ธาตแุทรนซชินั (Transition elements)

1 .สมบติัของธาตแุทรนซชินั2 .สารประกอบของธาตแุทรนซชินั3 .สารประกอบเชงิซอ้นของธาตุ

แทรนซชินั

ธาตแุทรนซิชนั

ธาตแุทรนซิชนั

Electron configurations of Cr and Cu

สมบติัของธาตแุทรนซชินัการท่ีธาตแุทรนซชินัมสีมบติัแตกต่างจากโลหะทัว่ๆ ไป ทำาใหต้้องแยก

ออกเป็นกลุ่ม ๆ ต่างหาก ลักษณะท่ีสำาคัญของธาตแุทรนซชินัเป็นดังน้ี

1. มเีลขออกซเิดชนัมากกวา่ 1 ค่า ยกเวน้หมู ่IIIB เชน่ Sc เป็น +3 ค่าเดียว และหมู ่IIB (Zn, Cd) เป็น +2 ค่าเดียว

2. ธาตแุทรนซชินัเป็นโลหะ จงึดึงดดูกับแมเ่หล็ก และมบีางธาต ุเชน่ Fe, Co, และ Ni สามารถแสดงสมบติัเป็นแมเ่หล็กได้เมื่อนำาไปวางไวใ้นสนามแมเ่หล็กนาน ๆ นอกจากน้ียงัมสีารประกอบของธาตแุทรนซชินัอีกหลายชนิดท่ีสามารถดดูกับแมเ่หล็กได้

3. สารประกอบสว่นใหญ่ มสี ี(ยกเวน้หมู ่IIIB) ซึ่งเป็นสขีองไอออนเชงิซอ้นของธาตแุทรนซชินั

4. ธาตแุทรนซชินัมแีนวโน้มท่ีจะเกิดสารประกอบเชงิซอ้นได้5. มเีวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 (ยกเวน้ Cr, และ Cu มเีว

เลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1) และอิเล็กตรอนถัดจากวงนอกสดุไมค่รบ 18 (ยกเวน้ Cu และ Zn)

6 . รศัมอีะตอมมแีนวโน้มลดลงจากซา้ยไปขวาของคาบ (หรอืเมื่อเลขอะตอมเพิม่ขึ้น รศัมอีะตอมจะเล็กลง) ซึ่งเหมอืนกับธาตใุนคาบเดียวกันทัว่ๆ ไป)

7. มจุีดหลอมเหลวและจุดเดือดค่อนขา้งสงู เพราะมพีนัธะโลหะ8. หนาแน่นเพิม่ขึ้น เมื่อเลขอะตอมเพิม่ขึ้น เนื่องจากมวลเพิม่ขึ้นใน

ขณะท่ีขนาดเล็กลง9. ค่า IE1 , IE2 , และ IE3 มแีนวโน้มเพิม่ขึ้นเมื่อเลขอะตอมเพิม่

ขึ้น แต่ค่าต่างกันไมม่ากนัก เพราะขนาดใกล้เคียงกัน10. อิเล็กโทรเนกาติวตีิมแีนวโน้มเพิม่ขึ้น เมื่อเลขอะตอมเพิม่ขึ้น1 1 .เป็นโลหะท่ีนำาความรอ้นและนำาไฟฟา้ได้ดีเหมอืนกับโลหะทัว่ ๆ

