ธาตุทรานซิชัน

ธาตุทรานซิชัน

              โลหะทรานซิชัน (อังกฤษ: transition metal) มีการนิยามความหมายของโลหะทรานซิชันในอนุกรมเคมี 2 ประการดังนี้

              1.   หมายถึงธาตุในบล็อก-ดี (d-block) ของตารางธาตุซึ่งประกอบด้วยสังกะสี (Zn) และสแคนเดียม (Sc) ซึ่งหมายรวมถึงธาตุทั้งหมดในตารางธาตุหมู่ที่ 3 ถึง 12

              2.   ธาตุในบล็อก-ดี (d-block) ทั้งหมดนี้จะมีอย่างน้อย 1 รูปแบบ ที่มี 1 ไอออน ที่อยู่ในวงโคจร-ดี (d shell of electrons)

              โลหะทรานซิชันมีทั้งหมด 40 ตัว จะประกอบด้วยธาตุที่มีเลขอะตอมดังนี้ 21 ถึง 30,39 ถึง 48,71 ถึง 80, และ 103 ถึง 112 ชื่อ "ทรานซิชัน" มาจากตำแหน่งของมันในตารางธาตุทั้ง 4 คาบที่มันอยู่ ธาตุเหล่านี้จะแทนการเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนเข้าไปอยู่ในวงโคจร ดี ของอะตอม (atomic orbital) ด้วยเหตุนี้ โลหะทรานซิชันจึงมีความหมายถึงการส่งผ่าน (transition) ของธาตุหมู่ 2 และหมู่ 13

สมบัติของธาตุทรานซิชัน

โลหะทรานซิชันทุกธาตุจะเป็นโลหะ แต่มีความเป็นโลหะน้อยกว่าธาตุหมู่ IA และ IIA
มีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ยกเว้นปรอทที่เป็นของเหลว
มีจุดหลอมเหลว จุดเดือด และความหนาแน่นสูง
นำไฟฟ้าได้ดี ซึ่งในโลหะทรานซิชัน ธาตุที่นำไฟฟ้าได้ดีที่สุดคือ เงิน (คาบ 5) และรองลงมาคือ ทอง (คาบ 6)
นำความร้อนได้ดี
ธาตุทรานซิชันทั้งหมดมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 ยกเว้นธาตุโครเมียม และทองแดง ที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็น 1
สารประกอบของธาตุเหล่านี้จะมีสีสัน
มีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 และอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำ
ขนาดอะตอม จะมีขนาดไม่แตกต่างกันมากโดยที่
ในคาบเดียวกันจะเล็กจากซ้ายไปขวา
ในหมู่เดียวกันจะใหญ่จากบนลงล่าง
ธาตุเหล่านี้มีหลายออกซิเดชั่นสเตตส์ (oxidation states)
ธาตุเหล่านี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (catalysts) ที่ดี
ธาตุเหล่านี้มีสีฟ้า-เงินที่อุณหภูมิห้อง (ยกเว้นทองคำและทองแดง)
สารประกอบของธาตุเหล่านี้สามารถจำแนกโดยการวิเคราะห์ผลึก

                 ธาตุทรานซิชัน กลุ่มธาตุใหญ่กลุ่มหนึ่ง มีตำแหน่งอยู่ระหว่างหมู่ II A และ III A ในตารางธาตุ เรียกว่าธาตุทรานซิชัน และโดยที่ธาตุเหล่านี้ทุกธาตุเป็นโลหะ จึงนิยมเรียกโลหะทรานซิชันด้วย ธาตุเหล่านี้แตกต่างกับธาตุเรพรีเซนเตตีฟ คือ เริ่มมีการเติมอิเล็กตรอนเข้าไปยังเชลล์ย่อย d หรือ f แต่เดิมให้นิยามของธาตุทรานซิชันว่า เป็นธาตุซึ่งเมื่อเป็นธาตุอิสระหรือเมื่ออยู่ในรูปของสารประกอบ อิเล็กตรอนอยู่ไม่เต็มในเชลล์ย่อย d หรือ f แต่ต่อมาได้มีการให้คำนิยามใหม่โดยเน้นสมบัติทางเคมีของธาตุเหล่านี้ นิยามใหม่ของธาตุทรานซิชันคือ เป็นธาตุที่มีอย่างน้อย 1 อิออนมีอิเล็กตรอนบรรจุในเชลล์ย่อย d หรือ f ไม่เต็ม ตามนิยามนี้ธาตุสแกนเดียม (Sc) ซึ่งมีโครงสร้างอิเล็กโตรนิกเป็น[Ar] 3d1 4s2 เมื่อรวมตัวกับสารอื่นให้วาเลนซ์อิเล็กตรอนไปหมดเกิดเป็น Sc3+ อิออนนี้ไม่มีอิเล็กตรอนเหลือในเชลล์ย่อย d เลย ประกอบกับสแกนเดียมมีเลขออกซิเดชันเพียงค่าเดียว+3 ดังนั้นตามนิยามใหม่นี้ Sc ไม่จัดเป็นโลหะทรานซิชัน สังกะสี (ZN) ก็เช่นกันเมื่อเกิดเป็นสารประกอบ มีเลขออกซิเดชันเป็น +2 ได้เพียงค่าเดียว และ Zn2+ มีโครงสร้างอิเล็กโตรนิกเป็น [Ar]3d10ซึ่งมีอิเล็กตรอนเต็มในเชลล์ย่อย d จึงไม่จัดเป็นโลหะทรานซิชันเช่นกัน (จัด Zn เป็นposttransition element) ส่วนทองแดง (Cu) มีอิออน Cu2+จะมีอิเล็กตรอนอยู่เต็มในเชลล์ย่อย d([Ar]3d10)ก็ตาม จัดเป็นโลหะทรานซิชันเพราะเข้าข่ายตามนิยามที่ว่ามีอิออนอย่างน้อย 1 ไอออน มีอิเล็กตรอนในเชลล์ย่อย d ไม่เต็ม

                   ธาตุทรานซิชันเป็นโลหะทุกธาตุ จึงมีสมบัติของโลหะบางประการเช่น ปรากฏแวววาว เป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี ในบรรดาโลหะทั้งหลาย โลหะเงิน ( Ag ) เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดีที่สุด ถัดไปได้แก่ทองแดง ( Cu ) นี้เป็นเหตุผลที่ใช้ทองแดงที่ใช้ทองแดงทำเป็นเส้นลวดไฟฟ้า ส่วนโลหะเงินนิยมใช้ฉาบกระจกเงาเพราะสมบัติการสะท้อนแสง ( reflectivity ) อย่างดีเลิศของมันนั่นเอง สมบัติทางกายภาพของธาตุทรานซิชัน โดยทั่วไปสมบัติทางกายภาพของธาตุทรานซิชันแตกต่างกันออกไป บ้างก็มีความแข็งแกร่งบ้าง บ้างก็อ่อน บ้างก็ว่องไวต่อปฏิกิริยา บ้างก็เฉลี่ย