العناصر الانتقالية

العناصر الانتقالية:
ذرات العناصر الانتقالية هي التي ينتهي تركيبها الإلكترون

بأحد الغلافين الفرعيين f أو d.
تكمن أهمية العناصر الانتقالية في تعدد استخدامها في مجالات الحياة المختلفة ويعتمد شيوع استخدامها على تنوع خصائصها الفيزيائية
الحديد Fe
يستخدم الحديد في صناعة الابواب والنوافذ وصناعة هياكل السيارات وفي اعمال البناء وغيرها
النحاس Cu
يستخدم النحاس في صناعة المجوهرات والسبائك .
التيتانيوم Ti
يتميز التيتانيوم بانخفاض كثافته وارتفاع درجة انصهاره ، فيستخدم في صناعة هياكل الطائرات والصواريخ .
* تستخدم عناصر مختلفة في صناعة السبائك التي تتكون من خلط عدد من العناصر المختلفة كالكروم والنيكل والوبالت والمنغنيز بالاضافة للحديد بنسب متفاوتة.
ومن اشهر هذه السبائك الفولاذ المقاوم للصدأ وكذلك سبيكة الكروم التي تستخدم في صناعة ملفات التسخين.
العناصر الانتقالية واهميتها في المجالات الكيمياء الصناعية
يستخدم النيكل Ni كعامل مساعد في عمليات تكرير النفط وهدرجة الزيوت ويستخدم عدد من العناصر الانتقالية كعوامل مساعدة في تنيط العديد من التفاعلات كاستخدام الحديد في تحفيز تفاعل تكوين الامونيا.
من أهم خصائص العناصر الانتقالية انها تكون ما يعرف بالايونات المعقدة التي ترتبط فيها احدى الذرات بعدد اكبر من الروابط المتوقع بالاعتماد على تكافؤها وعدد الالكترونات في كل من غلافيها الخارجي ns والداخلي d ( n-1 .
بعض الخصائص ( الحجم الذري )
حجوم ذرات العناصر الانتقالية متقاربة ولا تتغير بشكل كبير بالانتقال من السكاندويوم الى الخارصين في الدورة الرابعة ويعود ذلك الى انه بالانتقال من السكانديوم Sc الى الخارصين Zn تزداد شحنة النواة ويحتل الالكترون المضاف حيزاً في احد افلاك الغلاف الفرعي الداخلي 3d ويبقى التركيب الالكتروني للغلاف الخارجي ثبتا مما يزيد عدد الالكترونات التي تحجب تأثير شحنة النواة وبهذا فان الزيادة في شحنة النواة يقابلها زيادة في حجب الالكترونات الداخلية لهذه الشحنة فلا تزداد شحنة النواة الفاعلة بشكل كبير ولا يحدث تناقص كبير في حجوم هذه العناصر .
موقعها في الجدول الدوري :
تقع العناصر الانتقالية في وسط الجدول الدوري وتنقسم إلى:
العناصر الانتقالية الرئيسية:" هي مجموعة من العناصر التي ينتهي تركيبها الإلكتروني لمجال التكافؤ d،s وتتوزع في ثلاث متسلسلات يحتوي كل منها على عشرة عناصر" .
العناصر الانتقالية الداخلية:
" هي مجموعة من العناصر التي ينتهي تركيبها الإلكتروني لمجال التكافؤ d،f وتشمل سلسلتين تقع في الجزء السفلي من الجدول وتحوي كل منها 14 عنصرا تعرف بمتسلسلة اللانثانيدات ومتسلسلة الأكدينيدات
.المجموعة الأولى الفرعية ( 1B ):
فلزات العملة . " تستخدم في صك العملات "
علل : تستخدم عناصر المجموعة الأولى في صك العملات ؟
الخواص العامة لفلزات العملة :
مقاومتها للتآكل بفعل الجو1/
/ لها قابلية عالية للسحب 2والطرق
3/ توصيلها الجيد للحرارة والكهرباء علل : لأنها تنصهر عند درجة حرارة منخفضة نسبيا .
هذه العناصر تتخذ في بعض مركبتها عدد الأكسدة (+1) لسهولة فقد الإلكترون من المجال الخارجي .
علل : الذهب والفضة يكونان روابط تساهمية ؟
لان عنصري الذهب والفضة من العناصر الثقيلة فان الشحنة الموجبة في نواتيهما عالية ، ولذا يميلان إلى الاتحاد بالعناصر الأخرى بواسطة رابطة تساهمية .
ان النحاس في معظم مركباته يتخذ عدد الاكسدة (+2) والفضة (+1) والذهب (+3)
النحاس ( Copper ) cu :
يعرف على شكل الفلز الحر ، يدخل في كثير من الاستعمالات
استخلاص النحاس :
تصهر المواد الخام في أفران الحرق الذاتي ( للتخلص من اكبر كمية ممكنة من الكبريت ) وتخلط مع الفحم والسيلكا وعندما ترتفع درجة الحرارة إلى مافوق 450 ينفصل النحاس حسب المعادلة الكيميائية :
Cu2 S+ 2Cu2O 6Cu + SO2

والنحاس الناتج غير نقي ولإزالة الشوائب منه والحصول على الفلز النقي يتم تنقيته بعملية التحليل الكهربائي .

