ธาตุแทรนซิชัน (transition elements) ตามความหมายเดิม หมายถึง ธาตุที่เมื่ออยู่ในสภาพที่ไม่ว่าจะเป็นธาตุอิสระ หรือเป็นองค์ประกอบของสารประกอบ มีอิเล็กตรอนอยู่ไม่เต็มในระดับพลังงานย่อย d หรือ f
ธาตุแทรนซิชันตามความหมายใหม่ หมายถึง ธาตุที่ไอออนของมันอย่างน้อย 1 ไอออนมีอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย d ไม่ครบ
ถ้าจะถือว่าทุกธาตุที่อยู่ในหมู่ย่อย B เป็นธาตุแทรนซิชัน ก็พบว่ามีบางธาตุที่ไม่ได้เป็นไปตามนิยามใหม่ ธาตุเหล่านี้ได้แก่ Se และ Zn เป็นต้น ซึ่งมีโครงแบบอิเล็กตรอน ดังนี้
Se = 21 => [Ar] 3d1 4s2
Sc3+ = 18 => [Ar] หรือ 1s2 2s2 2p6 3s2 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 d เลย และไม่มีไอออนอื่นนอกจาก Sc3+ เพียงไอออนเดียว จึงไม่มีไอออนใดที่มีอิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานย่อย d ดังนั้นตามนิยามใหม่ Sc จึงไม่จัดเป็นธาตุแทรนซิชันอีกเช่นกัน ส่วน Cu และ Cu2+ ก็มีลักษณะคล้ายคลึงกันกับ Zn และ Zn2+ คือมีอิเล็กตรอนเต็มในระดับพลังงานย่อยในออร์บิทัล d แต่ Cu มีไอออนอีกไออออนหนึ่ง คือ Cu2+ ซึ่งมีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย d อยู่เพียง 9 อิเล็กตรอน จึงจัดเป็นธาตุแทรนซิชันได้ เพราะมีไอออนอย่างน้อย 1 ไอออนที่มีอิเล็กตรอนไม่ครบในระดับพลังงานย่อย d
เนื่องจากธาตุแทรนซิชันทุกธาตุเป็นโลหะ จึงเรียกธาตุแทรนซิชันว่า โลหะแทรนซิชัน ธาตุแทรนซิชันจำแนกออกเป็น 2 กลุ่ม คือ กลุ่ม d (d-block) และกลุ่ม f (f-block)
1. กลุ่ม d เป็นธาตุแทรนซิชันที่มีอิเล็กตรอนไม่ครบในระดับพลังงานย่อย d 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 Y ถึง Ag ซึ่งอะตอมหรือไอออนมีอิเล็กตรอน
ในออร์บิทัล 4d ไม่ครบ
3. อนุกรมแทรนซิชันที่ 3 (third transition series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ La ถึง Au ซึ่งอะตอมหรือไอออนมีอิเล็กตรอน
ในออร์บิทัล 4d ไม่ครบ
2. กลุ่ม f เป็นธาตุแทรนซิชันที่มีอิเล็กตรอนไม่ครบในระดับพลังงานย่อย f เรียกกลุ่มนี้ว่า ธาตุแทรนซิชันเฉื่อย อยู่ในสองแถวล่าง ดังนี้
2. อนุกรมแอกทิไนด์ (actinide series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ Th ถึง Lr ซึ่งมีการบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัล 5f
สมบัติทั่วไป
ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติทั่วไปดังนี้
1. ธาตุแทรนซิชันทุกธาตุเป็นโลหะ
2. สารประกอบของธาตุแทรนซิชันหลายชนิดเป็นสารพาราแมกเนติก คือ ถูกดึงดูดอย่างอ่อนๆ ด้วยแม่เหล็ก ในขณะที่ สารประกอบของธาตุกลุ่ม s และกลุ่ม p 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 d นำไปใช้ในการเปลี่ยนแปลง โยกย้ายตำแหน่งที่อยู่จากลักษณะหลฃนึ่งเป็นอีกลักษณะหนึ่ง หรือจากออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานหนึ่งไปสู่ออร์บิทัลที่มีระดับพลังงาน สูงกว่าในการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะมีอิเล็กตรอนอยู่ในออร์บิทัล d 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