بحث عن العناصر الانتقالية
الجدول الدوري
قام علماء الكيمياء بترتيب العناصر الكيميائية ووضعها في الجدول الدوري اعتمادًا على العدد الذري والخصائص الكيميائية لكل عنصر، في صفوف وأعمدة حسب التشابه فيما بينها وكل عمود يُطلق عليه اسم معين كالفلزات واللافلزات وأشباه الفلزات والهالوجينات والعناصر الانتقالية والغازات النبيلة، وقد قام العالم مندليف عام 1869م بإنشاء أول جدول دوري وطوّره فيما بعد الاتحاد الدولي للكيمياء والكيمياء التطبيقية، وفيما يأتي بحث عن العناصر الانتقالية في الجدول الدوري.[١]
بحث عن العناصر الانتقالية
إن من يبحث عن العناصر الانتقالية، سيبدأ بمفهوم العناصر الانتقالية Transition elements التي توجد في الأعمدة الوسطى من الجدول الدوري، وهي العناصر التي يوجد فيها إلكترونات في المدارd وتكون شبه ممتلئة وتكوّن روابط مع غيرها من العناصر، ولكن بإلكترونات التكافؤ بالمدارs قبل المدار d، وهذه العناصر الانتقالية عددها أربعون في الجدول الدوري، و تشمل العناصر الكيميائية من 21 إلى 30 ومن 39 إلى 48 ومن 71 إلى 80 ومن 103 إلى 112، وجاءت تسميتها بالانتقالية لأنها تُصور الحالة الانتقالية للعناصر من المجموعة الثالثة إلى المجموعة الثانية عشر.[٢]
وتشترك جميع العناصر الانتقالية في أنها جميعها معادن كما أنها صلبة وقوية ولامعة وتمتلك درجة ذوبان ودرجة غليان عالية، وتُوصل الحرارة والكهرباء بشكل جيد، وعرف القدماء أربعة منها فقط وهي الحديد والفضة والذهب والنحاس، وتُستخدم عناصر التيتانيوم والحديد والنيكل والنحاس في التكنولوجيا الكهربائية كثيرًا كما تُستخدم في صنع السبائك بخلطها معًا، ويُطلق على البلاتين والفضة والذهب بالعناصر النبيلة لأنها لا تتأكسد، ويمكن تقسيم العناصر الانتقالية وفقًا للتراكيب الإلكترونية لذراتها إلى ثلاث سلاسل انتقالية رئيسة وهي السلسلة الانتقالية الأولى التي تبدا بالسكانديوم وتنتهي بالزنك، والسلسلة الثانية التي تبدأ بالإيتريميوم وتنتهي بالكادميوم، والسلسلة الثالثة التي تبدأ باللانثانم وتنتهي بالزئبق، وسلسلة الانتقال الداخلية وتشمل اللانثانويدات والأكتينويدات.[٣]
كما تختلف العناصر الانتقالية في الشحنة الظاهرة على العنصر بعد التفاعل الكيميائي، ففي حالات الأكسدة تفقد العناصر الانتقالية الإلكترونات ويمكن للعنصر نفسه فقد أكثر من إلكترون مثل الحديد الذي يمكنه أن يحمل شحنة +2 أو +3 أو +4 أو +5 حسب عدد الإلكترونات التي فقدها وتُسمى بعناصر أكسدة متعددة، وهناك عناصر أكسدة محايدة مثل المنغنيز التي تكون قابلة للذوبان في الماء والتي يمكن أن تترسب في الماء أو تتفاعل مع الماء لتكوين أيون مشبع بالأوكسجين.[٤]
وتختلف العناصر الانتقالية الرئيسة عن العناصر الانتقالية الداخلية بالعديد من الخصائص مثل العدد الذري والتركيب الذري فعلى الرغم من أن العناصر الانتقالية الرئيسة والعناصر الانتقالية الداخلية لها نفس التركيب الذري إلا أن الإلكترونات تملأ مداراتها بطرق مختلفة حيث تُعطي العناصر الانتقالية الداخلية الإلكترونات بسهولة أكبر من العناصر الانتقالية الرئيسية، تُعتبر اللانثانيدات عناصر ناعمة ومرنة ومتفاعلة كيميائيًا وتحترق بسهولة في الهواء وتستخد في العديد من الصناعات، وتُعتبر الأكتينات عناصر مشعة يستخدمها العلماء في مجال الطاقة النووية.[٥]
