الدرس الثانى ... التركيب الالكترونى و حالات التأكيد

التــركيب الإلكترونـــي وحــــالات التأكســد
*جدول يوضح حالات التأكسد
العنصر حالة التأكسد العنصر حالة التأكسد
سكانديوم 21Sc: [Ar]: 452,3d1 حديد 26Fe: [Ar]: 452, 3d6
تيتانيوم 22Ti: [Ar]:4S2,3d2 كوبلت 27Co: [Ar] 4S2 3d7
فانديوم 23V: [Ar]: 4S2,3d3 نيكل 28Ni: [Ar]: 452, 3d8
كروم 24Cr: [Ar]: 4s1,3d5 نحاس 29Cu: [Ar]: 451 3d10
منجنيز 25Mn: [Ar]:4S2,3d5 خارصين 30Zn :[Ar]: 452, 3d10
 من دراســة الجــدول نستنتـــج:-
* تبدأ عناصر السلسلة الانتقالية الأولى بعد عنصر الكالسيوم Ca20 وتركيبه الإلكتروني [Ar]18 4S2
* يبدأ بعد ذلك امتلاء المستوى الفرعي (3d) الذى يحتوى على (5) اوربتالات بإلكترون مفرد في كل اوربتال من الاوربتالات الخمسة حتى نصل إلى المنجنيز وتركيبه الإلكتروني [Ar]18 3d5 4S2
• بعد ذلك يبدأ إذدواج الإلكترونات فى كل أوربيتال حتى نصل إلى عنصر الخارصين 30Zn وتركيبه الإلكتروني [Ar]18 3d10 4S2
• يتم امتلاء الاوربيتالات تبعا لقاعدة هوند.
 علل يشذ كل من 29Cu & 24 Cr فى التركيب الإلكتروني عن عناصر السلسلة الانتقالية الأولى
* 24Cr تركيبه الإلكتروني [Ar]18 3d44S2 ولكن وجد أن حقيقة تركيبه الإلكتروني [Ar]18 3d5 4S1 بحيث يصبح كل من المستويين الفرعيين 4S& 3d نصف ممتلئ وهى من الحالات التي تكون عندها الذرة فى اكثر حالات الاستقرار.
* 29Cu تركيبه الإلكتروني 4S2 3d9 [Ar]18 ولكن وجد ان حقيقة تركيبه الإلكتروني [Ar]18 4S1 3d10 بذلك نجد ان المستوى الفرعي 3d يكون تام الامتلاء بالإلكترونات والمستوى الفرعي 4S نصف ممتلئ بالإلكترونات
علل يسهل أكسدة أيون الحديد II إلى أيون الحديد III
لأن ذرة الحديد فى حالة Fe + 3 تكون اكثر استقرارا عن حالة الحديد Fe+ 2
- التوزيع الإلكتروني لأيون الحديد II Fe+ 2 هو [Ar] 3d6 4S0
- التوزيع الإلكتروني لأيون الحديد III Fe+ 3 هو[Ar] 3d5 4S0
-من التوزيع الإلكتروني نجد ان المدار d فى حالة أيون الحديد III نصف ممتلئ بذلك تكون الذرة أكثر استقرارا
 علل يصعب أكسدة أيون المنجنيز Mn+ 2 إلى Mn + 3
- التركيب الإلكتروني Mn [Ar] 3d5 4S2
- التركيب الإلكتروني لـ Mn+2 [Ar] 3d5 4S0
- التركيب الإلكتروني لـ Mn+3 [Ar] 3d4 4S0
-ذرة المنجنيز فى حالة Mn+2 يكون المدار d نصف ممتلئ فتكون اكثر استقرارا عن حالة Mn+3
حـــالات التأكسد
*ادرس الجدول
العنصر حالـــــــة التأكسد العنصر حالة التاكسد العنصر حالــــــة التأكسد
Sc +3 Cr +2و+3و+4و+5و+6 Co +2و+3و+4و+5
Ti +2و+3و+4 Mn +2و+3و+4و+5و+6و+7 Ni +1و+2 و+3و+4
V +2و+3و+4و+5 Fe +2و+3و+4و+5و+6 Cu +2و+3
Zn +2
* ملحوظــــــة
-حالات التأكسد المظللة هى أكثر حالات التأكسد ثباتا
-في عناصر هذه السلسة نجد أن المستوى الفرعي 4S والمستوى الفرعي 3d متساويان في الطاقة تقريباً ( 4S< 3d) ولكن نظرا لان المستوى الفرعي 4S هو المستوى الخارجي والأكبر فى عدد الكم الرئيسي فانه عندما تتأين فلزات هذه السلسلة فإن الإلكترونات تخرج من المستوى الفرعي 4S أولا وهو المستوى الفرعي الذي له عدد كمي أساسي أعلى ثم يتتابع بعد ذلك خروج إلكترونات المستوى الفرعي الذي له عدد كمي أساسي اقل وهو (3d)
-حالات التـأكسد الموجودة فى الدائرة هى اكثر حالات التأكسد ثباتا
-حالة التأكسد + 2 تنتج من فقد إلكتروني المستوى الفرعي 4S لان القاعدة تنص على إنه عندما تتحول الذرات إلى أيونات فى المحلول فإن:- الإلكترونات تخرج من المستوى الفرعي 4S أولا وهو المستوى الفرعي الذي له عدد كمي أساس أعلى ثم يتتابع بعد ذلك خروج إلكترونات المستوى الفرعي (3d) الذي له عدد كمي أساسي اقل
-لكى يعطى العنصر أقصى حالة تأكسد موجبة فانه يفقد جميع إلكترونات المستويين الفرعين (3d & 4S) كما فى حالة Mn+7 & Cr+6 & V+5 & Ti+4 & Sc+3
-جميع العناصر تعطى حالات التأكسد الثنائية ماعدا السكانديوم
-الكروم لا يعطى حالة التأكسد +1 -يعطى النحاس حالة التأكسد +1 و+2
-جميع العناصر في السلسلة الانتقالية الأولى لا تعطى حالة التأكسد +1ماعدا النحاس يعطى +1

