1

ธาตแทรนซชน (TRANSITION ELEMENTS)

1

ธาตแทรนซชน

2

ธาตแทรนซชน (Transition Elements)

• เปนธาตท�ม valence electrons อยใน d- หรอ f-orbital (หม IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB และ IIB)

• ในตารางธาต ธาตแทรนซชนอยระหวาง s-block กบ p-block ของ Representative elements

3

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd

La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg

IIIB IVB VB VIB VIIB IB IIBVIIIB

Most have partially occupied d subshells in common oxidation states

d-block transition elements

4

ELECTRONIC CONFIGURATIONS

Element Configuration Element Configuration

Sc [Ar]3d14s2 Fe [Ar] 3d64s2

Ti [Ar]3d24s2 Co [Ar] 3d74s2

V [Ar]3d34s2 Ni [Ar] 3d84s2

Cr [Ar]3d54s1 Cu [Ar]3d104s1

Mn [Ar]3d54s2 Zn [Ar]3d104s2

5[Ar] = 1s22s22p63s23p6

ความคลายคลงตามคาบ

ธาตแทรนซชนมสมบตท�คลายคลงกนตามหม และคาบ

โดยคาบอาจเรยกช�อเปนอนกรม ดงน �

อนกรม ธาต มอเลกตรอนใน

แทรนสชนท� 1 Sc ถง Cu 3d-orbital

แทรนสชนท� 2 Y ถง Ag 4d-orbital

แทรนสชนท� 3 La ถง Au 5d- orbital

แลนทาไนด Ce ถง Lu 4f- orbital

แอกทไนด Th ถง Lr 5f- orbital6

Inner transition

Inner transition (n-2)f

2

ลกษณะเดนของธาตแทรนซชน

1. มเลขออกซเดชนไดหลายคา (มกม +2) ยกเวนหม IIIB และ IIB ซ�งแสดงคา +3 และ +2 ตามลาดบ

2. สารประกอบหลายตวเปนพาราแมกเนตก เพราะม e เด�ยวเหลอ ทาใหถกดดในสนามแมเหลก

3. สารประกอบสวนใหญมส (ยกเวนหม IIIB)

4. เกดสารประกอบเชงซอนไดงาย

7

การจดอเลกตรอน

ธาตแทรนซชนในคาบท� n มกม e อยเตมใน ns-orbital และม e- ไมเตมใน (n-1) d-orbital หรอ (n-2) f-orbital

เชน 26Fe ในอะตอมอสระ

Fe [Ar] 4s2 3d6

เม�อเกดเปนสารประกอบ จะเสย e ใน 4s-orbital กอน

Fe2+ [Ar] 3d6

Fe3+ [Ar] 3d5

8

สมบตของธาตแทรนซชนธาตแทรนซชนมสมบตแตกตางจากโลหะท�วๆ ไป ทาใหตองแยกออกเปนกลม ๆ ตางหาก ลกษณะท�สาคญเปนดงน �1. มเลขออกซเดชนมากกวา 1 คา ยกเวนหม IIIB เชน Sc เปน +3 คาเดยว และหม IIB (Zn, Cd) เปน +2 คาเดยว2. มสมบตแมเหลก และมบางธาต เชน Fe, Co, และ Ni สามารถแสดงสมบตเปนแมเหลกไดเม�อนาไปวางไวในสนามแมเหลกนาน ๆ3. สารประกอบสวนใหญ มส (ยกเวนหม IIIB) ซ�งเปนสของไอออนเชงซอนของธาตแทรนซชน

9

10

5. มจดหลอมเหลวและจดเดอดคอนขางสง เพราะมพนธะโลหะ

8. อเลกโทรเนกาตวตมแนวโนมเพ�มข �น เม�อเลขอะตอมเพ�มข �น

11

สมบตของธาตแทรนซชนรศมอะตอมมแนวโนมลดลงจากซายไปขวาของคาบ (หรอเม�อเลขอะตอมเพ�มข �น รศมอะตอมจะเลกลง) Transition metal densities

12

สมบตของธาตแทรนซชน

ความหนาแนนเพ�มข �น เม�อเลขอะตอมเพ�มข �น เน�องจากมวลเพ�มข �นในขณะท�ขนาดเลกลง

3

First Transition Series Metals (3d)

13

คา IE1 , IE2 , และ IE3 มแนวโนมเพ�มข �นเม�อเลขอะตอมเพ�มข �น แตคาตางกนไมมากนก เพราะขนาดใกลเคยงกน

