كيمياء – السلسة الأولى للعناصر الانتقالية للصف الثالث الثانوي 2015-2016

كيمياء : السلسة الأولى للعناصر الانتقالية للصف الثالث الثانوي 2015-2016

الباب الأول: العناصر الانتقالية

مقدمة:

علمت من دراستك السابقة أن عناصر الفئتين (s, p)تقعان على جانبى الجدول الدورى الطويل.

فى هذا العام سنتناول بالدراسة العناصر التى تقع فى المنطقة الوسطى للجدول الدورى بين عناصر الفئتين(s, p)

والتى تسمى العناصر الانتقالية .

تحتوى المنطقة الوسطى من الجدول الدورى على أكثر من 60 عنصر أى أكثر من نصف عدد العناصر المعروفة

يمكن تقسيم العناصر الانتقالية إلى قسمين رئيسيين هما:

1- العناصر الانتقالية الرئيسة (الفئة Main transition elements (d

2- العناصر الانتقلية الداخلية (الفئة Inner transition elements (f

العناصر الانتقالية الرئيسة

عناصر يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى d بالإلكترونات .

نظراً لأن المستوى الفرعى d يتسع لعشرة إلكترونات لذا تشغل العناصر الانتقالية الرئيسية عشرة أعمدة رأسية

سبعة تخص مجموعات B وثلاثة تخص المجموعة الثامنة VIII وهى:

قديما	IIB	IB	VIII	VIII	VIII	VIIB	VIB	VB	IVB	IIIB
حديثا	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3

تتكون المجموعة الثامنة VIII من ثلاثة أعمدة رئيسية وهى المجموعات (8, 9, 10)

تختلف المجموعة الثامنة عن باقى مجموعات B فى أن عناصرها الأفقية أكثر تشابهاً من عناصرها الرأسية .

توزع عناصر الفئة d فى الجدول الدورى الحديث فى أربعة سلاسل أفقية هى :

السلسلة الانتقالية الأولى The first transition series

تقع فى الدورة الرابعة بعد عنصر الكالسيوم .

بزيادة العدد الذرى يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى 3d بالإلكترونات .

تشمل عشرة عناصر تبدأ بعنصر الإسكانديوم ₂₁Sc:4s², 3d¹ وتنتهى بعنصر الخارصين ₃₀Zn:4s², 3d¹⁰

السلسلة الانتقالية الثانية The second transition series

تقع فى الدورة الخامسة .

بزيادة العدد الذرى يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى 4d بالإلكترونات .

تشمل عشرة عناصر تبدأ بعنصر اليتريوم ₃₉Y : 5s², 4d¹ وتنتهى بعنصر الكادميوم ₄₈Cd : 5s², 4d¹⁰

السلسلة الانتقالية الثالثة The third transition series

تقع فى الدورة السادسة .

بزيادة العدد الذرى يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى 5d بالإلكترونات .

تشمل عشرة عناصر تبدأ بعنصر اللانثانيوم ₅₇La: 6s², 5d¹ وتنتهى بعنصر الزئبق ₈₀Hg: 6s², 5d¹⁰

السلسلة الانتقالية الرابعة The fourth transition series

تقع فى الدورة السابعة .

بزيادة العدد الذرى يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى 6d بالإلكترونات .

التركيب الإلكتروني لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى

كيمياء – السلسة الأولى للعناصر الانتقالية للصف الثالث الثانوي 2015-2016 %D8%AA%D8%B1%D9%83%D9%8A%D8%A8-625x212

عدد عناصر السلسلة الانتقالية الأولى عشرة عناصر وتقع فى الدورة الرابعة بعد عنصر الكالسيوم و تركيبها الإلكترونى ₂₀Ca: [Ar¹⁸], 4s² ثم يبدأ بعد ذلك إمتلاء الأوربيتالات الخمسة للمستوى الفرعى 3d (قاعدة هوند ) بإلكترون مفرد فى كل أوربيتال بالتتابع حتى عنصر المنجنيز 3d⁵ثم يتوالى بعد ذلك إزدواج إلكترونين فى كل أوربيتال حتى نصل إلى الخارصين 3d¹⁰

ويشذ عن التركيب الإلكتروني المتوقع عنصران هما:

الكروم ₂₄Cr فتركيبه الإلكترونى هو Ar] ,3d⁵,4s¹] ويفسر ذلك أن المستويين الفرعيين3d, 4s يكونا نصف ممتلئين و هذا يجعل الذرة أكثر إستقراراً (أقل طاقة) .

