𝙲𝚑𝚎𝚖𝚒𝚜𝚝𝚛𝚢: 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 -

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