العناصر الانتقالية (الفلزات الانتقالية) في الجدول الدوري

في الكيمياء إن لمصطلح الفلز الانتقالي (أو العنصر الانتقالي) ثلاثة معانٍ ممكنة:
– فحسب تعريف الأيوباك IUPAC فإن الفلز الانتقالي هو”عنصر له ذرة تحتوي على غلاف فرعي d ممتلئ جزئيًا ، أو يمكن أن يؤدي إلى إنشاء الكاتيونات مع فلك فرعي d غير مكتمل “.
– و يصف العديد من العلماء “الفلز الانتقالي” بأنه أي عنصر يقع في القطاع d من الجدول الدوري والذي يتضمن مجموعات من 3 إلى 12 في الجدول الدوري و لكن فعليا ، تُعتبر سلسلة اللانثنيدات و الاكتنيدات و هي تنتمي إلى القطاع f من الجدول الدوري بأنها العناصر الانتقالية الداخلية”.
قام كل من العالمين كونون و ويلكنسون بتوسيع تعريف الأيوباك IUPAC المختصر و المذكور أعلاه بتحديد العناصر التي يتم تعيينها ضمن العناصر الانتقالية . فبالإضافة إلى عناصر المجموعات من 4 إلى 11 ، فإنهما يضيفان السكانديوم والإيتريوم في المجموعة 3 والتي يكون فيها الفلك الفرعي d ممتليء جزئيا في الحالة الفيزيائية كما يتم تصنيف اللانثانوم والأكتينيوم في المجموعة 3 مع اللانثانيدات والأكتينيدات على التوالي.
و عليه يمكن تقسيم العناصر الانتقالية إلى صنفين و هما:
أ – العناصر الانتقالية الرئيسية (القطاع d ) و توجد في صلب الجدول الدوري و هي العناصر التي تُكوِّن أيونا واحدا على الأقل و تكون فيه أفلاك (مدارات) d ممتلئة إمتلاءً جزئيا ، أي أنها غير مكتملة الإلكترونات في الفلك d . و هي تقع في صلب الجدول الدوري و في الدورات الرابعة و الخامسة و السادسة و في المنطقة الفاصة بين القطاعين s على اليسار و القطاع p على اليمين.
ب – العناصر الانتقالية الداخلية (القطاع f) و توجد خارج أسفل الجدول الدوري و تتكون من سلسلة اللانثنيدات و سلسلة الاكتنيدات.
الخصائص العامة للعناصر الإنتقالية:
1 – جميعها معادن و بالتالي تتمتع بكل خواص المعادن من حيث جودة التوصيل للتيار الكهربائي و سهولة السحب و الطرق و تكوين سبائك مع الفلزات الأخرى و غيرها من الصفات.
2 – تشكل عددا كبيرا من الايونات الملونة و البارامغناطيسية و ذلك لوجود إلكترونات فردية. أما سبب تلون مركبات العناصر الإنتقالية فهذا يرجع إلى الإنتقالات الإلكترونية و هي نوعين :
أ – إنتقال d-d : حيث ينتقل الإلكترون بين فلكين (مدارين) من أفلاك d و يعطي هذا الانتقال ألوانا شاحبة (فاتحة).
ب – إنتقال إلكترون من فلك جزئي في الربيطة في مدار جزئي على ذرة الفلز أو العكس و يعطي هذا الانتقال ألوانا داكنة.
3 – لها القدرة على تكوين مركبات تناسقية (معقدة) مثل –Fe(CN)6]3] و سبب هذه الخاصية:
أ – ارتفاع شحنة أغلب الأيونات.
ب – وجود أفلاك (مدارات) d فارغة تسمح بدخول الأزواج الإلكترونية التي تتواجد على الرُبيطات (الليجاندات) .
4 – تعدد حالات الأكسدة و ذلك لأن الفرق في الطاقة الكلية بين الإلكترونات (d(n-1 و إلكترونات ns صغير مما يُمكن من استخدامها في التفاعلات الكيميائية.
5 – ذات خواص حفزية في التفاعلات الكيميائية و الصناعية و الحيوية ، فمثلا يستخدم أكسيد المنغنيز MnO2 في تفاعل تحلل فوق أكسيد الهيدروجين H2O2 .
6 – يتناقص نصف القطر الذري للعناصر من اليسار إلى اليمين خلال الدورة حتى قرب النهاية فإن الحجم يزداد فليلا.
7 – الاحجام الذرية للعناصر الانتقالية صغيرة لأن الزيادة في شحنة النواة تجذب الإلكتروناتإلى الداخل و بالتالي فإن كثافة العناصر الانتقاليى تكون كبيرة.
8 – بصفة عامة فإن درجات الانصهار و الغليان لأغلب العناصر الانتقالية عالية جدا. و تعتبر العناصر الخارصين Zn و الكادميوم Cd و الزئبق Hg مستثناه بسبب إمتلاء الفلك d بالإلكترونات.
9 – من ناحية انتشارها في الطبيعة نلاحظ أن عناصر الصف الأول زات الرقم الزوجي تكون اكثر انتشارا من العناصر التي تحتوي على أرقام ذرية احادية ، و الحالة الشاذة عنا هو المنجنيز. و عناصر الصف الثاني و الثالت أقل انتشارا من عناصر الصف الأول.
الصفات المغناطيسية:
تقسم المواد حسب طبيعة تفاعلاتها مع المجال المغناطيسي الخارجي حسب التركيب الإلكنروني للذرات أو الجزيئات أو الأيونات:
أ – مواد بارامغناطيسية : و هي المواد التني تنجذب نحو المجال المغناطيسي و يكون مقدار الحث المغناطيسي أكبر من أو يساوي 1 و المثال عليها أيونات فلزات القطاع d .
ب – المواد الدايامغناطيسية : و هي المواد التي لا تنجذب نحو المجال المغناطيسي و الحث المغناطيسي لها يساوي صفرا .