بوابة الثانوية العامة المصرية - سؤال ارجو الاجابة عليه

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 في الجدول الدوري، بما في ذلك الزنك والسكانديوم. وهذا يطابق تماما مجموعات الجدول الدوري من 3 إلى 12.

لتحديد أكثر يمكن أن ترجع للعناصر التي تكون على الأقل بها أيون شبه ممتلئ بالإلكترونات في التوزيع الإلكتروني لعناصر المستوى الفرعي d. وهذا يطابق تماما عناصر المستوى الفرعى d بدون الزنك والسكانديوم .

راجع أيضا العناصر الإنتقالية الداخلية ، وهذا اسم يطلق على أي من عناصر المستوى f .
لكل تفسير استخداماته وما يثبته. الأول بسيط وسهل التدوال. بينما تنبع خواص العناصر الانتقالية كمجموعة من قدرتها على المساهمة بإلكترونات تكافؤ المستوى الفرعى 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 . ففى كل دورة من الدورات الأربعة التي توجد فيها ، تمثل هذه العناصر إضافة ناجحة للإلكترونات في المدار d في الذرة . وعلى هذا فإن الفلزات الإنتقالية تمثل الحالة الإنتقالية بين عناصر المجموعة الثانية وعناصر المجموعة الثالثة عشر .
الشكل الإلكتروني
عناصر المجموعة الرئيسية 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 إلى الزنك يمتلئ المستوى الفرعى d . فيما عدا مجموعة النحاس ومجموعة الكروم توجد عناصر المستوى الفرعي d في الحالة الأرضية حيث يوجد فيها إلكترونان في المستوى الفرعى s . الشكل الإلكتروني لعناصر المستوى الفرعي d كالتالى : ns2(n-1)d1-10 حيث n هي رقم الكم الرئيسي .
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 شديد ، كثافة ، درجة حرارة غليان ودرجة انصهار عالية . وكما يوجد في كثير من الفلزات الإنتقالية ، فإن هذا يرجع إلى قدرة إلكترونات المدار d على إعادة التمركز . فالمواد الفلزية ، كلما زادت فيها الإلكترونات المشاركة بين النويات ، كلما كان الفلز أقوى .
ويوجد عدة خواص عامة للفلزات الإنتقالية :

يكونوا مركبات ملونة .
يمكن أن يكون لها أكثر من حالة تأكسد .
عوامل حفازة 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 ، والتي يتم وصفها في نظرية الحقل البللوري .

حالات التأكسد المختلفة
عند المقارنة مع عناصر المجموعة الثانية مثل الكالسيوم ، 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 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 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 .

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 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 مثل الكرومات والفانيدات والبيرمنجنات.

النشاط الحفزي
تكون الفلزات الإنتقالية عوامل حفازة جيدة سواء كانت متجانسة أو غير متجانسة ، فمثلا الحديد هو العامل الحفاز في عملية هابر . 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 بعد إنعكاسه أو أمتصاصه 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 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 .