خواص النحاس :
الخواص الفيزيائية :
فلز معدني لونه أحمر في صورته النقية وسبائكه لها ألوان جذابة ، درجة انصهاره 1083م وبينما درجة غليانه 2595م ، يمتاز بقابليته العالية للتوصيل الحراري والكهربائي .
الخواص الكيميائية :
يتفاعل النحاس مع الهالوجينات (عناصر المجموعة 7أ )
مركبات النحاس :
ياخذ النحاس في املاحة أعداد أكسدة (+1 أو +2 )
1/ كبريتات النحاس الثنائي : CuSO4
اهم املاح النحاس نظرا لتعدد تطبيقاته العملية وتوفر وجودة في الطبيعة
H2SO4 + CuO CuSO4 + H2O
وكبريتات النحاس الثنائي مسحوق ابيض اللون في الحالة اللامائية
شديد الميل لامتصاص الرطوبة حيث يتحول لونه إلى الأزرق ويسمى كبريتات النحاس الثنائي المائي CuSo.5HO (الزاج الأزرق) عند تعريضه لدرجة حرارة تصل إلى 250 يتحول إلى كبريتات النحاس الثنائي اللامائي .
2/ اكاسيد النحاس :
أ - أكسيد النحاس الثنائي :CuO


ب - أكسيد النحاس الأحادي : Cu2O

الفضة : (Silver ) Ag

مركبات الفضة :
1/ نترات الفضة : ِAgNO3

تعد نترات الفضة من أشهر مركبات الفضة وهي ملح شفاف يحضر بإضافة حمض النيتروجين
Ag + 2HNO3 AgNO3 + NO2 + H2O
ونترات الفضة سهلة الذوبان في الماء

الذهب :

وجوده في الطبيعة :
يوجد في الطبيعة حرا على صورته الفلزية غير متحد بعناصر أخرى
استخلاص الذهب :
1/ بجرش الصخور الحاوية وغسلها بالماء حيث يذهب الزبد ويترسب الذهب ثقيلا
2/ بمعالجته إذا كان ضمن طبقة ترابية بمحلول سيايند الصوديوم ليكون محلول الذهب المعقد Na[Au(CN)4] الذي يختزل ذلك بالخارصين لاستخلاص الذهب
خواص الذهب الفيزيائية :
فلز اصفر لماع لين قابل للطرق والسحب ينصهر الذهب عند 1063 ودرجة غليانه 2809 وهو موصل جيد للحرارة و الكهرباء .
خواص الذهب الكيميائية :
يمتاز الذهب بقلة نشاطه الكيميائي فهو لايتاثر بالهواء ولابالحماض والقواعد والمحاليل الملحية ماعدا الماء الملكي الذي يذيب الذهب والماء الملكي مزيج من حمض الكلور وحمض النيتروجين
المجموعة الفرعية الثانية :
الحديد :
استخلاص الحديد :
يعتمد مبدأ تحضير الحديد في الصناعة على اختزاله من اكاسيده الذي يحترق متحولا إلى Co تتم العملية في الأفران اللافحة التي تتراوح درجة الحرارة فيها بين ( 400 – 1800 )
3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2
3Fe3O4 + CO 3FeO + CO2
3FeO + CO 2FeO + CO2

ولنسبة الكربون في الحديد أهمية بالغة في الصناعة
تعدين الحديد :
الحديد المتداول ثلاثة أنواع : الحديد الصب ( الزهر ) الحديد المطاوع ( اللين ) الحديد الصلب ( الفولاذ )
الخواص الكيميائية :
للحديد الزهر واللين والفولاذ صفات واحدة :
1/ تفاعله مع الهواء
لا يؤثر الهواء الجاف على الحديد في درجة حرارة عادية بينما إذا تركته في الهواء الرطب فترة طويلة تتشكل طبقة بنية اللون تسمى الصدأ ويتكون من أكسيد الحديد المائي (2Fe2O3 . 3H2O) وهيدروكسيد الحديد الثلاثي Fe(OH)3 وتمتاز هذه الطبقة بأنها تحمي الحديد من استمرار التآكل
2/ تفاعله مع الماء
اذا مررنا بخار الماء على الحديد المسخن الى درجة الاحمرار يتكون اكسيد الحديد المغناطيسي
Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2
3/ تفاعله مع اللافلزات
يحترق الحديد المسخن في الكلور مكونا كلوريد الحديد الثلاثي
2Fe +3Cl2 2FeCl3
واذا سخنت برادة الحديد مع الكبريت تكون كبريتيد الحديد الثنائي
Fe + S FeS
4/ تفاعلة مع الاحماض
يتفاعل كل من حمض الكلور وحمض الكبريت في درجة الحرارة العادية مع برادة الحديد
Fe + HCl FeCl2 + H2
مركبات الحديد :
1/ مركبات الحديد الثنائي
اكسيد الحديد الثنائي FeO
كبريتات الحديد الثنائيFeSO4
كلوريد الحديد الثنائي FeCl2
هيدروكسيد الحديد الثنائي Fe(OH)2
2/ مركبات الحديد الثلاثي
اكسيد الحديد الثلاثي Fe2O3
كلوريد الحديد الثلاثي Fe2Cl3
كبريتات الحديد الثلاثي Fe2(SO4)3‏