ธาตุแทรนซิชัน (transition element) หมายถึง ธาตุหมู่ B ที่อยู่ระหว่างหมู่ธาตุ IIA และ IIIA โดยธาตุแทรนซิชันมีอิเล็กตรอนบรรจุใน d หรือ f-ออร์บิทัลไม่เต็ม ได้แก่ ธาตุ d และกลุ่ม f ในตารางธาตุ ธาตุแทรนซิชันมีการแบ่งเป็นหมู่ได้ 8 หมู่เช่นเดียวกันธาตุ A เริ่มจากหมู่ IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB และ IIB ธาตุหมู่ IIB (Zn, Cd, Hg) มีอิเล็กตรอนบรรจุเต็มใน d-ออร์บิทัล
1. ธาตุแทรนซิชันหลัก (main transition) คือ ธาตุแทรนซิชันที่มีการบรรจุอิเล็กตรอนใน d-ออร์บิทัล
2. ธาตุแทรนซิชันชั้นใน (inner transition) คือ ธาตุแทรนซิชันที่มีการบรรจุอิเล็กตรอนที่ f-ออร์บิทัล
สมบัติของธาตุแทรนซิชัน สมบัติของธาตุแทรนซิชันสรุปได้ดังนี้
1. มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 ยกเว้นธาตุ Cr และ Cu มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1 โดยการบรรจุอิเล็กตรอนในสองระดับ พลังงานสุดท้ายควรเป็น 4s23d4 และ 4s23d9 ตามลำดับ แต่ปรากฏว่าเป็น 4s13d5 และ 4s13d10 เพราะการบรรจุอิเล็กตรอนแบบหลังจะทำให้อิเล็กตรอนใน s-ออร์บิทัลเป็นแบบการบรรจุครึ่ง ส่วนใน d-ออร์บิทัลของ Cr เป็นการบรรจุครึ่ง และในd-ออร์บิทัลของ Cu เป็นแบบการบรรจุเต็ม ซึ่งจะทำให้อะตอมมีความเสถียรมากกว่า2. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลัก (n) ถัดจากเวเลนซ์อิเล็กตรอนเข้าไป จะมีจำนวนไม่เท่ากัน3. มีสมบัติเป็นโลหะ เป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี โดย Ag เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดีที่สุด ส่วน Fe, Co, Ni แสดงสมบัติเป็นแม่เหล็กได้ เมื่อวางไว้ในสนามแม่เหล็กเป็นเวลานาน
สารประกอบของธาตุแทรนซิชัน
ธาตุแทรนซิชันทำปฏิกิริยาโดยตรงกับอโลหะ แต่ปฏิกิริยาไม่รุนแรงเหมือนธาตุหมู่ IA และ IIA และสารประกอบที่เกิดขึ้นมีลักษณะของสารประกอบโคเวเลนต์แฝงอยู่มาก
สารประกอบของธาตุแทรนซิชันมีสีต่างกัน ขึ้นอยู่กับ
1. เลขออกซิเดชันของธาตุแทรนซิชัน2. ชนิดของไอออนลบหรือโมเลกุลที่มาสร้างพันธะล้อมรอบอะตอมของธาตุแทรนซิชัน
การที่สารประกอบของธาตุแทรนซิชันมีสีต่างๆกัน เนื่องจากอิเล็กตรอนใน 3d-ออร์บิทัลซึ่งอยู่ในระดับพื้นฐาน (ground state) ได้รับพลังงาน จึงทำให้เปลี่ยนจากระดับพลังงานต่ำไปสู่ระดับพลังงานที่สูงกว่า (excited state) และจะมีสีต่างๆ ตามความถี่ของแสงที่ดูดกลืนเข้าไป
1. สารประกอบของธาตุโครเมียม (Cr)