ไป ทัง้นี้เพราะมพีนัธะโลหะ

สมบติัของธาตแุทรนซชินั

สมบติัของธาตแุทรนซชินั

Atomic radii

สมบติัของธาตแุทรนซชินั

Transition metal densities

เลขออกซเิดชนัของธาตุแทรนซชินั

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

+3 +4 +5 +6 +7 +6 +5 +4 +3 +2

+3 +4 +5 +6 +5 +4 +3 +2

+2 +3 +4 +5 +4 +3 +2 +1

+1 +2 +3 +4 +3 +2 +1

+1 +2 +3 +2 +1

+1 +2 +1

+1

สารประกอบเชงิซอ้นของธาตุแทรนซชินั

* โลหะแทรนซชินัมโีครงสรา้งทางอิเล็กตรอนท่ีแตกต่างไปจากโลหะหมูท่ี่ IA และหมู ่ IIA คือสามารถรวมกับไอออน  หรอืหมู่ไอออน โมเลกลุหรอืสารบางชนิดท่ีมอิีเล็กตรอนคู่วา่งอยู่ เกิดเป็นสารประกอบโคเวเลนต์ท่ีเรยีกวา่ สารประกอบโคออดิเนชนัหรอืสารประกอบเชงิซอ้น (Complex  Compound)สารประกอบเชงิซอ้น คือ สารประกอบท่ีมไีอออนเชงิซอ้นเป็นองค์ประกอบอยูด่้วย สว่นมากเกิดกับธาตแุทรนซชินัไอออนเชงิซอ้น คือ สารท่ีเกิดจากไอออนลบ (anions) หรอืโมเลกลุท่ีเป็นกลางไมม่ปีระจุจำานวนหนึ่ง หรอืมากกวา่นัน้มาสรา้งพนัธะเคมกีับไอออนกลางของโลหะ เชน่ Cu(NH3)4

2+, ไอออนเชงิซอ้นม ี 2 ชนิดคือ ไอออนเชงิซอ้นท่ีเป็นไอออนบวก และไอออนลบ

สารประกอบเชงิซอ้นของธาตแุทรนซชินั

อะตอมกลางหรอืไอออนกลาง (Central atom ion) คือ อะตอมของธาตท่ีุอยูแ่กนกลางของสารเชงิซอ้น สว่นมาก ได้แก่ โลหะแทรนซชินั

ลิแกนด์ คือ ไอออนหรอืโมเลกลุท่ีล้อมรอบอะตอมกลางหรอืไอออนกลาง สารพวกนี้เป็นสารท่ีมอีะตอมของธาตท่ีุมอิีเล็กตรอนคู่อิสระอยู ่ เชน่ F-, Br-, OH-, SCN-, S2-,CO, NH3, H2O เป็นต้น

พนัธะระหวา่งลิแกนด์ และโลหะแทรนซชินัท่ีอยูก่ลางในสารเชงิซอ้นเป็นพนัธะโคเวเลนต์ และจำานวนลิแกนด์ท่ีล้อมรอบโลหะแทรนซชินัท่ีอยูก่ลาง เรยีกวา่ เลขโคออรดิ์เนชนั และเลขโคออรดิ์เนชนัเป็นเท่าใดนัน้ขึ้นอยูก่ับชนิดของธาตแุทรนซชินั เลขออกซเิดชนัของโลหะแทรนซชินั และชนิดของลิแกนด์ด้วย

Common ligands

โครงสรา้งของสารประกอบเชงิซอ้น

โครงสรา้งของไอออนเชงิซอ้น

ธาตแุทรนซชินัและสารประกอบเชงิซอ้นของธาตแุทรนซชินั

ธาตแุทรนซชินั สารประกอบเชงิซอ้นของธาตแุทรนซชินั

เป็นโลหะทกุธาต ุและมคีวามสามารถเป็นตัวรดีิวสไ์ด้

มอีะตอมหรอืไอออนของธาตแุทรนซิชนัอยูต่รงกลางและมไีอออน อะตอม หรอืโมเลกลุ มาล้อมรอบโดยสรา้งพนัธะโคเวเลนต์ระหวา่งกัน

มกีารจดัเรยีงอิเล็กตรอนเพิม่เขา้ไปในระดับพลังงานชัน้ในท่ีอยูติ่ดกับระดับพลังงานนอกสดุ

อาจเป็นไอออนบวก ไอออนลบ หรอืเป็นกลางก็ได้

บางธาตมุเีวเลนซอิ์เล็กตรอนเท่ากับ 1 (Cr, Cu) และบางธาตุมเีวเลนซอิ์เล็กตรอนเท่ากับ 2และเมื่อเป็นสารประกอบจะมเีลขออกซเิดชนัหลายค่า

มกัมสี ีและถ้าเลขออกซเิดชนัของธาตแุทรนซชินัเปล่ียน สจีะเปล่ียน

มขีนาดอะตอมใกล้เคียงกันภายในกลุ่ม แต่เล็กกวา่โลหะหมู ่IA และ IIA ในคาบเดียวกัน

ธาตแุทรนซชินัชนิดหนึ่งอาจเกิดเป็นสารประกอบท่ีมอีงค์ประกอบเหมอืนกันได้มากกวา่ 1 ชนิด แต่ละชนิดจะมสีแีตกต่างกันขึ้นอยูก่ับชนิด และจำานวนโมเลกลุ อะตอม หรอืไอออน ท่ีมาล้อมรอบ