หม IIIB: 21Sc +3

หม IVB: 22Ti +2, +3, +4

หม VB: 23V +2, +3, +4, +5

หม VIB: 24Cr +2, +3, +6

หม VIIB: 25Mn +2, +3, +4, +6, +7

หม VIIIB: 26Fe +2, +3, +6

27Co, 28Ni +2, +3

หม IB: 29Cu +1, +2

หม IIB: 30Zn +2

เลขสน �าเงนแสดงใหเหนความสมพนธกบเลขหม

Oxidation Number

14

มเลขออกซเดชนมากกวา 1 คา ยกเวนหม IIIB เชน Sc เปน +3 คาเดยว และหม IIB (Zn, Cd) เปน +2 คาเดยว

• สแคนเดยม อตเทรยม แลนทานมและอนกรมแลนทาไนด แอกทเนยม และอนกรมแอกทไนด

- Sc, Y และ La มการจด e แบบ (n-1) d1 ns2

- เกดไอออนแบบ +3 ซ�งมการจด e แบบ (n-1) d0 ns0

21Sc: [Ar] 3d1 4s2 , Sc3+ : [Ar]

- ไอออนเหลาน �จงคลายธาตเรพรเซนเททฟ เชน สารประกอบไมมส

ธาตหม IIIB (Sc, Y, La,… Lu, Ac,…Lr

15

1. ธาตในอนกรมแลนทาไนดมอเลกตรอนใน 4f-orbital ไมเตม

มเลขอะตอม 58-71 (อยระหวาง 57La - 72Hf)

ขนาดเลกลงเม�อเลขอะตอมสงข �น

มเลขออกซเดชนเม�อเกดเปนสารประกอบมกเปน +3

2. ธาตในอนกรมแอกทไนดมอเลกตรอนใน 5f-orbital ไมเตม

เลขอะตอม 90-103 (อยระหวาง 89Ac - 104Rf)

ทกตวเปนกมมนตรงส และหลายธาตไมปรากฎในธรรมชาต

ธาตหม IIIB (Sc, Y, La,… Lu, Ac,…Lr)

16

• ไทเทเนยม เซอรโคเนยม และแฮฟเนยม

- Ti และ Zr มเลข oxidation +2, +3, +4 แต Hf +4 เทาน �น

22Ti: [Ar] 3d2 4s2 , Ti4+ : [Ar] เหมอนกบ Sc (III)

- สมบตของไอออน +4 ของธาตหมน �จงคลายกบของ IVA เชนความเปนโคเวเลนตสง เชน TiCl4 เปนโมเลกลเด�ยว และ TiO2

เปน network เชนเดยวกบ SiO2

- Ti มสมบตท�ดมาก ไดแก Tb และ Tm สงมาก แขง เหนยว มความหนาแนนต�าสดในโลหะแทรนสชน (ช �นสวนเคร�องบน)

ธาตหม IVB (Ti, Zr, Hf)

17

Ti เปนโลหะท�เสถยรในสภาวะปกต แตท� T สงมาก ๆ กทา rxn กบอโลหะไดสารประกอบโคเวเลนต เชน TiCl4 ซ�งใชทาใหเกดควนขาวในอากาศ (เขยนขอความบนทองฟา หรอมานควนในกจการทหาร) ดง rxn

TiCl4 (l) -----> TiCl2 ----> TiO2 . xH2O + HCl

TiO2 เปนของแขงสขาว เสถยรมาก ใชเปน pigment ในอตสาหกรรมส

H2O

18

ธาตหม IVB (Ti, Zr, Hf)

4

• วาเนเดยม ไนโอเบยม และแทนทาลม

- V มเลขออกซเดชน +2, +3, +4, +5 (+4 เสถยรท�สด)

- สวน Nb และ Ta ม +3 และ +5 (เทยบกบ Sb และ Bi ใน VA)

- 23V: [Ar] 3d3 4s2 , Ti5+ : [Ar] เหมอนกบ Sc (III)

- สมบตทางเคมของ V คลายกบ Ti

- V (II) เปนตวรดวซท�รนแรง (ถกออกซไดสงาย เปน +3 หรอ +4)

- V (V) ถกรดวซดวย H2 หรอ CO ได V (III)

ธาตหม VB (V, Nb, Ta)

19

• โครเมยม โมลบดนม และทงสเตน

- มจดหลอมเหลวและจดเดอดสงมาก

- 24Cr: [Ar] 3d5 4s1 (half-filled) ไมใช 3d4 4s2

-Cr: ใชเคลอบผวโลหะ เพ�อปองกนการผกรอน และเพ�อความสวยงาม

- Cr ถกออกซไดสดวย O2 เปน Cr2O3 เคลอบท�ผว และปองกนเน �อขางใน “ protective oxide film”

20

ธาตหม VIB (Cr, Mo, W)

