Tinkerbell Pink Glitter Wings

วันศุกร์ที่ 23 ตุลาคม พ.ศ. 2563

ธาตุแทรนซิชัน

             ธาตุแทรนซิชัน (transition elements) ตามความหมายเดิม หมายถึง ธาตุที่เมื่ออยู่ในสภาพที่ไม่ว่าจะเป็นธาตุอิสระ หรือเป็นองค์ประกอบของสารประกอบ มีอิเล็กตรอนอยู่ไม่เต็มในระดับพลังงานย่อย หรือ f

                ธาตุแทรนซิชันตามความหมายใหม่ หมายถึง ธาตุที่ไอออนของมันอย่างน้อย 1 ไอออนมีอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย ไม่ครบ

                ถ้าจะถือว่าทุกธาตุที่อยู่ในหมู่ย่อย เป็นธาตุแทรนซิชัน ก็พบว่ามีบางธาตุที่ไม่ได้เป็นไปตามนิยามใหม่ ธาตุเหล่านี้ได้แก่ Se และ Zn เป็นต้น ซึ่งมีโครงแบบอิเล็กตรอน ดังนี้

 

                Se           =    21   =>   [Ar] 3d1  4s2

                Sc3+         =    18   =>   [Ar]   หรือ 1s 2s2  2p6  3s 3p6

   Zn          =    30   =>   [Ar] 3d10  4s2   

   Zn2+        =    28   =>   [Ar] 3d10

 

สำหรับ Cu มีโครงแบบเรียงอิเล็กตรอน ดังนี้

Cu           =    29   =>   [Ar] 3d10  4s1

Cu+         =    28   =>   [Ar] 3d10 

Cu2+        =    27   =>   [Ar] 3d9

               

                จะเห็นได้ว่า Sc เมื่ออยู่ในสภาพเป็นไอออน ไม่มีอิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานย่อย เลย และไม่มีไอออนอื่นนอกจาก Sc3+ เพียงไอออนเดียว จึงไม่มีไอออนใดที่มีอิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานย่อย ดังนั้นตามนิยามใหม่ Sc จึงไม่จัดเป็นธาตุแทรนซิชันอีกเช่นกัน ส่วน Cu และ Cu2+ ก็มีลักษณะคล้ายคลึงกันกับ Zn และ Zn2+ คือมีอิเล็กตรอนเต็มในระดับพลังงานย่อยในออร์บิทัล แต่ Cu มีไอออนอีกไออออนหนึ่ง คือ Cu2+ ซึ่งมีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย อยู่เพียง อิเล็กตรอน จึงจัดเป็นธาตุแทรนซิชันได้ เพราะมีไอออนอย่างน้อย ไอออนที่มีอิเล็กตรอนไม่ครบในระดับพลังงานย่อย d

 

                เนื่องจากธาตุแทรนซิชันทุกธาตุเป็นโลหะ จึงเรียกธาตุแทรนซิชันว่า โลหะแทรนซิชัน ธาตุแทรนซิชันจำแนกออกเป็น 2 กลุ่ม คือ กลุ่ม d (d-block) และกลุ่ม f (f-block)

 

                1. กลุ่ม เป็นธาตุแทรนซิชันที่มีอิเล็กตรอนไม่ครบในระดับพลังงานย่อย เรียกกลุ่มนี้ว่า ธาตุแทรนซิชันหลัก ธาตุกลุ่มนี้อยู่ระหว่าง

หมู่ IIA และ IIIA มี 3 คาบ ดังนี้

                                1. อนุกรมแทรนซิชันที่ 1 (first transition series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ Sc ถึง Cu ซึ่งอะตอมหรือไอออนมีอิเล็กตรอน

ในออร์บิทัล 4d ไม่ครบ

                                2. อนุกรมแทรนซิชันที่ 2 (second transition series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ ถึง Ag ซึ่งอะตอมหรือไอออนมีอิเล็กตรอน

ในออร์บิทัล 4d ไม่ครบ

                                3. อนุกรมแทรนซิชันที่ 3 (third transition series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ La ถึง Au ซึ่งอะตอมหรือไอออนมีอิเล็กตรอน

ในออร์บิทัล 4d ไม่ครบ

 

                2. กลุ่ม เป็นธาตุแทรนซิชันที่มีอิเล็กตรอนไม่ครบในระดับพลังงานย่อย เรียกกลุ่มนี้ว่า ธาตุแทรนซิชันเฉื่อย อยู่ในสองแถวล่าง ดังนี้

                                1. อนุกรมแลนทาไนด์ (lanthanide series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ Ce ถึง Lu ซึ่งมีการบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัล 4f

