الخواص العامة لعناصر السلسة الانتقالية الأولى

الخواص العامة لعناصر السلسلة الانتقالية الأولي

أولا : الكتلة الذرية :

تزداد تدريجيا بزيادة العدد الذرى    

علل : يشذ النيكل فى التدرج فى الكتلة الذرية عن ياقى عناصر السلسلة الانتقالية ؟؟.

ج : يرجع ذلك لوجود خمسة نظائر مستقرة للنيكل المتوسط الحسابى لها 58,7 U 

ثانيا : نصف القطر 

يلاحظ ان انصاف  الاقطار الذرية  لعناصر السلسلة الانتقالية الرئيسية الاولى  :

لا تتغير كثيرا عند الانتقال عبر السلسلة الانتقالية الاولى علل؟

علل :الثبات النسبى لنصف القطر من الكروم الى النحاس فى عناصر السلسلة الانتقالية الاولى

ج : يرجع ذلك الى عاملين متعاكسين هما  :

العامل الاول : هو زيادة الشحنة الفعالة للنواة  بزيادة العدد الذرى فيزداد قوة جذب النواة للإلكترونات و يعمل على نقص  نصف القطر

العامل الثانى : هو تزايد عدد إلكترونات المستوى الفرعى( 3d ) فتزداد قوى التنافر بينها و يعمل على زيادة نصف القطر  .الثبات النسبى لنصف القطر من الكروم الى النحاس

علل :إستخدام  عناصر السلسلة الإنتقالية الأولى فى صناعة السبائك  ؟؟

ج : بسبب الثبات النسبى فى أنصاف أقطارها   

ثالثا : الخاصية الفلزية 

علل: عناصر السلسلة الانتقالية تعتبر فلزات نموذجية

لأنها تتميز بـ :

• جميعا فلزات صلبة تمتاز باللمعان و البريق و جودة التوصيل الحرارى و الكهربى .
• لها درجات انصهار و غليان مرتفعة
• معظمها فلزات ذات كثافة عالية
• متباينة فى النشاط الكيميائى فالنحاس فلز محدود النشاط
• وبعضها متوسط النشاط مثل الحديد الذى يصدأ عند تعرضه للهواء الجوى  — 
• وبعضها شديد النشاط مثل السكانديوم  الذى يحل محل هيدروجين الماء بشده   .

علل :إرتفاع درجات غليان و إنصهار عناصر السلسلة  الإنتقالية الأولى  ؟؟

ج : بسبب الترابط القوى بين الذرات نتيجة إشتراك إلكترونات  ( 3d , 4s ) فى هذا الترابط

علل : معظم  عناصر السلسلة  الإنتقالية  الأولى  ذات كثافة عالية ؟؟

ج : لأن الحجم الذرى لهذه العناصر ثابت تقريبا و على ذلك فالعامل الذى يؤثر فى الزيادة التدريجية للكثافة هو زيادة الكتلة الذرية

رابعا : الخواص المغناطيسية

لاحظ  : كان لدراسة الخواص المغناطيسية الفضل الكبير فى فهم كيمياء  العناصر الانتقالية

أنواع الخواص  المغناطيسية

1-الخاصية البارامغناطيسية   2-الخاصية الدايا مغناطيسية

الخاصية البارامغناطيسية:هى انجذاب  المادة   نحو المجال المغناطيسى الخارجى نتيجة  وجود الكترونات مفردة 

تظهر هذة الخاصية فى الايونات أو الذرات أو الجزيئات التى يكون فيها أوربيتالات تشغلها إلكترونات مفردة ( علل )؟

حتى ينشأ عن غزل ( دوران ) الالكترون المفرد حول محوره  مجال مغناطيسى يتجاذب مع المجال المغناطيسى الخارجى 

تتناسب قوى الجذب المغناطيسى فى المواد البارامغناطيسية تناسب طرديا مع عدد الالكترونات المفردة

معظم  مركبات العناصر الانتقالية  مواد بارامغناطيسية

العزم المغناطيسى

هو عدد الالكترونات المفردة  فى المستوى الفرعى( d )