- Cr มเลขออกซเดชน +2, +3, +6

- Cr (III) เสถยรท�สด

- Cr (II) เปนตวรดวซท�แรงมาก (ถกออกซไดสงาย)

- Cr (VI) เปนตวออกซไดสท�ด เชน Cr2O72-

- เสถยรภาพของ Cr (III) และ Cr (VI) ข �นกบ pH

H+

OH-2CrO4

2- Cr2O72-

21

ธาตหม VIB (Cr, Mo, W)

- Mo และ W มสมบตคลายกนมาก

- ออกไซดอยในรป MO3 และอาจถกรดวซดวย H2 ไดโลหะบรสทธ�

ทน T ไดสง จงใชทาหลอดเอกซเรย เตาหลอมไฟฟา และเสนลวดในหลอดไฟฟา (tungsten wire)

- การเจอ Mo ในเหลกกลา ทาใหเหลกน�นแขงข �น ในชวง T กวางข �นกวาเดม

22

ธาตหม VIB (Cr, Mo, W)

• แมงกานส เทคนเชยม และรเนยม

- 25Mn: [Ar] 3d5 4s2 (half-filled ใน d- และ filled ใน s-)

- มเลขออกซเดชน +2, +3, +4, +6, +7 ท�สาคญคอ +2, +4, +7

แตท�เสถยรท�สด คอ +2

- ในสภาวะปกต Mn มความวองไวตอปฏกรยานอย

- ท� T สง จะทาปฏกรยารนแรง เชนการเกด MnCl2, Mn3N2

และยงทา rxn กบ B, C, S, Si และ P ได (เน�องจากไมม protective oxide fim) 23

ธาตหม VIIB (Mn, Tc, Re)

- แมงกานสแขงแตเปราะกวาเหลก ทนความรอนไดนอยกวา

- แมงกานสมมากเปนอนดบ 2 รองจากเหลก (ในหมโลหะหนก)

- มกพบในรปออกไซด เชน MnO2, Mn3O4 ไฮดรอกไซด และคารบอเนต

- ทาใหบรสทธ�โดยการเผาแลวรดวซดวย Al ดงปฏกรยา

3 MnO2 ----> MnO. Mn2O3 + O2

3 MnO. Mn2O3 + 8 Al ----> 4Al2O3 + 9 Mn 24

ธาตหม VIIB (Mn, Tc, Re)

5

1. ตระกลเหลก (Iron family) : เหลก Fe, โคบอลต Co, นกเกล Ni

2. ตระกลแพลทนม (Platinum family)

2.1 Light platinum triad: รทเนยม Ru, โรเดยม Rh, แพลเลเดยม Pd

2.2 Heavy platinum triads: ออสเมยม Os, อรเดยม Ir, แพลทนม Pt

Fe Co NiRu Rh PdOs Ir Pt

ธาตหม VIIIB

25

- ธาตท �งสามมจดหลอมเหลวและจดเดอดสง

- 26Fe: [Ar] 3d6 4s227Co: [Ar] 3d7 4s2

28Ni: [Ar] 3d8 4s2

- มความวองไวตอ rxn ปานกลาง

- เปนสาร ferromagnetic

- มกมเลขออกซเดชน +2 และ +3

- เหลกมปรมาณมากสดในกลมโลหะแทรนสชน (อนดบ 4 ของธาตท �งหมด รองจาก O, Si และ Al)

- มความแขงแรงมาก มการใชงานในการกอสราง

ธาตตระกลเหลก (Fe, Co, Ni)

26

สามารถเพ�มความแขงแรงของเหลกโดยนาไปผสมกบธาตอ�น ๆ

1. เหลกกลา (steel) แบงเปน

-เหลกกลาคารบอน (carbon steel) ม C ไมเกน 1.2 % แบงเปน (1) mild steel (C 0.1-0.4%) และ (2) hard steel (C สงข �น)

-เหลกกลาเจอ (alloy steel) มธาตอ�นเจอ เชน Mn, Ni, Cr, Mo, W

2. เหลกหลอ (cast iron) ม C ประมาณ 2-4% และ Si 0.5-3% สามารถข �นรปไดโดยการหลอ เพราะหลอมเหลวไดไมยาก และเปนของไหลท�ด

เหลก (Fe)

27

- เม�ออยในอากาศช �นจะเกด Fe2O3.xH2O (สนม สน �าตาลแดง)

- เม�อเผาในอากาศจะได Fe3O4 ซ�งเปนออกไซดผสมของ FeO.Fe2O3 ใชฉาบผวเหลกเพ�อปองกนสนมได

- Co มความแขงแรงสงกวาเหลก มกมเลขออกซเดชน +2 และ +3

- Ni มกเปน +2 เชน NiO, NiS, NiCl2.6H2O

ธาตตระกลเหลก (Fe, Co, Ni)