                                2. อนุกรมแอกทิไนด์ (actinide series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ Th ถึง Lr ซึ่งมีการบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัล 5f

 สมบัติทั่วไป

                ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติทั่วไปดังนี้

1. ธาตุแทรนซิชันทุกธาตุเป็นโลหะ

2. สารประกอบของธาตุแทรนซิชันหลายชนิดเป็นสารพาราแมกเนติก คือ ถูกดึงดูดอย่างอ่อนๆ ด้วยแม่เหล็ก ในขณะที่                                                   สารประกอบของธาตุกลุ่ม และกลุ่ม เกือบทั้งหมดไม่มีสมบัตินี้ เพราะไม่มีอิเล็กตรอนเดี่ยว นอกจากนี้ธาตุอิสระบางตัวยัง                                                         ทำให้เป็นแม่เหล็กได้ เช่น เหล็กโคบอลต์ เป็นต้น ดังตารางที่ 8.2 แสดงค่าของแมกเนติกโมเมนต์ที่ได้จากการทดลอง

3. สารประกอบของธาตุแทรนซิชันส่วนใหญ่มีสี เพราะไอออนของธาตุแทรนซิชันเหล่านั้นมีสี ดังตารางที่ 8.3                                                                  ดังได้กล่าวมาแล้วว่าการเกิดสีของสารเนื่องมาจากสารนั้นดูดกลืนแสงที่ตามองเห็นไว้จำนวนหนึ่ง หรือที่ช่วงความยาวคลื่นหนึ่ง                                                 แสงส่วนที่เหลือจากการดูดกลืนจะปรากฏเป็นสีที่เข้าสู่ตา หรือที่ตามองเห็น ตัวอย่างเช่น ถ้าสารดูดกลืนแสงสีม่วง ซึ่งมีความยาวคลื่น                                               450 nm แสงที่ตามองเห็นคือ สีเหลืองแกมเขียว การดูดกลืนแสงเกิดจากอิเล็กตรอนโดยเฉพาะในออร์บิทัล นำไปใช้ในการเปลี่ยนแปลง                                  โยกย้ายตำแหน่งที่อยู่จากลักษณะหลฃนึ่งเป็นอีกลักษณะหนึ่ง หรือจากออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานหนึ่งไปสู่ออร์บิทัลที่มีระดับพลังงาน                                           สูงกว่าในการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะมีอิเล็กตรอนอยู่ในออร์บิทัล ไม่เต็ม หรือไม่ครบ 10 การทีสีไม่ปรากฏสี แสดงว่าสารไม่ได้ดูดกลืนแสง                                ในช่วงที่ตามองเห็น ไปดูดกลืนแสงในช่วงความยาวอื่นที่ตารับไม่ได้ เช่น แสงอินฟราเรด หรือแสดงว่าสารนั้นมีอิเล็กตรอนอยู่เต็มในออร์บิทัล d                           หรือไม่มีเลย

4. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ถ้าสารประกอบใดมีธาตุแทรนซิชันเป็นองค์ประกอบ และธาตุเหล่านี้อยู่ในสภาพที่มีเลขออกซิเดชัน                                   ค่าที่ไม่เสถียร สารประกอบนั้นจะเกิดการเปลี่ยนแปลง คือ เกิดปฏิกิริยาทำให้ธาตุแทรนซิชันนั้นมีเลขออกซิเดชันที่เสถียร เช่น Mn ใน KMnO4                               มีเลขออกซิเดชัน +7 แต่เลขออกซิเดชันที่เสถียรของ Mn คือ +2 สารนี้จึงถูกรีดิวซ์ได้ง่าย หรือเป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดี เพื่อให้มีเลขออกซิเดชันเป็น                              +2 หรือโครเมตไอออน (CrO42-และไดโครเมตไอออน (Cr2O72-เลขออกซิเดชันของ Cr เป็น +6 แต่ค่าที่เสถียรคือ +3 ส่วนสารประกอบ                                          ของ Fe ที่มีเลขออกซิเดชัน +2 เช่น FeSO4 ถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย หรือเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดี เพื่อให้มีเลขออกซิเดชันเป็น +3 ซึ่งเป็นค่าที่เสถียร

 5. นำไฟฟ้า และนำความร้อนได้ดี

 


ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

ข้อสอบ2

1. แบบจําลองอะตอมของ Dalton ได้มาได้อย่างไ ร ก. การเสนอความคิด  ข. การใช้หลักตรรกศาสตร์  ค. การทดลอง  ง. การทําแบบสอบถามนักวิทยาศาสตร์อื่น ๆ...