 علل : يعطى عنصر السكانديوم حالة تأكسد +3 فقط
- لانه في هذه الحالة تكون الذرة اكثر استقرار وذلك لان المستوى الفرعي 3d &4S يكون خالي من الإلكترونات تماما 21Sc [Ar] 18 3d1 4S2
Sc+3 [Ar] 3d0 4S
 علل : تتميز العناصر الانتقالية بتعدد حالات تأكسدها
نظرا لان المستوى الفرعي 3d والمستوى الفرعي 4S متقاربين فى الطاقة فان ذلك يؤدى إلى خروج الإلكترونات منها بالتتابع عند تأكسد الذرة فى حالات التأكسد المختلفة بجهود تأين متتابعة
 علل لا يتكون أيون Sc+4 بسهولة
لان ذلك يتسبب فى كسر مستوى طاقة مكتمل 21Sc [Ar] 18 3d1 4S2
Sc+3 [Ar] 3d0 4S
 علل لا يعطى السكانديوم حالة التأكسد + 2
لأن المستوى الفرعي 3d في هذه الحالة يحتوى على واحد إلكترون ولايكون فارغ من الإلكترونات فتكون الذرة غير مستقرة 21Sc [Ar] 18 3d1 4S2
Sc+3 [Ar] 3d0 4S
 علل : تتميز العناصر الانتقالية بتعدد حالات تأكسدها
نظرا لان المستوى الفرعي 3d والمستوى الفرعي 4S متقاربين فى الطاقة فان ذلك يؤدى إلى خروج الإلكترونات منها بالتتابع عند تأكسد الذرة فى حالات التأكسد المختلفة بجهود تأين متتابعة
 دراســة جهــود التأيــن المختلفـة لبعض العناصــر
Sc 631/-e Sc+1 1235/ -e Sc+2 2389 /-e Sc+3 7130/-e Sc+4
Ti 656 /-e Ti+1 1309 /-e Ti+2 2560/-e Ti+3 4173/-e Ti+4
V 650/- e V+1 1414/-e V+2 2828/-e V+3 4600/-e V+4
ملاحظات على الجدول
* نلاحظ تضاعف جهود التأين السابقة تقريبا كلما ذادت حالات التأكسد بمقدار الوحدة حتى جهد التأين الرابع
*يشذ عن ذلك أيون Sc+4 مما يدل على انه لا يتكون بسهولة لان تكونه يتسبب في كسر مستوى طاقة مكتمل.
* الفلزات العادية مثل Na Mg & K & لا تتميز بتعدد حالات تأكسدها ولكن يكون حالة تأكسد واحدة أو اثنين على الأكثر .وذلك لآن إثارة إلكترون من المستوى S,P يحتاج كمية طاقة عالية جدا
*تزداد حالة التأكسد من عنصر Sc حتى تصل أقصى قيمة لها عند المنجنيز Mn+2 الذي يقع فى المجموعة (7B) ثم تقل حالات التأكسد بعد عنصر Mn حتى تصل إلى حالة التأكسد +2 فى عنصر الخارصين الذي يقع فى المجموعة 2B
*أعلى حالات التأكسد لآي عنصر لا يتعدى رقم المجموعة التي ينتمي أليها يشذ عن ذلك عناصر المجموعة 1B وهم Au & Ag & Cu

