Transcript Slide 1
303103 ธาตุทรานสิชนั ผศ. ดร. สมศักดิ์ ศิรไิ ชย ธาตุทรานสิชนั 1 303102 ธาตุทรานสิชนั 2 303102 ธาตุทรานสิชนั ธาตุท่มี ีการจัดเรียง electron ไม่เต็มใน d และ f orbital เรียกว่า ธาตุทรานสิชนั ยกเว้นบางธาตุ เช่น Zn, Cd, Hg แต่กจ็ ดั ไว้เป็ นธาตุทรานสิชนั เพราะอยู่ในกลุม่ เดียวกันกับธาตุ ทรานสิชนั และมีสมบัติ ใกล้เคียงกัน 3 303102 ธาตุทรานสิชนั การจัดเรียงอิเล็กตรอนของโลหะทรานสิชนั 4 303102 5 ธาตุทรานสิชนั การจัดเรียงอิเลคตรอนแตก ตางจากธาตุ ในกลุม ่ ่ s และ p ทีม ่ ี atomic number สูง กวา่ Ar อืน ่ เช่น K : [Ar] 4s13d0 Ca : [Ar] 4s23d0 พบวาในธาตุ ทรานสิ ชน ั เกิด ่ การสลับระดับพลังงาน ns กับ (n-1)d เนื่องจากผลของ ผลของอานาจทะลุทะลวง (Penetrating power) ตอ ่ 303102 6 ธาตุทรานสิชนั หลังจากธาตุ Ca ตอ ่ 4s orbital shielding effect จัดเรียง electron 30 แสดงไดดั ้ งนี้ พบวา่ penetration ่องจาก มีคาลดลงเนื ่ เพิม ่ มากขึน ้ การ ของธาตุท ี่ 21 ถึง Sc V Ti Cr Mn 3d14s2 3d24s2 3d34s2 303102 ธาตุทรานสิชนั Cr และ Cu จัด electron แตกตางจากธาตุ อน ื่ ๆ เนื่องจาก ่ ผลของการผลักกันของ electron คูใน s orbital ทาให้ electron ่ จัดตัวแบบ half filled ใน d orbital ของ Cr และ 7 303102 ธาตุทรานสิชนั ด้วยสมบัตโิ ลหะ ธาตุทรานสิชนั จึงสูญเสีย e– ได้งา่ ยเช่นเดียวกัน กับโลหะใน s -block และ p-block e– ใน s-orbital ถูก ionized ก่อน จึงพบว่า oxidation state 2+ เป็ นค่า oxidation ที่พบมากในธาตุทรานสิชนั 8 303102 9 ธาตุทรานสิชนั Oxidation State โดยทัว่ ไป โลหะทรานสิชนั มี เลขออกซิเดชันมากกว่าหนึ่ งค่า – ส่วนใหญ่มีเลขออกซิเดชัน +2 เนื่ องจากเสีย e– ใน sorbital – เลขออกซิเดชันมากกว่า 2 เกิดจากเสีย e– ใน dorbital และ s-orbital Figure 23.22 Oxidation states of the first transition series. The larger circles indicate the most common oxidation states 303102 ธาตุทรานสิชนั 10 303102 11 ธาตุทรานสิชนั การจัดหมู่ โดยทัว่ ไปใช้ oxidation state ค่าสูงสุดเป็ นเกณฑ์เทียบกับ group A พบว่ามีสารประกอบที่มีโครงสร้างใกล้เคียงกัน เช่น IV A CCl4,CO2 IV B TiCl4,TiO2 VA PO43–,POCl3 V B VO43–,V2O72– VI A SO42–,S2O72– VI B CrO42–, Cr2O72– VII A ClO4–,Cl2O7 VII B MnO4–, Mn2O7 IA NaCl,KCl I B AgCl II A CaCl2 II B ZnCl2 ยกเว้น หมู่ท่ี 8 ที่ไม่เหมือนกับ กลุม่ ก๊าซเฉื่ อย 303102 ธาตุทรานสิชนั ธาตุทรานสิชนั มีสมบัตทิ างเคมีแตกต่างกันมาก แต่มีสมบัตทิ ่เี หมือน กัน คือ • Oxidation state หลายค่า เช่น Fe, Fe+2, Fe+3 • เกิดสารเชิงซ้อนได้ดี • สารประกอบทรานสิชนั มักมีสี • มักมีสมบัตเิ ป็ นพาราแมกเนติก 12 303102 ธาตุทรานสิชนั 13 Figure 23.20 Radii of transition metals. The variation in the radius of transition metal atoms in closed packed metallic substances as a function of position in the periodic table 303102 ธาตุทรานสิชนั 14 Figure 23.4 Vertical trends in key properties within the transition elements. The trends are unlike those for the main-group elements in serval ways: A, The second and third members of a transition metal group are nearly the same size. B, EN increases down a transition group. C, IE1 are highest at the bottom of a transition group. D, Densities increase down a transition group because mass increases faster than volume 303102 ธาตุทรานสิชนั 15 303102 16 ธาตุทรานสิชนั การแยกธาตุทรานสิ ชน ่ ั จากแรดิ ่ บ ธาตุบริสุทธิเ์ ตรียมไดจากการรี ดวิ ซ ์ ไอออนของ ้ การรีดวิ ซยากขึ น ้ จากขวาไปซ้าย เปรียบเทียบก ์ จากสิ นแรได คของโลหะทีพ ่ บดังนี้ ่ จากยุ ้ Ag, Zn Prehistoric Cu, Zn Bronze Age ( 4000BC - Fe Ti, V, Cr, Zn Iron Age ( 1500BC - 1 Modern Age ( 1800AD - p 303102 ธาตุทรานสิชนั สิ นแรก ามาทาให้บริสุทธิด ์ วยวิ ธี ่ อนการน ่ ้ รีดก ั ชัน อาจตองเตรี ยมให้อยูในรู ปของ ้ ่ สารประกอบทีเ่ หมาะสมกอน เช่น ่ CuS ZnSหรือ NiS เปลีย ่ นเป็ น CuO ZnO และ NiO โดยการเผาในบรรยายกาศ ของO2 ตัวรีดวิ ซที ่ ิยมและมีราคาถูกคือ Carbon ์ น หรือ ก๊าซไฮโดรเจน ธาตุบางชนิดทีร่ ด ี วิ ซยากนิ ยมเปลีย ่ นเป็ น ์ 17 303102 ธาตุทรานสิชนั 18 303102 ธาตุทรานสิชนั 19 สารประกอบของธาตุทรานสิ ชน ั มีสมบัต ิ เป็ นแมเหล็ กและมีสี เช่น สี แดงของ ่ เลือดทีเ่ กิดจาก Fe+3/+2 สี ตางๆที ่ ่ เกิดขึน ้ ในอัญมณีก็เกิดจากมีธาตุทรานสิ ชันปนอยู่ เช่น น้าเงินจาก Fe+3 ใน ไพลิน สารประกอบของธาตุทรานสิ ชน ั มีมากกวา่ ธาตุรพ ี รีเซนเตตีฟ เพราะธาตุ ทรานสิ