2.5 ธาตุแทรนซิชัน

ธาตุแทรนซิชัน  คือ  กลุ่มธาตุที่อยู่ระหว่างหมู่  IIA  กับ  IIIA ซึ่งก็คือธาตุหมู่  B ทั้งหมด  ประกอบด้วยหมู่ IB – VIIIB  รวมทั้ง อินเนอร์แทรนซิชัน  ได้แก่  กลุ่มแลนทาไนด์  และกลุ่มแอกทิไนด์

ธาตุแทรนซิชัน  เป็นธาตุที่ใช้อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย ในการเกิดพันธะ   ยกเว้นธาตุหมู่  2B  ที่ใช้อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย  s  ในการเกิดพันธะ

ธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 ได้แก่  Sc , Ti , V , Cr , Mn , Fe , Co , Ni , Cu , Zn

สมบัติของธาตุแทรนซิชัน

การจัดอิเล็กตรอนของธาตุแทรนซิชัน

การจัดอิเล็กตรอนของ  Cr  และ  Cu  (Electron configurations of Cr andCu)

สรุปได้ดังนี้

 1. ธาตุแทรนซิชันทุกธาตุเป็นโลหะ มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงเพราะมีพันธะโลหะ

 2.  ความหนาแน่นมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น

3.  มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด (valence e-) เท่ากับ  2  ยกเว้น  Cr  และ  Cu  เท่ากับ  1

4.  อิเล็กตรอนถัดจากวงนอกสุดเข้ามาหนึ่งระดับพลังงาน ไม่ครบ  18  ยกเว้น  Cu  และ  Zn

5.  มีเลขออกซิเดชันได้มากกว่า 1 ค่า  ยกเว้นหมู่  2B (Zn , Cd) เป็น  +2  ค่าเดียว  และหมู่  3B (Sc)   0  เป็น +3  ค่าเดียว  ดังตาราง

เลขออกซิเดชันของธาตุแทรนซิชัน

สารประกอบของธาตุแทรนซิชัน

               ธาตุแทรนซิชันสามารถทำปฏิกิริยาเกิดสารประกอบต่าง ๆ ได้หลายชนิด  เนื่องจากธาตุแทรนซิชันมีค่าเลขออกซิเดชันหลายค่า  และให้สีของสารประกอบแตกต่างกัน  เช่น  MnO2 มีสีดำ ,KMnO4  มีสีม่วงแดง  และ  K2MnO4  มีสีเขียว

และโดยทั่วไปธาตุแทรนซิชันสามารถเกิดสารประกอบเชิงซ้อน  และไอออนเชิงซ้อนได้ง่าย

 สีของสารประกอบของโครเมียมและแมงกานีสในน้ำ

*ไม่ละลายน้ำ

สารประกอบของธาตุแทรนซิชันแบ่งได้ 2 ประเภท คือ

1.  สารประกอบไอออนิก (ionic compounds)

ไอออนบวกของโลหะแทรนซิชัน + อโลหะไอออนลบหรือกลุ่มไอออนลบ

 เช่น      CuSO4    คอปเปอร์ (II) ซัลเฟต

FeCl2    ไอร์ออน (II)  คลอไรด์

 Fe2O3    ไอร์ออน (III)  ออกไซด์

2.  สารประกอบเชิงซ้อน (complex compounds)  คือ สารประกอบที่มีไอออนเชิงซ้อนเป็นองค์ประกอบ   มีลักษณะดังนี้

ไอออนเชิงซ้อนบวก + ไอออนลบ

หรือ    ไอออนบวก  +  ไอออนเชิงซ้อนลบ

หรือ    ไอออนเชิงซ้อนบวก  + ไอออนเชิงซ้อนลบ

เช่น     KMnO4    หรือ       K+      [MnO4] –  

ไอออนบวก     +    ไอออนเชิงซ้อนลบ    =    สารประกอบเชิงซ้อน

ไอออนเชิงซ้อน  ประกอบด้วยอะตอมหรือไอออนของโลหะแทรนซิชันทำหน้าที่เป็นธาตุอะตอมกลาง (central atom) โดยมีกลุ่มของไอออนหรือโมเลกุลที่เรียกว่า ลิแกนด์ (ligand) มาล้อมรอบอะตอมกลางด้วยพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์

 O             -

Mn

O       O      O

สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุแทรนซิชัน

* โลหะแทรนซิชันมีโครงสร้างทางอิเล็กตรอนที่แตกต่างไปจากโลหะหมู่ที่ IA และหมู่ IIA คือสามารถรวมกับไอออน  หรือหมู่ไอออน โมเลกุลหรือสารบางชนิดที่มีอิเล็กตรอนคู่ว่างอยู่ เกิดเป็นสารประกอบโคเวเลนต์ที่เรียกว่า สารประกอบโคออดิเนชันหรือสารประกอบเชิงซ้อน (Complex  Compound)

      สารประกอบเชิงซ้อน  คือ  สารประกอบที่มีไอออนเชิงซ้อนเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย  ส่วนมากเกิดกับ   ธาตุแทรนซิชัน  ไอออนเชิงซ้อน  คือ  สารที่เกิดจากไอออนลบ  (anions)  หรือโมเลกุลที่เป็นกลางไม่มีประจุจำนวนหนึ่ง  หรือมากกว่านั้นมาสร้างพันธะเคมีกับไอออนกลางของโลหะ  เช่น  Cu(NH3)42+, ไอออนเชิงซ้อนมี  2  ชนิดคือ  ไอออนเชิงซ้อนที่เป็นไอออนบวก  และไอออนลบ

อะตอมกลางหรือไอออนกลาง (Central  atom  ion)  คือ  อะตอมของธาตุที่อยู่แกนกลางของสารเชิงซ้อน  ส่วนมาก  ได้แก่  โลหะแทรนซิชัน

ลิแกนด์  คือ  ไอออนหรือโมเลกุลที่ล้อมรอบอะตอมกลางหรือไอออนกลาง  สารพวกนี้เป็นสารที่มีอะตอมของธาตุที่มีอิเล็กตรอนคู่อิสระอยู่  เช่น  F-, Br-, OH-, SCN-, S2-,CO, NH3, H2O  เป็นต้น

พันธะระหว่างลิแกนด์  และโลหะแทรนซิชันที่อยู่กลางในสารเชิงซ้อนเป็นพันธะโคเวเลนต์  และจำนวนลิแกนด์ที่ล้อมรอบโลหะแทรนซิชันที่อยู่กลาง  เรียกว่า  เลขโคออร์ดิเนชัน  และเลขโคออร์ดิเนชันเป็นเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของธาตุแทรนซิชัน  เลขออกซิเดชันของโลหะแทรนซิชัน  และชนิดของลิแกนด์ด้วย

สีของสารประกอบเชิงซ้อน

     การเรียกชื่อสารประกอบเชิงซ้อน

                                   ลิแกนด์เป็นไอออน                                  ลิแกนด์เป็นกลาง

อะตอมกลาง

Coordination Number

 

ที่มา:http://cms575.bps.in.th/group7/transition