3.4 ธาตุแทรนซิชัน
ธาตุอีกกลุ่มหนึ่งซึ่งอยู่ระหว่างธาตุหมู่ IIA และหมู่ IIIA ที่เรียกว่า
ธาตุแทรนซิชัน ประกอบด้วยธาตุหมู่ IB ถึงหมู่ VIIIB รวมทั้งกลุ่มแลนทาไนด์กับกลุ่มแอกทิไนด์ ดังรูป
3.4.1 สมบัติของธาตุแทรนซิชัน
ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติคล้ายคลึงกันทั้งในแนวนอนและแนวดิ่ง ซึ่งทุกธาตุต่างเป็นพวกโลหะ แต่มีความแตกต่างจากโลหะหมู่ IA และหมู่
IIA หลายประการดังนี้
1. ธาตุแทรนซิชัน เป็นโลหะซึ่งส่วนใหญ่มีจุดหลอมเหลว จุดเดือด และความหนาแน่นสูง
2. เวเลนต์อิเล็กตรอนของธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 เท่ากับ
2 ยกเว้นโครเมียม กับทองแดง
ซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1
3. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้ามานับจากระดับพลังงานของเวเลนซ์อิเล็กตรอน
ส่วนใหญ่มีจำนวนไม่เท่ากัน ส่วนของธาตุหมู่
IA และหมู่ IIA ในคาบเดียวกันมีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้ามาเท่ากับ 8
4. รัศมีอะตอมมีขนาดใกล้เคียงกันและมีแนวโน้มลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นตามคาบ
5. ความหนาแน่นมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามคาบ
6. ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติคล้ายคลึงกันตามคาบมากกว่าธาตุอื่นๆ ในตารางธาตุ
นอกจากสมบัติที่ธาตุแทรนซิชันแตกต่างจากโลหะหมู่ IA และหมู่
IIA แล้ว
ธาตุแทรนซิชันยังมีสมบัติพิเศษที่เด่นชัดอีกหลายประการ ดังนี้
1. โลหะแทรนซิชันเป็นตัวนำไฟฟ้าและนำความร้อนที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุในหมู่ IB คือ ทองแดง
เงิน และทอง
2. รัศมีอะตอมของธาตุแทรนซิชันโดยทั่วไปมีขนาดลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น
แต่รัศมีอะตอมของธาตุต่างๆ จากโครเมียม (Cr) ถึงทองแดง
(Cu) มีขนาดใกล้เคียงกันมาก
ทั้งนี้เนื่องจากแม้ว่าธาตุในแถวเดียวกันจะมีประจุในนิวเคลียสเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้หมอกอิเล็กตรอนเล็กลงก็ตาม
แต่อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยมีจำนวนมากขึ้นและมีแรงต้านกับการหดขนาดของหมอกอิเล็กตรอน
จึงทำให้ขนาดอะตอมของธาตุแทรนซิชันไม่ค่อยเปลี่ยนแปลงมากนัก และจะลดลงอย่างช้า ๆ เท่านั้น
3. พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 ที่เปลี่ยนแปลงอย่างไม่สม่ำเสมอเป็นผลจากการต้านกันระหว่างประจุของนิวเคลียสที่เพิ่มขึ้น
กับการเพิ่มอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย
4. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า
ยกเว้น IIIB และหมู่ IIB ซึ่งเกิดสารประกอบที่มีเลขออกซิเดชัน +3 และ +2 ตามลำดับ ส่วนธาตุแทรนซิชันอื่น ๆ
สามารถแสดงเลขออกซิเดชันร่วมกันเป็นอย่างน้อย
5. สารประกอบส่วนมากของธาตุแทรนซิชันมีสี (ยกเว้นหมู่ IIIB)
6. มีแนวโน้มเกิดสารประกอบเชิงซ้อน ได้ง่ายกว่าธาตุหมู่ IA และหมู่ IIA
ตารางแสดงสมบัติของธาตุแทรนซิชันเทียบกับธาตุหมู่
IA และ IIA
3.4.2 สารประกอบของธาตุแทรนซิชัน
สารเคมี เช่น KMnO4 และ CuSO4 เป็นสารประกอบของธาตุแทรนซิชัน
สารประกอบของธาตุในกลุ่มนี้แตกต่างจากสารประกอบของโลหะในกลุ่ม A อย่างไร จากการศึกษาสารประกอบของโครเมียมและแมงกานีสจะได้ดังนี้
ตาราง 3.7
สีของสารประกอบและไอออนของโครเมียมและแมงกานีสในน้ำ
*ไม่ละลายน้ำ
จากผลการทดลอง
ทำให้ทราบว่าโครเมียมและแมงกานีสมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า
นอกจากนี้สารประกอบของทั้งโครเมียมและแมงกานีสที่มีเลขออกซิเดชันแตกต่างกันจะมีสีแตกต่างกันด้วย
เช่นโครเมียมที่มีเลขออกซิเดชัน +2 และ +3 จะมีสีฟ้าและเขียวตามลำดับ ส่วนแมงกานีสที่มีเลขออกซิเดชัน+3 +6 และ +7 จะมีสีน้ำตาล
สีเขียว และสีม่วงแดงตามลำดับ
3.4.3
สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุแทรนซิชัน
สารประกอบของธาตุแทรนซิชันชนิดต่างๆ
เช่น KMnO_4ประกอบด้วยK^ +และMnO_4^ -ส่วนK_3 Fe(CN)_6 ประกอบด้วยK^ +และFe(CN)_6^ 3-ทั้งMnO_4^ -และFe(CN)_6^ 3-จัดเป็นไอออนเชิงซ้อนที่มีธาตุแทรนซิชันเป็นอะตอมกลางและยึดเหนี่ยวกับอะตอมหรือไอออนอื่นๆ
ที่มาล้อมรอบด้วยพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ เขียนแสดงได้ดังนี้
สารประกอบที่ประกอบด้วยไอออนเชิงซ้อนจัดเป็นสารประกอบเชิงซ้อน
ธาตุแทรนซิชันส่วนใหญ่จะเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อย
ธาตุแทรนซิชันส่วนใหญ่จะเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีต่างๆ กัน
ตารางแสดงสารประกอบเชิงซ้อนบางชนิดและไอออนองค์ประกอบ
สารประกอบเชิงซ้อน
|
ไอออนบวก
|
ไอออนลบ
|
สีของสารประกอบ
|
KMnO4
|
K+
|
[MnO4]-
|
ม่วงแดง
|
K2MnO4
|
K+
|
[MnO4]2-
|
เขียว
|
PbCrO4
|
Pb2+
|
[CrO4]2+
|
เหลือง
|
K3[Fe(CN)6]
|
K+
|
[Fe(CN)6]3-
|
ส้มแดง
|
Cu[(NH3)4SO4}]
|
[Cu(NH3)4]2+
|
[SO4]2-
|
คราม
|
Cu[(H2O)5SO4]
|
[Cu(H2O)5]2+
|
[SO4]2-
|
น้ำเงิน
|
VDO เรื่องธาตุแทรนซิชัน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น