النحاس ₂₉Cu فتركيبه الإلكترونى هو Ar] ,3d¹⁰, 4s¹] ويفسر ذلكأن المستوى الفرعى 4sيكون نصف ممتلئ والمستوى الفرعى 3d ممتلئ و هذا يجعل الذرة أكثر إستقراراً (أقل طاقة).

س: لماذا يسهل أكسدة أيون الحديدII إلى أيون الحديدIII علما بأن التركيب الإلكتروني لذرة الحديد هو₂₆Fe : [Ar] ,3d⁶ , 4s² ؟

جـ: أيونالحديد III أكثر إستقراراً لأن المستوى الفرعى 3d نصف ممتلئ d⁵ والتفاعل يسير فى إتجاه تكوين

التركيب الأكثر إستقراراً.

التركيبالإلكترونىلذرةالحديد₂₆Fe : [Ar],3d⁶ , 4s²

كيمياء – السلسة الأولى للعناصر الانتقالية للصف الثالث الثانوي 2015-2016 %D8%A7%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86%D9%89-625x90

س: لماذا يصعب أكسدة أيون المنجنيز II إلى أيون المنجنيز III علماً بأن التركيب الإلكتروني لذرة المنجنيز هو:

₂₅Mn: [Ar], 3d⁵, 4s² ؟……… أجب بنفسك

مما سبق نستنتج أن العنصر يكون في حالة إستقرار (أقل طاقة) عندما يكون المستوى الفرعي الأخير له فارغ d⁰ أو نصف ممتلئ

d⁵ أو تام الإمتلاء d¹⁰

الأهميةالإقتصاديةلعناصرالسلسلةالإنتقاليةالأولى

بالرغم من أن عناصر السلسلة الإنتقالية الأولى مجتمعة تكون أقل من 7 %من وزن القشرة الأرضية إلا أنها تتميز بأهميتها الأقتصادية الكبيرة التى تتضح فيما يلى :

السكانديوم Sc

يوجد بكميات صغيرة جداً لكن موزعة على نطاق واسع من القشرة الأرضية .

يدخل بنسبة ضئيلة مع الألومنيوم فى تكوين سبيكة تمتاز بخفتها وشدة صلابتها لذلك فهى تستخدم فى صناعة الطائرات المقاتلة

يضاف إلى مصابيح أبخرة الزئبق للحصول على ضوء عالى الكفاءة يشبه ضوء الشمس .

س: علل : تستخدم مصابيح أبخرة الزئبق المضاف إليها عنصر الإسكانديوم فى التصوير التلفزيونى ليلاً .

جـ: لأنها تعطى ضوء عالى الكفاءة يشبه ضوء الشمس .

التيتانيوم Ti

شديد الصلابة مثل الصلب لكنه أقل منه كثافة .

تستخدم سبائكه مع الألومنيوم فى صناعة الطائرات ومركبات الفضاء ( علل)

لأنه يحافظ على متانته فى درجات الحرارة المرتفعة على العكس من الألومنيوم .

يستخدم فى عمليات زراعة الأسنان والمفاصل **الصناعية (*علل)***

لأن الجسم لا يلفظه ولا يسبب أى تسمم

أشهر مركبات التيتانيوم

ثانى أكسيد التيتانيوم TiO₂ الذى يدخل فى تركيب مستحضرات الحماية من أشعة **الشمس (*علل)***

لأن دقائقه النانوية تمنع وصول الأشعة فوق البنفسجية إلى الجلد .

الفانديوم V

يضاف بنسبة ضئيلة إلى الصلب لتكوين سبيكة تمتاز بقساوتها وقدرتها العالية على مقاومة التآكل لذلك فهى تستخدم

فى صناعة زنبركات السيارات .

أشهرمركباتالفانديوم

خامس أكسيد الفانديوم V₂O₅ الذى يستخدم كصبغة فى صناعة السيراميك والزجاج والمغناطيسيات فائقة التوصيل وكعاملحفاز .

الكروم Cr

عنصر على درجة عالية من النشاط الكيميائى لكنه يقاوم فعل العوامل الجوية (علل)

لتكونطبقةمنالأكسيدغير مساميةعلىسطحهحجمجزيئاتهاأكبرمنحجمذراتالكرومتمنعاستمرارتفاعلهمعأكسجينالهواء

يستخدمالكرومفىطلاءالمعادن ودباغةالجلود .

أشهرمركباتالكروم

أكسيد الكروم Cr₂O₃ III ويستخدم فى صناعة الأصباغ .

ثانى كرومات البوتاسيوم k₂Cr₂O₇ وتستخدم كمادة مؤكسدة .