يمكن عن طريق قياس و تقدير العزوم المغناطيسية للمادة تحديد عدد الالكترونات المفردة و من ثم تحديد التركيب الالكترونى لأيون الفلز

الخاصية الدايا مغناطيسية 

تتنافر المادة مع المجال المغناطيسى نتيجة لوجود جميع إلكتروناتها فى حالة إزدواج 

تنشأ هذه الخاصية فى المواد التى تكون الالكترونات فى جميع أوربيتالاتها (d) فى حالة إزدواج فيكون عزمها المغناطيسيى يساوى صفراً ( علل )

لأن كل الكترونين مزدوجين يعملان فى اتجاهين متضادين

أى المواد الاتية ديامغناطيسية و ايها بارا مغناطيسية: ذرة الخارصين Zn ( d¹⁰), أيون النحاس II(d⁹) , كلوريد الحديد II ( d⁶)

تدريب:

رتب الكاتيونات الاتية تصاعديا ، حسب عزمها المغناطيسى 

FeCl₃ ,Cu₂Cl₂  Cr₂O₃

خامسا :النشاط  الحفزى 

علل : الفلزات الانتقالية عوامل حفز ميثالية  ؟؟.

ج : لأن إلكترونات المستويين  4s , 3d فى تكوين روابط بين الجزيئات المتفاعلة و ذرات سطح الفلز مما يؤدى إلى تركيز هذه المتفاعلات على سطح الحافز و إلى إضعاف الرابطة فى الجزيئات المتفاعلة مما يقلل طاقة التنشيط و يساعد على سرعة التفاعل  .

س : وضح بالرسم البيانى أثر MnO₂ كعامل حفز فى تفاعل انحلال H₂O₂  :

س : وضح بالمعادلات إستخدام  العناصر الانتقالية كعوامل حفازة   ؟؟.

 الحديد المجزأ فى تحضير غاز النشادر بطريقة (  هابر – بوش   )  :

خامس اكسيد الفانديوم كعامل حفازفى تحضير حمض الكبريتيك بطريقة التلامس :

سادساً: الأيونات  الملونة 

معظم مركبات العناصر الإنتقالية و محاليلها المائية ملونة

تفسير اللون فى المواد:

عند سقوط الضوء المرئى على المادة فإنها تمتص لون معين و تظهر باللون المتمم ( المنعكس ) له و هو الذى تراه به العين   .

اذا إمتصت المادة جميع ألوان الضوء المرئى( أبيض ) تظهر للعين سوداء .

اذا عكست المادة جميع الألوان الساقطة عليها و لم تمتص أيا منها تظهر للعين باللون الأبيض .

أزواج الألوان المتتامة:

أزرق – برتقالي

أخضر – أحمر

بنفسجي – أصفر

العلاقة بين ألوان أيونات العناصر الإنتقالية و تركيبها الالكترونى  :

1. اللون فى العناصر الإنتقالية يرجع الى الإمتلاءالجزئى للمستوى الفرعى(d^1-9 )أى وجود إلكترونات منفردة في أوربيتالات المستوى الفرعى( d ) 
2. 2-العناصر أو الأيونات التى تتميزبإحتوائها على أوربيتالاتd فارغة ( d⁰ ) أو ممتلئة تماما ( d¹⁰ )

تدريبات

1)علل لما يأتي تعليلاً علمياً مناسباً

1-يشذ الكروم والنحاس عن التركيب الالكتروني المتوقع 

2-يسهل تأكسد أيون الحديد II إلي أيون الحديد III بينما يصعب تأكسد أيون المنجنيز II إلي أيون المنجنيز III 

3-تتميز العناصر الانتقالية بتعدد حالات تأكسدها .

4-يعطي السكانديوم عدد التأكسد 3+ .

5-تعتبر فلزات العملة عناصر انتقالية .

6-لا تعتبر فلزات الخارصين والكادميوم والزئبق عناصر انتقالية .

7-جميع عناصر السلسلة الانتقالية الأولي فلزات نموذجية .