28

- มจดหลอมเหลวและจดเดอดสงมาก

- ไมวองไวตอ rxn

- สารประกอบของธาตพวกน �ไมเสถยรมาก เชนจะสลายกลายเปนโลหะท� T สง

- มเลขออกซเดชน +2 ถง +8 (RuO2, RuO4)แตท�สาคญคอ +2 ถง +4 เชน PtCl2 , PtCl3, PtCl4, PtO2

- Pd ใชเปนตวเรง rxn (catalyst)

- Pt นาความรอนและไฟฟาไดด และเสถยร ใชทาอเลกโทรด

Ru Rh PdOs Ir Pt

29

ธาตตระกลแพลทนม

- ทองแดง เงน และทองคา

- electron: (n-1)d10 ns1 (คลายโลหะอลคาไล หม IA)

29Cu: [Ar] 3d10 4s1

- เม�อเสย e ไป 1 ตว จะไดไอออน M+ (ประจ +1)

- นอกจากน �ทองแดงและทองคายงม +2. +3 ตามลาดบ

- จดหลอมเหลว ความหนาแนน การเปนตวนา ดกวาหม IA

- สารประกอบถกรดวซเปนโลหะบรสทธ� งาย ผวเปนมนวาว ===> โลหะเงนตรา

30

ธาตหม IB (Cu, Ag, Au)

6

- สงกะส แคดเมยม และปรอท

- valence electrons : (n-1)d10 ns230Zn: [Ar] 3d10 4s2

- สมบตตางจากธาตแทรนสชนอ�น แตคลายกบธาต representative เชนจดหลอมเหลว จดเดอดต�า tensile strength ต�า

- ปรอทซ�งเปนธาตท�หนกท�สดในกลม เปนของเหลวท� T หอง

- เลขออกซเดชนสงสดคอ +2 (ซ�งตางจากโลหะแทรนสชนอ�น)

- Hg ม +1 ได แตอยในรป diatomic ion (Hg2)2+

31

ธาตหม IIB (Zn, Cd, Hg)

32

zn

สารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

สารประกอบโคออดเนชน (Coordinate compound)หรอสารประกอบเชงซอน (Complex Compound)ประกอบดวยอะตอมกลาง(โลหะแทรนซชน) สรางพนธะโคออรดเนตโควาเลนตกบลแกนด

33

34

ลแกนด (Ligand) คอ ไอออนหรอโมเลกลท�ลอมรอบอะตอมกลางหรอไอออนกลาง เปนสารท�มอะตอมของธาตท�มอเลกตรอนคอสระอย เชน F-, Br-, OH-, SCN-, S2-,CO, NH3, H2O เปนตน พนธะระหวางลแกนด และอะตอมกลางเปนพนธะโคออรดเนตโคเวเลนต (ใชคอเลกตรอนของลแกนด สรางพนธะ)

เลขโคออรดเนชน (coordination number) คอจานวนลแกนดท�ลอมรอบโลหะแทรนซชนท�เปนอะตอมกลางเลขโคออรดเนชนเปนเทาไรข �นอยกบชนดของธาตแทรนซชน เลข

ออกซเดชนของโลหะแทรนซชน และชนดของลแกนด

35

• ไอออนเชงซอน (complex ion) คอ สารท�เกดจากไอออนลบ (anions) หรอโมเลกลท�เปนกลางไมมประจจานวนหน�ง หรอมากกวาน�นมาสรางพนธะเคมกบไอออนกลางของโลหะออนเชงซอนม 2 ชนดคอ -ไอออนบวก [Cu(NH3)4]

2+

-ไอออนลบ [CoCl4(NH3)2]

ลแกนด การเรยกช�อกลมของลแกนดจาแนกตามลกษณะการสรางพนธะกบอะตอม

กลาง โดยดจากจานวนอะตอมท�ใหคอเลกตรอนในการสรางพนธะ ดงน �

1. ยนเดนเทต (unidentate) หรอ มอนอเดนเทต (monodentate)

2. ไบเดนเทต (bidentate) ลแกนด หรอ ไดเดนเทต (didentate) ลแกนด

ลแกนดท�มจานวนอะตอมผให 3 อะตอม เรยกวา ไตรเดนเทต (tridentate) ลแกนด

ลแกนดท�มจานวนอะตอมผใหหลายอะตอม เรยกโดยรวมวา มลตเดนเทต (multidentate) ลแกนด หรอ พอลเดนเทต (polydentate) ลแกนด