จากการทดลอง เมื่อนำสารละลาย K2Cr2O7 ซึ่งมีสีส้มมาเติม H2SO4 ลงไปแล้วเขย่า จะได้สารละลายสีเขียวและมีฟองก๊าซเกิดขึ้น อธิบายได้ว่า สารละลาย K2Cr2O7 มีสีส้มซึ่งเกิดจากสีของ Cr2O2-7 โดย Crมีเลขออกซิเดชัน +6 เมื่อเติม H2SO4 ลงไป จะได้สารละลายสีเขียวของ Cr3+ โดยเลขออกซิเดชันของ Cr เปลี่ยนจาก+6 เป็น +3 และก๊าซที่เกิดขึ้นคือO2เขียนเป็นสมการแสดงปฏิกิริยาได้ดังนี้
Cr2O2-7 (aq) + 3H2O2(aq) + 8H + (aq) ---------> Cr3+(aq) + 7H2O(l) + 3O2(g)
(สีส้ม) (สีเขียว)
2. สารประกอบของธาตุแมงกานิส (Mn)
จากการทดลอง เมื่อนำเม็ด NaOH มาเผารวมกับ MnO2 (ผงสีดำ) จนหลอมเหลวรวมกันทิ้งให้เย็นแล้วเติมน้ำจะได้สารละลายสีเขียว รินเฉพาะสารละลายสีเขียวมาเติมสารละลายH2SO4 ลงไป สีของสารละลายจะเปลี่ยนไปเป็นสีม่วงแดง เมื่อเติมสารละลาย Na2S ลงไปทีละหยด จะได้ตะกอนสีขาวขุ่น และสีสารละลายสีม่วงแดงจะจางลงเรื่อยๆ จนไม่มีสี นำสารละลายเติมสารละลาย NaOH จะเกิดตะกอนเบาสีน้ำตาลอ่อน ซึ่งเมื่อตั้งทิ้งไว้สีจะเข้มขึ้น
สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุแทรนซิชัน
สารประกอบของธาตุแทรนซิชันชนิดต่างๆ เช่น
KMnO4 ประกอบด้วย K+ และ MnO4- ส่วน K3Fe(CN)6 ประกอบด้วย K+ และ Fe(CN)63- ทั้ง MnO4- และ Fe(CN)63- จัดเป็นไอออนเชิงซ้อนที่มาตุแทรนซิชันเป็นอะตอมกลางและยึดเหนี่ยวกับอะตอมหรือไอออนอื่นๆ ที่มาล้อมรอบด้วยพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์สารประกอบที่ประกอบด้วยไอออนเชิงซ้อนจัดเป็นสารประอบเชิงซ้อน ธาตุแทรนซิชันส่วนใหญ่จะเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีต่างๆ จากการทดลองเมื่อเติมสารละลายแอมโมเนียเข้มข้นลงในสารละลายคอปเปอร์(II) ซัลเฟต จะเกิดตะกอนสีครามของเตตระแอมมีนคอปเปอร์ (II)ซัลเฟตมอนอไฮเดรต โดยมีสูตรเป็น Cu(NH3)4SO4*H2O ซึ่งแตกต่างจากสารตั้งต้นที่มีสีฟ้าเมื่อเก็บผลึกของ Cu(NH3)4SO4*H2O ไว้ 1 คืน สีของผลึกจะเปลี่ยนเป็นสีเขียวแกมฟ้า เนื่องจากผลึกนี้สลายตัวให้น้ำและแอมโมเนียออกมาอย่างละ 1 โมเลกุลเกิดเป็นCu(NH3)3SO4
ถ้าพิจารณาเลขออกซิเดชันของทองแดงในสารประกอบทั้งสามชนิดจะพบว่ามีค่า +2 เท่ากัน แต่ชนิดและจำนวนโมเลกุลของสารที่มาล้อมรอบคอปเปอร์ (II) ไอออนแตกต่างกัน จากข้อมูลให้มีความรู้ว่าธาตุแทรนซิชันชนิดหนึ่งๆ อาจเกิดเป็นสารประกอบที่มาตุองค์ประกอบเหมือนกันได้มากกว่าหนึ่งชนิด สารประกอบแต่ละชนิดมีสีแตกต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับเลขออกซิเดชันของธาตุแทรนซิชัน ชนิดและจำนวนโมเลกุลหรือไอออนที่ล้อมรอบธาตุแทรนซิชันนั้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น