☰ Year plan · Chemistry (Arabic)

التراكيب الإلكترونية وحالات التأكسد ومن يُعدّ عنصرًا انتقاليًّا

Week 2 · Chapter 1 (B): electron configurations of the first series with the chromium and copper exceptions, oxidation states (why iron(II) oxidises easily and manganese(II) does not), the definition of a transition element, coinage metals in and zinc, cadmium and mercury out · 3 lessons
3

من يُعدّ عنصرًا انتقاليًا

Chemistry Sec 3 Term 1, Chapter 1: pp. 8–11
الهدفاذكر اختبار العنصر الانتقالي وطبّقه على النحاس والذهب والخارصين والكادميوم والزئبق.
كلمات جديدة
العنصر الانتقالي · عنصر في ذرته أو في أحد أيوناته الشائعة على الأقل مستوى فرعي ⁦d⁩ ممتلئ جزئيًّاممتلئ جزئيًّا · بعض الأماكن العشرة في المستوى الفرعي مشغول لا كلها: من 1 إلى 9 إلكترونات ⁦d⁩فلزات العملة · النحاس والفضة والذهب (المجموعة ⁦IB⁩)، تُستعمل في العملات والحلي
الشرح

يستعمل الكيميائيون اختبارًا لا موضع العنصر في الجدول وحده: العنصر انتقالي إذا كانت ذرته، أو أحد أيوناته الشائعة على الأقل، فيها مستوى فرعي ⁦d⁩ ممتلئ جزئيًّا (من 1 إلى 9 إلكترونات ⁦d⁩). طبّقه. الحديد: الذرة ⁦3d⁶⁩ فهو انتقالي. الاسكانديوم: الذرة ⁦3d¹⁩ فهو انتقالي وإن خلا ⁦Sc³⁺⁩ من إلكترونات ⁦d⁩؛ فحالة واحدة تكفي. النحاس: الذرة ⁦3d¹⁰⁩ ممتلئة، لكن ⁦Cu²⁺⁩ هو ⁦3d⁹⁩ ممتلئ جزئيًّا، فالنحاس انتقالي. الذهب: ⁦Au³⁺⁩ هو ⁦5d⁸⁩ فالذهب انتقالي. الخارصين: الذرة ⁦3d¹⁰⁩ وأيونه الشائع الوحيد ⁦Zn²⁺⁩ هو ⁦3d¹⁰⁩ أيضًا، فالخارصين في الفئة ⁦d⁩ لكنه ليس عنصرًا انتقاليًّا؛ وكذلك الكادميوم والزئبق. أما الفضة فحالة حدّية: ⁦Ag⁺⁩ هو ⁦4d¹⁰⁩، ولا يجعلها انتقالية إلا ⁦Ag²⁺⁩ النادر (⁦4d⁹⁩)، ولذلك تعالجها المقررات بحذر (معلومة إضافية). فالفئة ⁦d⁩ والعناصر الانتقالية مجموعتان متقاربتان جدًّا لكنهما ليستا متطابقتين.

العنصرإلكترونات ⁦d⁩ في الذرةالأيون الشائعهل هو انتقالي؟
⁦Fe⁩⁦3d⁶⁩⁦Fe²⁺⁩ ⁦3d⁶⁩نعم
⁦Cu⁩⁦3d¹⁰⁩⁦Cu²⁺⁩ ⁦3d⁹⁩نعم
⁦Zn⁩⁦3d¹⁰⁩⁦Zn²⁺⁩ ⁦3d¹⁰⁩لا
⁦Sc⁩⁦3d¹⁩⁦Sc³⁺⁩ بلا ⁦d⁩نعم
أمثلة محلولة
الكادميوم ⁦(Z = 48)⁩ هو ⁦[Kr] 4d¹⁰ 5s²⁩ ولا يكوّن إلا ⁦Cd²⁺⁩ وهو ⁦4d¹⁰⁩. في الذرة مستوى ⁦d⁩ ممتلئ وفي الأيون كذلك، فالكادميوم ليس عنصرًا انتقاليًّا مثل الخارصين فوقه في العمود نفسه.
الجسيمإلكترونات ⁦d⁩ممتلئ جزئيًّا؟
ذرة ⁦Au⁩⁦5d¹⁰⁩لا
⁦Au³⁺⁩⁦5d⁸⁩نعم
الذهب ⁦[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹⁩. مستوى ⁦5d⁩ في الذرة ممتلئ، فانظر إلى الأيونات: ⁦Au³⁺⁩ هو ⁦5d⁸⁩ ممتلئ جزئيًّا. فالذهب يجتاز الاختبار، ولهذا يُصنَّف مع النحاس عنصرًا انتقاليًّا.
التيتانيوم ⁦Z = 22⁩. الذرة ⁦[Ar] 3d² 4s²⁩ ممتلئة جزئيًّا، فيُجتاز الاختبار فورًا. ولا يهم أن ⁦Ti⁴⁺⁩ هو ⁦[Ar]⁩ بلا إلكترونات ⁦d⁩: فالتعريف يطلب الذرة أو أيونًا واحدًا على الأقل.
نشاط الفصل

لعبة فرز بالبطاقات. اكتب على اثنتي عشرة بطاقة: ⁦Sc, Ti, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ca, Ga, Cd, Au, Hg⁩. وعلى ظهر كل بطاقة إلكترونات ⁦d⁩ في الذرة وفي الأيون الشائع (استعن بالدرس وبجدول دوري وبقواعد الأسبوع). اخلط البطاقات ووزّعها وافرزها كومتين: عناصر انتقالية وغير انتقالية. ثم كدّس العملات إلكترونات في خمسة صناديق لتمثّل ⁦Cu⁩ و⁦Cu²⁺⁩ وتحقق أن أحدهما ممتلئ جزئيًّا.

تدرّب
1
الزئبق ⁦[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²⁩ ويكوّن ⁦Hg²⁺⁩ (⁦5d¹⁰⁩). هل هو عنصر انتقالي؟
2
لماذا الكالسيوم ليس عنصرًا انتقاليًّا مع أنه يسبق الفئة ⁦d⁩ مباشرة؟
3
يكوّن النيكل ⁦Ni²⁺⁩. اكتب تركيب ⁦d⁩ للأيون وقرّر هل يدعم كون النيكل عنصرًا انتقاليًّا.
4
أي الأيونين يجعل النحاس عنصرًا انتقاليًّا، ⁦Cu⁺⁩ أم ⁦Cu²⁺⁩، ولماذا؟