พอลเดนเทตลแกนดท�สรางพนธะกบโลหะแลวทาใหเกด วงแหวน (ring)ลกษณะดงรป 3 หรอลแกนดมการสรางพนธะครอบอะตอมกลางคลายกามป จะเรยกลแกนดน�นวาเปน คเลตง(chelating) ลแกนด

36

7

ชนด จานวนอะตอม ตวอยาง

1. monodentate 1 H2O CN

2. bidentate 2

3. tridentate 3

4. tetradentate 4

5. hexadentate 5

6. chelating

37

อะตอมกลางและลแกนด เรยกรวมกนวา โคออรดเนชนสเฟยร (coordination sphere) หรอ โคออรดเนชนเอนทต (coordination entity) หากโคออรดเนชนเอนทตมประจ จะเรยกวาไอออนเชงซอน (complex ion) และสารประกอบซ�งเปนกลางทางไฟฟาหากประกอบดวยไอออนเชงซอนหรอโคออรดเนชนเอนทตท�เปนกลางทางไฟฟาแลว จะเรยกวา สารเชงซอน(complex) หรอ สารประกอบโคออรดเนชน

38

Common ligands

39 40

โครงสรางของไอออนเชงซอน

โครงสรางของไอออนเชงซอน

41

ธาตแทรนซชนและสารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

ธาตแทรนซชน สารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

เปนโลหะทกธาต และมความสามารถเปนตวรดวสได

มอะตอมหรอไอออนของธาตแทรนซชนอยตรงกลางและมไอออน อะตอม หรอโมเลกล มาลอมรอบโดยสรางพนธะโคเวเลนตระหวางกน

มการจดเรยงอเลกตรอนเพ�มเขาไปในระดบพลงงานช �นในท�อยตดกบระดบพลงงานนอกสด

อาจเปนไอออนบวก ไอออนลบ หรอเปนกลางกได

บางธาตมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 1 (Cr, Cu) และบางธาตมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 2 และเม�อเปนสารประกอบจะมเลขออกซเดชนหลายคา

มกมส และถาเลขออกซเดชนของธาตแทรนซชนเปล�ยน สจะเปล�ยน

มขนาดอะตอมใกลเคยงกนภายในกลม แตเลกกวาโลหะหม IA และ IIA ในคาบเดยวกน

ธาตแทรนซชนชนดหน�งอาจเกดเปนสารประกอบท�มองคประกอบเหมอนกนไดมากกวา 1 ชนด แตละชนดจะมสแตกตางกนข �นอยกบชนด และจานวนโมเลกล อะตอม หรอไอออน ท�มาลอมรอบ

42

8

สารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

43

ไอออนของโลหะแทรนสชนมกเกดสารเชงซอนกบลแกนดไดงาย เชน H2O เปน [M(H2O)6]

n+ และเกดส M n ส M n สSc 3 ไมม Fe 3 มวงออนTi 3 มวงออน 2 เขยวออนV 3 เขยวออน Co 2 ชมพ

2 มวงออน Ni 2 เขยวCr 3 มวงออน Cu 2 น �าเงน

2 ฟา Zn 2 ไมมสMn 2 ชมพออน 44

สารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

ตารางแสดงสารประกอบเชงซอนบางชนดและไอออนองคประกอบ

สารประกอบเชงซอน

ไอออนบวก ไอออนลบ สของสารประกอบ

KMnO4 K+ [MnO4]- มวงแดง

K2MnO4 K+ [MnO4]2- เขยว

PbCrO4 Pb2+ [CrO4]2+ เหลอง

K3[Fe(CN)6] K+ [Fe(CN)6]3- สมแดง

Cu[(NH3)4SO4] [Cu(NH3)4]2+ [SO4]

2- คราม

Cu[(H2O)5SO4] [Cu(H2O)5]2+ [SO4]

2- น �าเงน

45

สารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชนสมบตบางประการของสารประกอบของโครเมยม

และแมงกานสไอออน

Cr

CrO42-

+ O2(g)

สเหลอง

+6

H+ OH-

Cr2O72-

สสม

+6

+ H2O2Cr3+

สเขยว

H+

Cr2+

สน�าเงน

S2-

Mn

MnO2

สดา

+4

NaOH

MnO42-

สเขยว

+6

Mn2+

สชมพออน

H+

MnO4-

สมวงแดง

+7

H+ กบ S2-

Mn(OH)3

OH-

สน�าตาล

+3

46

สของสารประกอบของโครเมยมและแมงกานสในน�า

สตร ช�อ ส

Cr2+

Cr3+

CrO42-

Cr2O72-

Mn2+

Mn(OH)3*

MnO2*

MnO42-

MnO4-

Chromium (II) ion

Chromium (III) ion

Chromate ion

Dichromate ion

Manganese (II) ion

Manganese (II) hydroxide

Manganese (IV) oxide

Manganate ion

Permanganate ion

น�าเงน

เขยว

เหลอง

สม

ชมพออน

น�าตาล

ดา

เขยว

มวงแดง

*ไมละลายน�า 47

การเตรยมสารประกอบเตตระแอมมนคอปเปอร (II) ซลเฟต

เตรยมโดยนา CuSO4.5H2Oซ�งเปนผลกสฟามาละลายน �า แลวเตม NH3 และ เอทานอล จะไดผลกสครามเขม เม�อต �งท �งไวขามคนจะเปล�ยนเปนสารสเขยวแกมฟา ดงสมการ