สารประกอบเชงิซอ้นของธาตแุทรนซชินั

สารประกอบเชงิซอ้นของธาตุแทรนซชินั

ตารางแสดงสารประกอบเชงิซอ้นบางชนิดและไอออนองค์ประกอบ

สารประกอบเชงิซอ้น

ไอออนบวก ไอออนลบ สขีองสารประกอ

บKMnO4 K+ [MnO4]- มว่งแดงK2 MnO4 K+ [MnO4]

-2

เขยีว

PbCrO4 Pb2+ [CrO4]2+

เหลือง

K3[Fe(CN)6]

K+ [Fe(CN)6] -3

สม้แดง

Cu[(NH3)4 SO4]

[Cu(NH3)4]2+

[SO4] -2 คราม

Cu[(H2 O)5 SO4]

[Cu(H2 O)5]2+

[SO4] -2 นำ้าเงิน

สมบติับางประการของสารประกอบของโครเมยีมและแมงกานีสไอออน

Cr

CrO42-

+ O2(g)

สีเหลือ

ง

+6

H+ OH-

Cr2O72-

สสีม้

+6

+ H2O2Cr3+

สีเขยีว

H+

Cr2+

สนี้ำ%าเงิน

S2-

Mn

MnO2

สดี้ำา

+4

NaOH

MnO42-

สเีขยีว

+6

Mn2+

สชีมพูอ่อน

H+

MnO4-

สมีว่งแดง

+7

H+ กับ S2-

Mn(OH)3

OH-

สนี้ำ%าตาล

+3

สขีองสารประกอบของโครเมยีมและแมงกานีสในน้ำ%า

สตูร ชื่อ สีCr2+

Cr3+

CrO42-

Cr2O72-

Mn2+

Mn(OH)3*MnO2*MnO4

2-

MnO4-

Chromium (II) ionChromium (III) ionChromate ionDichromate ionManganese (II) ionManganese (III) hydroxideManganese (IV) oxideManganate ionPermanganate ion

นำ้าเงินเขยีวเหลืองสม้ชมพูอ่อนนำ้าตาลดำาเขยีวมว่งแดง

*ไมล่ะลายนำ้า

การเตรยีมสารประกอบเตตระแอมมนีคอปเปอร ์(II) ซลัเฟต

เตรยีมโดยนำา CuSO4.5H2Oซึ่งเป็นผลึกสฟีา้มาละลายนำ้า แล้วเติม NH3 จะได้ผลึกสคีรามเขม้ เมื่อตัง้ท้ิงไวข้า้มคืนจะเปล่ียนเป็นสารสเีขยีวแกมฟา้ ดังสมการ (ท้ิงไวข้า้มคืนจะเกิดการเปล่ียนแปลงชนิดของลิแกนด์และจำานวนนำ้าผลึก)

CuSO4.5H2O

(สีฟา้)

+ 4NH3 [Cu(NH3)4]SO4.H2O + 4H2O

(สีคราม) ท้ิงไวข้า้ม

คืน[Cu(NH3)3SO4]+ NH3 + H2O

(สเีขยีวแกมฟา้)

สารประกอบเชงิซอ้นขอธาตแุทรนซชินั

TM

Formula of Hydroxide Precipitate

Colour

Excess NaOH

Excess Ammoni

a

Cr Cr(OH)3 green [Cr(OH)6]3-(aq)  

Mn Mn(OH)2 cream    Fe Fe(OH)2 green    

  Fe(OH)3red/

brown    

Co Co(OH)2light blue    

Ni Ni(OH)2 green   [Ni(NH3)6]2+(aq) 

Cu Cu(OH)2 blue   Cu(NH3)4]2+(aq)

Zn Zn(OH)2 white [Zn(OH)4]2- (aq)

[Zn(NH3)4

]2+(aq)

การเขยีนสตูรและการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้น1 .เรยีกชื่อไอออนบวกก่อนไอออนลบ เชน่เดียวกับการเรยีก

