التراكيب الإلكترونية وحالات التأكسد ومن يُعدّ عنصرًا انتقاليًّا

حين تصبح ذرة من السلسلة الأولى أيونًا يغادرها إلكترونا ⁦4s⁩ أولًا، ولذلك توجد حالة ⁦+2⁩ في كل العناصر إلا الاسكانديوم الذي يستقر عند ⁦+3⁩. أما الحالات الأعلى فتأخذ إلكترونات من ⁦3d⁩ أيضًا. وترتفع أعلى حالة من ⁦+3⁩ عند ⁦Sc⁩ إلى ⁦+7⁩ عند ⁦Mn⁩ حيث تساوي رقم المجموعة، ثم تنخفض: الحديد عادة ⁦+2⁩ أو ⁦+3⁩، والكوبلت والنيكل ⁦+2⁩، والنحاس ⁦+1⁩ أو ⁦+2⁩، والخارصين ⁦+2⁩ فقط. فلماذا هذا التعدد؟ لأن إلكترونات ⁦4s⁩ و⁦3d⁩ متقاربة الطاقة، فانتزاع الإلكترون التالي يكلّف أكثر قليلًا من السابق وتتزايد طاقات التأين المتتالية تدريجيًّا. أما في الصوديوم فيأتي الإلكترون الثاني من غلاف داخلي وتقفز الطاقة من نحو 500 إلى نحو ⁦4560 kJ/mol⁩، فلا يوجد للصوديوم إلا ⁦+1⁩. وللمستوى نصف الممتلئ أثر آخر. ⁦Fe²⁺⁩ هو ⁦3d⁶⁩؛ وانتزاع إلكترون آخر يعطي ⁦Fe³⁺⁩ أي ⁦3d⁵⁩ نصف الممتلئ، فيتأكسد الحديد (II) بسهولة (وفي الهواء تتحول مركبات الحديد (II) ببطء إلى حديد (III)). أما ⁦Mn²⁺⁩ فهو ⁦3d⁵⁩ أصلًا؛ وتكوين ⁦Mn³⁺⁩ (⁦3d⁴⁩) يهدم الترتيب نصف الممتلئ، فيقاوم المنجنيز (II) التأكسد. وتتكون الأيونات بانتزاع إلكترونات ⁦4s⁩ قبل ⁦3d⁩.