المنجنيز Mn

عنصر شديد الهشاشة (سريعالتّقصِف) لذلك ليس له إستخدامات وهو فىحالته النقية ويتم إستخدامه فى صورة

سبائك أو مركبات .

سبائكالمنجنيز + الحديد : تستخدمفىصناعةخطوطالسككالحديدية ) علل (لأنهاأكثرصلابةمنالصلب

سبائكالمنجنيز + الألومنيوم : تصنعمنهاعبواتالمشروباتالغازية) علل (لأنهاتقاومالتآكل .

أشهرمركباتالمنجنيز

برمنجانات البوتاسيوم kMnO₄ مادة مؤكسدة ومطهرة .

ثانى أكسيد المنجنيز MnO₂ عامل مؤكسد قوى يستخدم فى صناعة العمود الجاف .

كبريتات المنجنيز MnSO₄ II مبيد للفطريات .

الحديد Fe

يستخدم فى الخرسانات المسلحة وأبراج الكهرباء ومواسير البنادق والسكاكين والمدافع وأدوات الجراحة

يستخدم فى صناعة غاز النشادر بطريقة (هابر – بوش) كعامل حفاز .

يستخدم فى تحويل الغاز المائى إلى وقود سائل بطريقة (فيشر – تروبش) كعاملحفز .

الكوبلت Co

يستخدم فى صناعة **المغناطيسيات (*علل)***

لأنه قابل للتمغنط مثل الحديد .

يستخدم فى صناعة البطاريات الجافة فى السيارات الحديثة .

يوجد للكوبلت 12 نظير مشع أهمها ₆₀Co الذى يتميز بأن أشعة جاما الصادرة عنه لها قدرة عالية على النفاذ لذلك فهو

يستخدم فى حفظ المواد الغذائية – التأكد من جودة المنتجات عن طريق الكشف عن مواقع الشقوق ولحام الوصلات وفي

الطب يستخدم في الكشف عن الأورام الخبيثة وعلاجها .

النيكل Ni

يدخل فى صناعة بطاريات (نيكل – كادميوم ) القابلة لإعادة الشحن .

يدخل مع الصلب فى صناعة سبائك تتميز بالصلابة ومقاومة الصدأ والأحماض .

يدخل مع الكروم فى صناعة سبائك تستخدم فى ملفات التسخين والأفران الكهربية (علل)

لأنها تقاوم التآكل حتى لو تمتسخينها لدرجة الإحمرار .

يستخدم عنصر النيكل فى طلاء المعادن (علل)

ليعطيها شكل أفضل ويحميها من التأكسد والتآكل .

يستخدم النيكل المجزأ كعامل حفاز فى عمليات هدرجة الزيوت .

النحاس Cu

يعتبر النحاس أول فلز عرفه الإنسان وتعرف سبائكه مع القصدير بالبرونز .

يستخدم فى صناعة الكابلات الكهربية (علل)

لأنه موصل جيد للكهرباء .

يستخدمفىصناعةسبائكالعملاتالمعدنية .

أشهر مركبات النحاس

كبريتات النحاس CuSO₄ II ويستخدم كـمبيد حشرى – تنقية مياه الشرب (علل)

كمبيدللفطريات

محلول فهلنج ويستخدم فى الكشف عن سكر الجلوكوز (علل)

حيث يتحول من اللون الأزرق إلى البرتقالى

الخارصين Zn

يستخدم فى جلفنة الفلزات (علل)

لحمايتهامنالصدأ .

أشهر مركبات الخارصين

أكسيد الخارصينZnO ويستخدم فى صناعة : الدهانات – المطاط – مستحضرات التجميل .

كبريتيد الخارصين ZnS ويستخدم فى صناعة : الطلائاتالمضيئة – شاشات الأشعة السينية .

فيديو السلسة الأولى للعناصر الانتقالية للصف الثالث الثانوي 2015-2016

كيمياء – السلسة الأولى للعناصر الانتقالية للصف الثالث الثانوي 2015-2016

كيمياء – السلسة الأولى للعناصر الانتقالية للصف الثالث الثانوي 2015-2016

الباب الأول: العناصر الانتقالية

مقدمة:

علمت من دراستك السابقة أن عناصر الفئتين (s, p)تقعان على جانبى الجدول الدورى الطويل.

فى هذا العام سنتناول بالدراسة العناصر التى تقع فى المنطقة الوسطى للجدول الدورى بين عناصر الفئتين(s, p)

والتى تسمى العناصر الانتقالية .