ชื่อสารประกอบไอออนิก2. การเรยีกชื่อไอออนเชงิซอ้น ใหเ้รยีกชื่อลิแกนด์ก่อนแล้ว

ตามด้วยชื่อของไอออนของธาตแุทรนซชินั**การเรยีกชื่อลิแกนด์

1) ไอออนลบท่ีลงท้ายด้วย -ide เปล่ียนเป็น -o

ไอออนลบ ชื่อท่ัวไป ชื่อเมื่อเป็นลิแกนด์

Cl-

Br-

I-

CN-

O2-

chloridebromideIodide

cyanideoxide

chlorobromoIodo

cyanooxo

การเขยีนสตูรและการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้น

**การเรยีกชื่อลิแกนด์ 2) ไอออนลบท่ีลงท้ายด้วย –ite หรอื –ate เปล่ียน

เป็น –ito , –ato ไอออนลบ ชื่อท่ัวไป ชื่อเมื่อเป็นลิแกนด์

CO32-

S2O32-

SCN-

C2O42-

carbonatethiosulfatethiocyanatethiocyanate

oxalate

CarbonatoThiosulfato

thiocyanato เมื่อเกิดพนัธะท่ี Sisothiocyanato เมื่อเกิดพนัธะ

ท่ี Noxalato

การเขยีนสตูรและการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้น

**การเรยีกชื่อลิแกนด์ 3) ลิแกนด์ท่ีไมม่ปีระจุหรอืเป็นกลาง : ใหเ้รยีก

เหมอืนกับโมเลกลุท่ีเป็นกลาง ยกเวน้ลิแกนด์ ชื่อเมื่อเป็นลิแกนด์

H2ONH3

CO

aquaamminecarbonyl

การเขยีนสตูรและการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้น

**การเรยีกชื่อลิแกนด์ 4) ถ้าสารประกอบเชงิซอ้นมลิีแกนด์ชนิดเดียวกัน

มากกวา่หน่ึง : ใหบ้อกจำานวนท่ีซำ้ากันไวห้น้าชื่อลิแกนด์ด้วยภาษากรกี

จ้ำานวนลิแกนด์ท่ีซ้ำ%ากัน

เรยีก

23456

ditri

tetrapentahexa

การเขยีนสตูรและการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้น

**การเรยีกชื่อไอออนเชงิซอ้น 1) ถ้าไอออนเชงิซอ้นมปีระจุเป็นลบ : ใหเ้รยีกชื่อลิแกนด์

แล้วตามด้วยชื่อโลหะ และเปล่ียนคำาลงท้ายเป็น –ate และใสเ่ลขออกซเิดชนัไวใ้นวงเล็บต่อจากชื่อโลหะด้วยเลขโรมนัโลหะ ชื่อโลหะ ชื่อโลหะในไอออนเชงิซอ้นท่ี

มปีระจุลบAlCrMnNiCoZnMoW

Aluminiumchromiummanganese

nickelcobaltzinc

molybdenumtungsten

AlminateChromateManganateNickelateCobaltateZinccate

MolybdateTungatate

การเขยีนสตูรและการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้น

**การเรยีกชื่อไอออนเชงิซอ้น 2) ไอออนเชงิซอ้นท่ีมปีระจุเป็นลบ : ชื่อโลหะบางตัวมชีื่อ

เรยีกเป็นภาษาละติน ใหใ้ชภ้าษาละตินและลงท้ายด้วย –ate

ธาตุ ชื่อโลหะ ชื่อโลหะในไอออนเชงิซอ้น

ภาษาอังกฤษ

ภาษาละติน ท่ีมปีระจุเป็นลบ

FeCuPbAgAuSn

ironcopper

leadsilvergoldtin

FerrumCuprum

PlumbumArgentum

AurumStannum

FerrateCuprate

PlumbateArgentate

AurateStannate

การเขยีนสตูรและการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้น

3. ในกรณีท่ีสารประกอบเชงิซอ้นนัน้มลิีแกนด์หลายชนิด ให้เรยีกชื่อลิแกนด์ท่ีมปีระจุลบก่อน ตามด้วยลิแกนด์ท่ีเป็นกลาง และลิแกนด์ท่ีมปีระจุบวกไวท้้ายสดุ

การเขยีนสตูรและการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้น

ตัวอยา่ง การเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้น

สารประกอบเชงิซอ้น

ไอออนบวก

ไอออนลบ

เลขโคออรดิ์เน

ชนั

อ่านชื่อ

K3[Fe(CN)6]

[Cu(NH3)4]SO4

[Cr(H2O)4Cl2]ClO4

Na3[Cr(NO2)6]

Fe2[Fe(CN)6]

[Ni(NH3)6]Br2

...................

...................

...................

...................

...................

...................

......................

......................

......................

......................

......................

......................

.................................

.................................

.................................

.................................

.................................

.................................

........................

........................

........................

........................

........................

........................