นักเรียนได้ศึกษาสมบัติบางประการของธาตุหมู่ A มาแล้ว ต่อไปจะได้ศึกษาธาตุอีกกลุ่มหนึ่ง ซึ่งอยู่ระหว่างธาตุหมู่ IIA และหมู่ IIIA ที่เรียกว่า ธาตุแทรนซิชัน ประกอบด้วยธาตุหมู่ IB ถึงหมู่ VIIIB รวมทั้งกลุ่มธาตุแลนทานอยด์กับกลุ่มธาตุแอกทินอยด์ ดังรูป 2.29
 |
| รูป 2.29 ธาตุแทรนซิชัน |
ธาตุแทรนซิชันเหล่านี้มีอยู่ทั้งในธรรมชาติและได้จากการสังเคราะห์ บางธาตุเป็นธาตุกัมมันตรังสี ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติอย่างไร จะได้ศึกษาต่อไป
2.5.1 สมบัติของธาตุแทรนซิชัน
นักเคมีจัดธาตุแทรนซิชันไว้ในกลุ่มของธาตุที่เป็นโลหะ แต่ไม่ได้อยู่กลุ่มเดียวกับธาตุหมู่ IA IIA และ IIIA เพราะเหตุใดจึงจัดธาตุแทรนซิชันไว้อีกกลุ่มหนึ่ง เพื่อตอบคำ ถามนี้ให้ศึกษาสมบัติของ ธาตุแทรนซิชันเปรียบเทียบกับสมบัติของธาตุหมู่ IA และ IIA ที่อยู่ในคาบเดียวกันจากตาราง 2.11
จากตาราง 2.11 พบว่าธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 มีสมบัติหลายประการคล้ายกับโลหะหมู่หลัก ในคาบเดียวกัน เช่น มีค่าพลังงานไอออไนเซชันลำ ดับที่ 1 และอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำ อย่างไรก็ตาม ธาตุแทรนซิชันมีจุดหลอมเหลว จุดเดือด และความหนาแน่นสูงกว่าโลหะหมู่หลัก เมื่อพิจารณาขนาด อะตอมพบว่า ธาตุแทรนซิชันมีขนาดใกล้เคียงกันและมีขนาดเล็กกว่าโลหะโพแทสเซียมและแคลเซียม เพื่ออธิบายเกี่ยวกับขนาดอะตอมของธาตุแทรนซิชัน ให้นักเรียนพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอนของ ธาตุโพแทสเซียม แคลเซียม และธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 ในตาราง 2.12
* [Ar] แทนการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุอาร์กอนซึ่งคือ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
จากตาราง 2.12 จะเห็นได้ว่าธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 ส่วนใหญ่มีจำ นวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน เป็น 2 และมีจำ นวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยที่อยู่ถัดจากระดับพลังงานนอกสุดเข้าไปไม่เท่ากัน เนื่องจากอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายบรรจุอยู่ในระดับพลังงานย่อย 3d เช่น ธาตุSc มีจำ นวนอิเล็กตรอนใน 3d เป็น 1 ธาตุTi ซึ่งอยู่ในลำ ดับถัดไปมีอิเล็กตรอนใน 3d เป็น 2 และเพิ่มขึ้นจนครบ 10 ในธาตุCu การที่มี อิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นในออร์บิทัล 3d ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนวงในที่สามารถกำ บังแรงดึงดูดจากนิวเคลียสที่มีต่อ อิเล็กตรอนในออร์บิทัล 4s ได้ก็ไม่ทำ ให้แรงดึงดูดต่ออิเล็กตรอนในชั้น 4s ต่างกันมากนักแม้ว่าเลขอะตอม หรือประจุในนิวเคลียสจะเพิ่มขึ้น ขนาดอะตอมของธาตุแทรนซิชันคาบที่ 4 จากซ้ายไปขวาจึงมีขนาด ลดลงเพียงเล็กน้อยและไม่แตกต่างกันอย่างชัดเจนเหมือนธาตุโพแทสเซียมและแคลเซียม นอกจากสมบัติ ต่าง ๆ ในในตาราง 2.11 และ 2.12 แล้ว โลหะหมู่หลักและโลหะแทรนซิชันยังมีสมบัติใดแตกต่างกันอีก
สารประกอบของโลหะหมู่หลักส่วนใหญ่เป็นสีขาว หรือใสไม่มีสีส่วนสารประกอบของโลหะแทรนซิชันจะมีได้หลายสีเช่น CuSO₄•5H₂O มีสีฟ้า MnO₂ มีสีเทาเกือบดำ
โลหะโซเดียมและแมกนีเซียมเป็นตัวแทนของโลหะหมู่หลักซึ่งอยู่หมู่ IA และ IIA ตามลำ ดับ เมื่อนำ ธาตุทั้งสองทำ ปฏิกิริยาเคมีกับน้ำ พบว่าที่อุณหภูมิห้อง โลหะโซเดียมทำ ปฏิกิริยากับน้ำ ได้เร็วและรุนแรง ส่วนแมกนีเซียมเกิดปฏิกิริยาได้ค่อนข้างช้าแต่จะเกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น ในน้ำ ร้อน สารละลายที่ได้มีสมบัติเป็นเบสซึ่งสังเกตได้จากการเปลี่ยนสีของฟีนอล์ฟทาลีน และมีแก๊ส เกิดขึ้นซึ่งถ้าทดสอบแก๊สที่เกิดขึ้นจะพบว่าเป็นแก๊สไฮโดรเจน เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาเคมีที่เกิด ขึ้นได้ดังนี้
 |
| รูป 2.30 ปฏิกิริยาของโลหะหมู่หลักกับน้ำ |
สำหรับโลหะทองแดงและสังกะสีซึ่งเป็นตัวแทนของธาตุแทรนซิชันเมื่อใส่ลงไปในน้ำ ที่ อุณหภูมิห้องพบว่าไม่มีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น ซึ่งสามารถกล่าวได้ว่าธาตุแทรนซิชันทำ ปฏิกิริยาเคมีกับน้ำได้ช้ากว่าธาตุหมู่หลัก
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น