CuSO4.5H2O

(สฟา)

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

(สคราม)ท �งไวขามคน

Cu(NH3)3SO4 + NH3 + H2O

(สเขยวแกมฟา)

48

9

TM Formula of Hydroxide Precipitate Colour Excess NaOHExcess

Ammonia

Cr Cr(OH)3 green [Cr(OH)6]3-(aq)

Mn Mn(OH)2 cream

Fe Fe(OH)2 green

Fe(OH)3 red/brown

Co Co(OH)2 light 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)

49

สารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

50

การเขยนสตรสารประกอบเชงซอน

[Metal Anionic .. Neutral..]+

ligand

เรยงตามลาดบอกษรของสญลกษณ

(CN EDTA F NO2) (CO en H2O NH3)

[CrF4]Cl2

[CoCl(NO2)(NH3)4]+

[Cr(SO4)(NH3)]. SO4

[Cr(H2O)4(NH3)]+2

K3[Fe(CN)6]

การเรยกช�อสารประกอบเชงซอน

1. สารประกอบเชงซอนเรยกช�อไอออนบวกกอนตามดวยไอออนลบ

Na3[Cr(NO2)6] sodium hexanitrochromate(III) [Ag(NH3)2]Cl diamminesilver(I) chloride

51

2. การเรยกช�อไอออนเชงซอน ใหเรยกช�อลแกนดกอนแลวตามดวยช�อของไอออนของธาตแทรนซชน

[Ag(NH3)2]Cl --> NH3 เปน ลแกนด52

การเรยกช�อลแกนด 1) ไอออนลบท�ลงทายดวย -ide เปล�ยนเปน -o

ไอออนลบ ช�อท�วไป ช�อเม�อเปนลแกนด

Cl chloride chloro

Br bromide bromo

I iodide Iodo

O2 oxide oxo

OH hydroxide hydroxo

53

ไอออนลบ ช�อท�วไป ช�อเม�อเปนลแกนด

CO32 carbonate carbonato

S2O32 thiosulfate thiosulfato

SCN thiocyanate -thiocyanato (เกดพนธะท� S)

thiocyanate -isothiocyanato (เกดพนธะท� N)

NO2 nitrite -nitrito (เกดพนธะท� O)

nitrite -nitro (เกดพนธะท� N)

C2O42 oxalate oxalato

EDTA Ethylenediaminetetraacetate Ethylenediaminetetraacetato

2) ไอออนลบท�ลงทายดวย –ite หรอ –ate เปล�ยนเปน –ito , –ato ลแกนด ช�อเม�อเปนลแกนด

H2NCH2CH2NH2 (en) ethylenediamine

CH2=CH2 ethylene

(C6H5)3P triphenylphosphine

C6H5 phenyl

C5H5N pyridine

EDTA trifluorophosphine

O2 dioxygen 54

3) ลแกนดท�เปนกลาง เรยกช�อเหมอนกบโมเลกลท�เปนกลาง

10

55

ยกเวน

ลแกนด ช�อเม�อเปนลแกนด

H2O aqua

NH3 ammine

CO carbonyl

3. ถาสารประกอบเชงซอนมลแกนดชนดเดยวกนมากกวาหน�ง ใหบอกจานวนท�ซ �ากนไวหนาช�อลแกนดดวยภาษากรก

56

การเรยกช�อสารประกอบเชงซอน

จานวนลแกนดท�ซ �ากน เรยก polydentate

2 di bis

3 tri tris

4 tetra tetrakis

5 penta -

6 hexa -

57

4. การเรยกช�อโลหะหรออะตอมกลาง 1) ไอออนเชงซอนมประจบวกและในสารเชงซอนท�ไมมประจ เรยกช�อโลหะตามช�อของธาตน�น [Ag(NH3)2]Cl --> ใหเรยก Ag+ วา silver(I)

2) ไอออนเชงซอนมประจลบ เรยกช�อโลหะตามช�อของธาต โดยเปล�ยนคาลงทายเปน –ate และใสเลขออกซเดชนไวในวงเลบตอจากช�อโลหะ ดวยเลขโรมน

