير متجانسة (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%BA%D9%8A%D8%B1_%D9%85%D8%AA%D8 %AC%D8%A7%D9%86%D8%B3&action=edit&redlink=1) ، فمثلا الحديد (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AD%D8%AF%D9%8A%D8%AF) هو العامل الحفاز في عملية هابر (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D9%85%D9%84%D9%8A%D8%A9_%D9%87%D8%A7%D8%A8% D8%B1) . كما يستخدم النيكل أو البلاتين في عملية هدرجة الألكينات .
المركبات الملونة
يمكن للعين البشرية تمييز اللون خلال التردد المرئي للأشعة الإلكترومغناطيسية للطيف الإلكترومغناطيسي . ويكون هناك عديد من الألوان ناتجة من التغير في تركيب الضوء (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B6%D9%88%D8%A1) بعد إنعكاسه (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A5%D9%86%D8%B9%D9%83%D8%A7%D8% B3&action=edit&redlink=1) أو أمتصاصه (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A3%D9%85%D8%AA%D8%B5%D8%A7%D8% B5&action=edit&redlink=1) عند اصطدامه بأي مادة . ونظرا لأن لتركيب الفلزات الإنتقالية ، فغنها تكون مركبات وأيونات ملونه . كما أن اللون يتغير للعنصر الواحد خلال أيوناته المختلفة MnO</nowiki>4- ( المنجنيز في حالة التأكسد +7 ) مركب أرجواني اللون ، بينما Mn2+ لونه قرنفلى شاحب .
يمكن باستخدام تكون المركبات المعقدة تحديد اللون في العناصر الإنتقالية . وهذا نظرا لتأثير الليجندات (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%84%D9%8A%D8%AC%D9%86%D8%AF&action=edit&redlink=1) على المدار 3d . تقوم الليجندات بجذب بعض إلكترونات المدار 3d وتقسمهم إلى مجموعات أعلى وأقل في الطاقة . يمكن للإشعاع الإلكترومغناطيسي أن يلاحظ لو أن تردده يتناسب مع فرق الطاقة بين حالتي الطاقة الموجودتان في الذرة ( طبقا للمعادلة e=hf ) عندما يصطدم الضوء بذرة والتي يكون المدار 3d فيها منقسم ، يتم ترقية بعض الإلكترونات إلى مستوى طاقة أعلى . وبالتالى نظرا لأنه يمكن امتصاص عديد من ترددات الضوء فإنه ينتج من ذلك عديدي من الألوان في المركبات المعقدة .
يعتمد اللون في المركب المعقد على التالي وهكذا :

نوع أيون الفلز ، وبالتحديد عدد الإلكترونات في المدار d .
ترتيب الليجندات حول أيون الفلز
طبيعة الليجند الحيط بإيون الفلز . فكلما زذدات قوة الليجند كلما زادت فروق الطاقة بين مجموعتى 3d المنفصلتين .

المركب المعقد المتكون من المدار d في عنصر الزنك ( والذى لا يعتبر عنصر إنتقالي ) لا لون له ، نظرا لأن المدار 3d ممتلئ ، لا توجد إلكترنات قابلة للحركة لمستوى طاقة أعلى .