تحتوى المنطقة الوسطى من الجدول الدورى على أكثر من 60 عنصر أى أكثر من نصف عدد العناصر المعروفة

يمكن تقسيم العناصر الانتقالية إلى قسمين رئيسيين هما:

1- العناصر الانتقالية الرئيسة (الفئة Main transition elements (d

2- العناصر الانتقلية الداخلية (الفئة Inner transition elements (f

العناصر الانتقالية الرئيسة

عناصر يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى d بالإلكترونات .

نظراً لأن المستوى الفرعى d يتسع لعشرة إلكترونات لذا تشغل العناصر الانتقالية الرئيسية عشرة أعمدة رأسية

سبعة تخص مجموعات B وثلاثة تخص المجموعة الثامنة VIII وهى:

قديما

IIB

IB

VIII

VIII

VIII

VIIB

VIB

VB

IVB

IIIB

حديثا

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

تتكون المجموعة الثامنة VIII من ثلاثة أعمدة رئيسية وهى المجموعات (8, 9, 10)

تختلف المجموعة الثامنة عن باقى مجموعات B فى أن عناصرها الأفقية أكثر تشابهاً من عناصرها الرأسية .

توزع عناصر الفئة d فى الجدول الدورى الحديث فى أربعة سلاسل أفقية هى :

السلسلة الانتقالية الأولى The first transition series

تقع فى الدورة الرابعة بعد عنصر الكالسيوم .

بزيادة العدد الذرى يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى 3d بالإلكترونات .

تشمل عشرة عناصر تبدأ بعنصر الإسكانديوم 21Sc:4s2, 3d1 وتنتهى بعنصر الخارصين 30Zn:4s2, 3d10

السلسلة الانتقالية الثانية The second transition series

تقع فى الدورة الخامسة .

بزيادة العدد الذرى يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى 4d بالإلكترونات .

تشمل عشرة عناصر تبدأ بعنصر اليتريوم 39Y : 5s2, 4d1 وتنتهى بعنصر الكادميوم 48Cd : 5s2, 4d10

السلسلة الانتقالية الثالثة The third transition series

تقع فى الدورة السادسة .

بزيادة العدد الذرى يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى 5d بالإلكترونات .

تشمل عشرة عناصر تبدأ بعنصر اللانثانيوم 57La: 6s2, 5d1 وتنتهى بعنصر الزئبق 80Hg: 6s2, 5d10

السلسلة الانتقالية الرابعة The fourth transition series

تقع فى الدورة السابعة .

بزيادة العدد الذرى يتتابع فيها إمتلاء المستوى الفرعى 6d بالإلكترونات .

التركيب الإلكتروني لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى

ويشذ عن التركيب الإلكتروني المتوقع عنصران هما:

الكروم 24Cr فتركيبه الإلكترونى هو Ar] ,3d5,4s1] ويفسر ذلك أن المستويين الفرعيين3d, 4s يكونا نصف ممتلئين و هذا يجعل الذرة أكثر إستقراراً (أقل طاقة) .

النحاس 29Cu فتركيبه الإلكترونى هو Ar] ,3d10, 4s1] ويفسر ذلكأن المستوى الفرعى 4sيكون نصف ممتلئ والمستوى الفرعى 3d ممتلئ و هذا يجعل الذرة أكثر إستقراراً (أقل طاقة).

س: لماذا يسهل أكسدة أيون الحديدII إلى أيون الحديدIII علما بأن التركيب الإلكتروني لذرة الحديد هو26Fe : [Ar] ,3d6 , 4s2 ؟

جـ: أيونالحديد III أكثر إستقراراً لأن المستوى الفرعى 3d نصف ممتلئ d5 والتفاعل يسير فى إتجاه تكوين

التركيب الأكثر إستقراراً.

التركيبالإلكترونىلذرةالحديد26Fe : [Ar],3d6 , 4s2

س: لماذا يصعب أكسدة أيون المنجنيز II إلى أيون المنجنيز III علماً بأن التركيب الإلكتروني لذرة المنجنيز هو:

25Mn: [Ar], 3d5, 4s2 ؟……… أجب بنفسك

مما سبق نستنتج أن العنصر يكون في حالة إستقرار (أقل طاقة) عندما يكون المستوى الفرعي الأخير له فارغ d0 أو نصف ممتلئ

d5 أو تام الإمتلاء d10

الأهميةالإقتصاديةلعناصرالسلسلةالإنتقاليةالأولى

بالرغم من أن عناصر السلسلة الإنتقالية الأولى مجتمعة تكون أقل من 7 %من وزن القشرة الأرضية إلا أنها تتميز بأهميتها الأقتصادية الكبيرة التى تتضح فيما يلى :

السكانديوم Sc

يوجد بكميات صغيرة جداً لكن موزعة على نطاق واسع من القشرة الأرضية .