وتتشابه العناصر الانتقالية الموجودة في نفس الدورة مقارنة بالدورات التي لا يُشارك فيها المدار d، لأنه وفي سلسلة الانتقال يكون التوزيع الإلكتروني لإلكترونات التكافؤ للعناصر لا يتغير، كما أنه يوجد تشابه في الخصائص الكيميائية بين العناصر التي تكون بنفس المجموعة، وتتميز العناصر الانتقالية بتكوين مركبات لها ألوان معينة بسبب الكترونات المدار d، وتكوين مركبات أكسدة مختلفة نظرًا لاختلاف مستوى الطاقة بين مركبات الأكسدة الناتجة مثل المنغنيز الذي يحتوي على حالات مختلفة من الأكسدة، كما تكوّن مركبات مغناطيسية متنوعة بسبب تعدد الروابط التي يمكن أن تكوّنها العناصر الانتقالية مع العناصر الأخرى.[٢]
وتُستخدم العناصر الانتقالية في صنع المبلمرات مثل البلاستيك والبولي إيثيلين والبولي بروبيلين عن طريق التحفيز حيث أن العناصر الانتقالية من العوامل المحفزة التي تدخل في العديد من الصناعات مثل استخدام الحديد في تحفيز صناعة الأمونيا من الهيدروجين والنيتروجين واستخدام النيكل في تحفيز هدرجة الأوليفينات واستخدام النحاس في تحفيز عملية هدرجة الزيوت والدهون وصناعة الكروميت النحاسية، واستخدام البلاتين في تحفيز عملية إصلاح الكسور النفطية لتحسين نوعية البنزين، واستخدام أكسيد الفضة في تحفيز عملية أكسدة الإيثيلين.[٣]
كما تُساهم العديد من العناصر الانتقالية في بناء النظام الحيوي للحيوانات والنباتات وحتى الإنسان، مثل الحديد الذي يدخل في تفاعلات الأكسجين، والكوبالت مهم جدًا في وجود فيتامين B12، والنحاس الموجود في بروتينات النباتات والحيوانات مثل بروتينات الهيموسيانين، كما يحتوي السيريلوبلازمين على النحاس وهوبروتين سكري موجود في الإنسان وظيفته غير معروفة لحد الآن، كما يوجد الفاناديوم بتراكيز عالية في خلايا الدم لبعض الكائنات البحرية في بروتين يُسمى الهيموفانادين الذي يساعد في نقل الأكسجين، وهناك الموليبدينوم وهو عنصر انتقالي مهم في الأنظمة الغذائية للحيوانات، كما تستخدم بكتيريا تثبيت النيتروجين الإنزيمات التي تحتوي على العناصر الانتقالية مثل الموليبدينوم والحديد أيضًا.[٣]
كما تتميز العناصر الانتقالية عن غيرها من عناصر الجدول الدوري باستخدامها في مجالات مختلفة مثل أعمال البناء، مثل النحاس والحديد الذي يمكن أن ينحني إلى أشكال هيكلية مختلفة تتميز بالقوة والمتانة والقدرة على تحمّل الأوزان، هذا يجعل العناصر الانتقالية جيدة في البناء بسبب سهولة ثنيها وقابليتها للتمدد دون أن تنكسر، كما تتميز العناصر الانتقالية بقدرتها على توصيل الكهرباء مثل النحاس والذهب والزنك الذي يُستخدم في الأسلاك التي تنقل الكهرباء بين المنازل وبين الأجهزة المنزلية، ويعود السبب إلى قدرتهم على قبول العديد من الإلكترونات، ففي مدارات العناصر الانتقالية هناك عدد كافي من الإلكترونات في الغلاف الأخير لذلك فإن العناصر الانتقالية تُضيف أو تفقد الإلكترونات دون أن تُغيّر من خصائصها بشكل كبير.[٦]المراجع[+]
- ↑ "Periodic table", www.en.wikipedia.org, Retrieved 15-07-2019. Edited.
- ^ أ ب "Transition_metal", www.wikiwand.com, Retrieved 15-07-2019. Edited.
- ^ أ ب ت "/transition-metal", www.britannica.com, Retrieved 15-07-2019. Edited.
- ↑ "transition-metals", www.sciencing.com, Retrieved 15-07-2019. Edited.
- ↑ "differences-metals-inner-transition-metals", www.sciencing.com, Retrieved 15-07-2019. Edited.
- ↑ "transition-metals-unique", www.sciencing.com, Retrieved 15-07-2019. Edited.