تعريــف العنصــر الانتقالي
هو العنصر الذي يكون الاوربيتال المستويان الفرعيان (F & d) مشغولة بالإلكترونات ولكنها غير ممتلئة سواء في الحالة الذرية أو فى أي حالة من حالات التأكسد.
 علل فلزات العملة Cu29 ، Ag47 ، Au79 من العناصر الانتقالية
-عند دراسة التركيب الإلكتروني لذراتها نجد أن المستوى الفرعي 3d يكون ممتلئ بالالكترونات
-ولكن عند دراسة التركيب الإلكتروني لأيونات هذه العناصر فى حالة التأكسد (3+ & 2+) نجد ان المستوى الفرعي d يكون غير ممتلئ بالإلكترونات مثل
*Au+3 يكون المستوى الفرعي 3d به ( Cool

إلكترونات 30Zn [Ar] 3d10 4S2
48Cd [Kr] 4d10 5S2
80Hg [Xe] 4F14 5d10 6S2
Zn+2 [Ar] 3d10 4S0
Cd+2 [Kr] 4d10 5S0
Hg+2 [Xe] 4F14 5d10 6S0
*Ag+2 المستوى الفرعي 3d به (9) إلكترونات
*Cu+2 المستوى الفرعي 3d به (9) إلكترونات
علل: يشذ كل من Cu ، Ag ، Au فى أقصى حالات تأكسدهم عن بقية عناصر السلسلة الانتقالية الأولى.
-لان القاعدة تنص على آن أعلى حالة تأكسد يمكن يصل إليها العنصر لا تتعدى رقم المجموعة
-ولكن Cu) ، Ag ، Au ( على الرغم من إنها تنتمي إلى عناصر المجموعة 1B إلا إنها لها حالات تأكسد تتعدى هذا الرقم مثل الثلاثي في حالة Au+3 و الثنائي في حالة Ag+2 & Cu+2
 علل لا يعتبر كل من Zn 30 ، Cd 48 ، Hg 80 من العناصر الانتقالية
- من دراسة التركيب الإلكتروني لذرات هذه العناصر نجد ان المستوى الفرعي d يكون ممتلئ بالإلكترونات فى الحالة الذرية
-من دراسة التركيب الإلكتروني لأيونات هذه العناصر فى حالة التأكسد (+2) نجد ان المستوى الفرعي d يكون ممتلئ أيضا بالإلكترونات 30Zn [Ar] 3d10 4S2
48Cd [Kr] 4d10 5S2
80Hg [Xe] 4F14 5d10 6S2
Zn+2 [Ar] 3d10 4S0
Cd+2 [Kr] 4d10 5S0
Hg+2 [Xe] 4F14 5d10 6S0

» الدرس الثانى ... التركيب الداخلى للارض
» الدرس السادس ... التركيب الذرى للماده
» الدرس الثانى ... القانون الثانى لنيوتن
» الدرس الثالث...الميل الالكترونى و السالبيه الكهربيه و الفلزات و اللافلزات و اشباه الفلزات
» الدرس الثانى ... فرق الجهد