โลหะ ช�อโลหะ ช�อโลหะในไอออนเชงซอนท�มประจลบ

AlCrMnNiCoZnMoW

aluminiumchromium

manganesenickelcobaltzinc

molybdenumtungsten

alminatechromate

manganatenickelatecobaltatezincate

molybdatetungstate

58

ตวอยางช�อโลหะในไอออนเชงซอนมประจลบ

ธาต ช�อโลหะ ช�อโลหะในไอออนเชงซอน

ภาษาองกฤษ ภาษาละตน ท�มประจเปนลบ

FeCuPbAgAuSn

ironcopperleadsilvergoldtin

ferrumcuprum

plumbumargentum

aurumstannum

ferratecuprate

plumbateargentate

auratestannate

2) โลหะบางชนดในไอออนเชงซอนท�มประจลบ ใหเรยกช�อเปนภาษาละตน ลงทายดวย –ate

59

การเรยกช�อสารประกอบเชงซอน

3. ในกรณท�สารประกอบเชงซอนน �นมลแกนดหลายชนด ใหเรยกช�อลแกนดท�มประจลบกอน ตามดวยลแกนดท�เปนกลาง และลแกนดท�มประจบวกไวทายสด

60

การเรยกช�อสารประกอบเชงซอน

11

4. การเรยกช�อ Inner sphere complex ion คอ ในวงเลบปกกา (brackets)เชน [Cr(NH3)3Cl3]

61

การเรยกช�อสารประกอบเชงซอน

- ใหเรยกช�อลแกนดกอน และตามลาดบตวอกษรภาษาองกฤษ (a z)

- เรยกช�อ metal atom หรอ ion เปนอนดบสดทาย

- oxidation state ใหเขยนเปนตวเลข Roman ภายในวงเลบ

- ประจลบกอน ตามดวยลแกนดท�เปนกลาง และลแกนดท�มประจบวกไวทายสด

- ม space ระหวาง cation และ anion เทาน �น (นอกน �นไมตองม space)

- ตองเขยนเปนอกษรตวเลกท �งหมด

ตวอยางการเรยกช�อสารเชงซอน

- [Co(H2O)6]2+ = hexaaquocobalt(II) ion

- [CoCl6]3- = hexaaquocobaltate(III) ion

- [Co(NH3)4Cl2]+ = tetraamminedichloroobalt(III) ion

- [Co(en)3]Cl3 = tris(ethylenediamine)cobalt(III) chloride- [Ni(CN)4]

2- = tetracyanonickelate(II) ion- [Ag(NH3)2]

+ = diamminesilver(I) ion- [Ag(CN)2]

- = dicyanoargentate(I) ion

- [Cr(NH3)3Cl3] = trichlorotriamminechromium(III)

- Na3[Cr(NO2)6] = sodium hexnitrochromate(III)62

- [Ag(NH3)2]Cl = diamminesilver(I) chloride

- [Cu(NH3)4]SO4 = tetraamminecopper(II) sulfate

- [Co(NH3)6]Cl3 = hexaamminecobalt(III) chloride

- [Co(NH3)5Cl]Cl2 = pentaamminechlorocobalt(III) chloride

- [Co(NH3)4Cl2]Cl tetraamminedichlorocobalt(III) chloride

- [Co(NH3)4Cl2]+ = tetraamminedichlorocobalt(III)

- [Pt(NH3)3Br]Cl = triamminebromoplatinum(II) chloride

- [Pt(NH3)BrCl(CH3NH2)] = amminebromochloromethylamineplatinum(II) 63

ตวอยางการเรยกช�อสารเชงซอน

- K3[Fe(CN)6] = potassium hexacyanoferrate(III)

- K3[CoF6] = potassium hexafluorocobaltate(III)

- K2[Co(NH3)2Cl4] = potassium diamminetetrachlorocobaltate(II)

- [Co(en)2Cl2]F = dichlorobis(ethylenediamine)cobalt(III) fluoride

- [Fe(bipy)3]Cl2 = tris(bipyridine)iron(II) chloride

- [Fe(en)2(NO2)2]2SO4= bis(ethylenediamine)dinitroiron(III)sulfate

64

ตวอยางการเรยกช�อสารเชงซอน

การเขยนสตรและการเรยกช�อสารประกอบเชงซอน

สารประกอบเชงซอน ไอออนบวก ไอออนลบ เลขโคออรดเนชน อานช�อ

K3[Fe(CN)6]

[Cu(NH3)4]SO4

[Cr(H2O)4Cl2]ClO4

Na3[Cr(NO2)6]

Fe2[Fe(CN)6]