8-لا تقل أنصاف أقطار ذرات العماصر الانتقالية كثيراً بزيادة العدد الذري .

9-تزداد كثافة العناصر الانتقالية بزيادة العدد الذري .

10-درجات انصهار وغليان العناصر الانتقالية عالية .

11-معظم العناصر الانتقالية بارا مغناطيسية .

12-تتميز العناصر الانتقالية بتنوع ألوانها .

13-تري مركبات الكروم III باللون الأخضر .

14-العناصر الممثلة والنبيلة غير ملونة .

15-توجد عناصر في السلاسل الانتقالية غير ملونة .

16-تستخدم فلزات السلسلة الانتقالية كعوامل حفز .

17-الزيادة في جهد التأين الثاني في الصوديوم والثالث في الماغنسيوم والرابع في الألومنيوم كبيرة جداً .

18-يحل السكانديوم محل هيدروجين الماء بسهولة .

19- رغم أن الكتلة الذرية لعناصر السلسلة الانتقالية الأولي تزداد بزيادة العدد الذري إلا أن الكتلة الذرية للنيكل أقل من الكتلة الذرية للكوبلت رغم أن العدد الذري للنيكل أكبر 

20-تستخدم عناصر السلسلة الانتقالية الأولي في صناعة السباعة السبائك .

21-أيونات Zn⁺² , Cu⁺¹ , Sc⁺³ غير ملونة .

22-رؤية العين لمادة باللون الأسود .

23-ظهور مادة باللون الأصفر للعين .

24-تنجذب المادة البارا مغناطيسية نحو المجال المغناطيسي الخارجي .

25-العزم المغناطيسي للمواد الدايا مغناطيسية يساوي صفر .

2)أي المواد الآتية ديا مغناطيسي وأيها بارامغناطيسي   

 ذرة الخارصين- أيون النحاسII  -كلوريد الحديد II

 ثم رتب قيم العزم لهذه المواد تصاعدياً .

 3)أختر الإجابة الصحيحة :    

• 1-أحد الفلزات الانتقالية محدود النشاط الكيميائي …………….

 أ- الحديد   ب- النحاس  ج- السكانديوم

• 2-أحد الفلزات الانتقالية التالية متوسط النشاط ويصدأ عند تعرضه للهواء ………..
  أ- الحديد     ب- النحاس   ج- السكانديوم

• 3-إذا امتصت المادة اللون البنفسجي فإن اللون الذي تراه العين هو اللون ……….

 أ- أصفر  ب- برتقالي  ج- احمر

4-اذا امتصت المادة اللون الأزرق فإن اللون الذي تراه العين ………….

 أ- أصفر   ب- برتقالي  ج- احمر

5-إذا امتصت المادة اللون الأحمر فان اللون الذي تراه العين .…………

أ- أخضر ب- برتقالي  ج- احمر

6-أعلي عزم مغناطيسي لعنصر انتقالي يكون في الحالة ……………

 أ- 3d⁷   ب- 3d⁶    ج-3d⁵  

7-تنجذب جميع المركبات التالية مع المجال المغناطيسي الخارجي ، عدا …………

 أ- FeCl₃  ب- ZnCl₂  ج- CuSO₄

8-المركب FeCl₂ ………..

•  أ- بارامغناطيسي وملون ب- ديامغناطيسي وغير ملون

ج- بارامغناطيسي وغير ملون د- ديامغناطيسي وملون  

4)قارن بين كل من :    

• المادة البارامغناطيسية والمادة الدايا مغناطيسية .

• الخاصية البارامغناطيسية والخاصية الدايامغناطيسية .

5) رتب كاتيونات المركبات الآتية تصاعدياً حسب عزمها المغناطيسي :    

( FeCl₃ – Cu₂Cl₂ – Cr₂O₃ – TiO₂ )

6) وضح بالمعادلات الكيميائية كل من :

1-تحضير النشادر بطريقة هابر – بوش .

2-تحضير حمض النيتريك بطريقة التلامس .

الأختبار التمهيدي