يدخل بنسبة ضئيلة مع الألومنيوم فى تكوين سبيكة تمتاز بخفتها وشدة صلابتها لذلك فهى تستخدم فى صناعة الطائرات المقاتلة

يضاف إلى مصابيح أبخرة الزئبق للحصول على ضوء عالى الكفاءة يشبه ضوء الشمس .

س: علل : تستخدم مصابيح أبخرة الزئبق المضاف إليها عنصر الإسكانديوم فى التصوير التلفزيونى ليلاً .

جـ: لأنها تعطى ضوء عالى الكفاءة يشبه ضوء الشمس .

التيتانيوم Ti

شديد الصلابة مثل الصلب لكنه أقل منه كثافة .

تستخدم سبائكه مع الألومنيوم فى صناعة الطائرات ومركبات الفضاء ( علل)

لأنه يحافظ على متانته فى درجات الحرارة المرتفعة على العكس من الألومنيوم .

يستخدم فى عمليات زراعة الأسنان والمفاصل الصناعية (علل)

تشمل عشرة عناصر تبدأ بعنصر الإسكانديوم ₂₁Sc:4s², 3d¹ وتنتهى بعنصر الخارصين ₃₀Zn:4s², 3d¹⁰

تشمل عشرة عناصر تبدأ بعنصر اليتريوم ₃₉Y : 5s², 4d¹ وتنتهى بعنصر الكادميوم ₄₈Cd : 5s², 4d¹⁰

تشمل عشرة عناصر تبدأ بعنصر اللانثانيوم ₅₇La: 6s², 5d¹ وتنتهى بعنصر الزئبق ₈₀Hg: 6s², 5d¹⁰

الكروم ₂₄Cr فتركيبه الإلكترونى هو Ar] ,3d⁵,4s¹] ويفسر ذلك أن المستويين الفرعيين3d, 4s يكونا نصف ممتلئين و هذا يجعل الذرة أكثر إستقراراً (أقل طاقة) .

النحاس ₂₉Cu فتركيبه الإلكترونى هو Ar] ,3d¹⁰, 4s¹] ويفسر ذلكأن المستوى الفرعى 4sيكون نصف ممتلئ والمستوى الفرعى 3d ممتلئ و هذا يجعل الذرة أكثر إستقراراً (أقل طاقة).

س: لماذا يسهل أكسدة أيون الحديدII إلى أيون الحديدIII علما بأن التركيب الإلكتروني لذرة الحديد هو₂₆Fe : [Ar] ,3d⁶ , 4s² ؟

جـ: أيونالحديد III أكثر إستقراراً لأن المستوى الفرعى 3d نصف ممتلئ d⁵ والتفاعل يسير فى إتجاه تكوين

التركيبالإلكترونىلذرةالحديد₂₆Fe : [Ar],3d⁶ , 4s²

₂₅Mn: [Ar], 3d⁵, 4s² ؟……… أجب بنفسك

مما سبق نستنتج أن العنصر يكون في حالة إستقرار (أقل طاقة) عندما يكون المستوى الفرعي الأخير له فارغ d⁰ أو نصف ممتلئ

d⁵ أو تام الإمتلاء d¹⁰

يستخدم فى عمليات زراعة الأسنان والمفاصل **الصناعية (*علل)***

ثانى أكسيد التيتانيوم TiO₂ الذى يدخل فى تركيب مستحضرات الحماية من أشعة **الشمس (*علل)***

خامس أكسيد الفانديوم V₂O₅ الذى يستخدم كصبغة فى صناعة السيراميك والزجاج والمغناطيسيات فائقة التوصيل وكعاملحفاز .

أكسيد الكروم Cr₂O₃ III ويستخدم فى صناعة الأصباغ .

ثانى كرومات البوتاسيوم k₂Cr₂O₇ وتستخدم كمادة مؤكسدة .

برمنجانات البوتاسيوم kMnO₄ مادة مؤكسدة ومطهرة .

ثانى أكسيد المنجنيز MnO₂ عامل مؤكسد قوى يستخدم فى صناعة العمود الجاف .

كبريتات المنجنيز MnSO₄ II مبيد للفطريات .

يستخدم فى صناعة **المغناطيسيات (*علل)***

يوجد للكوبلت 12 نظير مشع أهمها ₆₀Co الذى يتميز بأن أشعة جاما الصادرة عنه لها قدرة عالية على النفاذ لذلك فهو

كبريتات النحاس CuSO₄ II ويستخدم كـمبيد حشرى – تنقية مياه الشرب (علل)