[Ni(NH3)6]Br2

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ตวอยาง การเรยกช�อสารประกอบเชงซอน

65

Structural isomerism: เปนสารประกอบสตรโมเลกลเหมอนกน แตโครงสรางแตกตางกน หรอ มการเกดพนธะท�แตกตางกน

Stereoisomerism: เปนสารประกอบสตรโมเลกลเหมอนกน และมโครงสรางเหมอนกน แตมการมการจดเรยงตวของตาแหนงลแกนด แตกตางกน เชน มการจดเรยงตวตามรปทรงเรขาคณต

สารประกอบตางชนดท�มสตรโมเลกลเหมอนกน แตสตรโครงสรางตางกน

66

ไอโซเมอรของสารเชงซอน

12

Isomers(same formula but different properties)

Stereoisomers(same bonds, differentspatial arrangements)

Structuralisomers

(different bonds)

• coordination isomer• ionization isomer• hydrate isomer• linkage isomer

• Geometric isomer• Optical isomer

67

ไอโซเมอรของสารเชงซอน

1. โคออรดเนชนไอโซเมอร (coordination isomer)

=> สารประกอบท� มแคตไอออนและแอนไอออนเชงซอน ซ�งท �งสองไอออนสามารถแลกเปล�ยนตาแหนงกนได

เชน [Co(NH3)6][Cr(CN)6] และ [Co(CN)6][Cr(NH3)6]

[Cr(NH3)6][Cr(SCN)6] และ[Cr(NH3)4(SCN)2][Cr(NH3)2(SCN)4]

68

Structural isomerism

2. การแตกตวเปนไอออนไอโซเมอร (ionization isomer)

เปนไอโซเมอรท�เกดจากการสลบท�ของลแกนดกบไอออนท�อยนอก complex ion

เชน [Cr(NH3)5Br]SO4 และ [Cr(NH3)5SO2]Br

[Pt(NH3)3Br]NO2 และ [Pt(NH3)3NO2]Br

69

Structural isomerism

3. ไฮเดรตไอโซเมอร (hydrate isomer)

=> เปนไอโซเมอรท�เกดจากการแตกตวของน �า

เชน [Cr(H2O)6]Cl3, violet

[CrCl(H2O)5]Cl2∙H2O, blue-green

[CrCl2(H2O)4]Cl∙2H2O, dark green

[CrCl3(H2O)3]∙3H2O, yellow green

70

Structural isomerism

4. ไอโซเมอรพนธะ (linkage isomer)

=> เปนไอโซเมอรท�เกดจากสารประกอบเชงซอนท�มลแกนดซ�งสามารถเกดพนธะเคมกบอะตอมของโลหะไดหลายแบบ

เชน

71

Structural isomerism[Co(NH3)5(NO2)]

2+ and [Co(NH3)5(ONO)]2+

Nitrito ligand

Nitro ligand

Yellow compound with Co-NO2 bond

Red compound with Co-ONO bond

ไอโซเมอรพนธะ (linkage isomer)

72

13

Stereoisomers1. ไอโซเมอรเชงเรขาคณต (Geometrical isomerism):=> เปนไอโซเมอรท�มองคประกอบเหมอนกนแตมการจดเรยงตว

ของตาแหนงลแกนดตางกน คอ cis-isomer (ลแกนดท�เหมอนกนอยตดกน หรอดานเดยวกน) และ trans-isomer (ลแกนดท�เหมอนกนอยตรงกนขาม)

เชน

73

cis-[Co(NH3)4Cl2]+ (purple)

trans-[Co(NH3)4Cl2]+ (green)

Geometric Isomers of [Co(NH3)4Cl2]Cl

74

2. ไอโซเมอรเชงแสง (optical isomerism):=> เปนไอโซเมอรท�เปนภาพในกระจกซ�งกนและกน (mirror image)

ไมสามารถนามาซอนทบกนสนทได (superimposable)

75

Stereoisomers ท �งสองเปนภาพในกระจกซ�งกนและกน เรยก ท �งสองวาแตละภาพวา

chiral structures และท �งคเรยกวา Enantiomers

โครงสราง ภาพในกระจกกระจก

76

Plane of symmetry Achiral (one structure)

NH3

Co H2O

H2OCl

Cl

NH3

NH3

Co Cl

ClH2O

H3N

H2O

NH3

Co NH3

H2OCl

Cl

H2O

No plane of symmetryChiral (two enantiomer)

ไมเปนภาพในกระจกซ�งกนและกน และซอนทบกนสนท ดงน �นไมเปน ไอโซเมอรเชงแสง

เปนภาพในกระจกซ�งกนและกน และซอนทบกนไมสนท ดงน �นจงเปน

ไอโซเมอรเชงแสง

77