ما هي العناصر الانتقالية في الجدول الدوري؟
أكبر مجموعة من العناصر في الجدول الدوري هي العناصر الانتقالية، والتي توجد في منتصف الجدول الدوري.
أيضًا، صفان من العناصر أسفل الجسم الرئيسي للجدول الدوري (اللانثانيدات والأكتينيدات) هما مجموعات فرعية خاصة من هذه المعادن.
تسمى هذه العناصر “معادن انتقالية” لأن إلكترونات ذراتها تقوم بالانتقال لملء المستوى الفرعي d أو المدار الفرعي d. وبالتالي، تُعرف المعادن الانتقالية أيضًا باسم عناصر d-block.
فيما يلي قائمة بالعناصر التي تعتبر معادن انتقالية أو عناصر انتقالية. لا تشمل هذه القائمة اللانثانيدات أو الأكتينيدات، فقط العناصر الموجودة في الجزء الرئيسي من الجدول الدوري.
قائمة العناصر الانتقالية في الجدول الدوري
فيما يلي قائمة العناصر الانتقالية في الجدول الدوري ورموزها الكيميائية:
| اسم العنصر بالعربي | الاسم بالإنجليزي | الرمز |
|---|---|---|
| السكانديوم | Scandium | Sc |
| التيتانيوم | Titanium | Ti |
| الفاناديوم | Vanadium | V |
| الكروم | Chromium | Cr |
| المنغنيز | Manganese | Mn |
| الحديد | Iron | Fe |
| الكوبالت | Cobalt | Co |
| النيكل | Nickel | Ni |
| النحاس | Copper | Cu |
| الزنك | Zinc | Zn |
| الإيتريوم | Yttrium | Y |
| الزركونيوم | Zirconium | Zr |
| النيوبيوم | Niobium | Nb |
| الموليبدينوم | Molybdenum | Mo |
| التكنيتيوم | Technetium | Tc |
| الروثينيوم | Ruthenium | Ru |
| الروديوم | Rhodium | Rh |
| البلاديوم | Palladium | Pd |
| الفضة | Silver | Ag |
| الكادميوم | Cadmium | Cd |
| الهافنيوم | Hafnium | Hf |
| التنتالوم | Tantalum | Ta |
| التنغستن | Tungsten | W |
| الرينيوم | Rhenium | Re |
| الأوزميوم | Osmium | Os |
| الإيريديوم | Iridium | Ir |
| البلاتين | Platinum | Pt |
| الذهب | Gold | Au |
| الزئبق | Mercury | Hg |
| الرذرفورديوم | Rutherfordium | Rf |
| الدوبنيوم | Dubnium | Db |
| السيبورغيوم | Seaborgium | Sg |
| البوهريوم | Bohrium | Bh |
| الهاسيوم | Hassium | Hs |
| المايتنريوم | Meitnerium | Mt |
| الدارمشتاتيوم | Darmstadtium | Ds |
| الرونتغينيوم | Roentgenium | Rg |
| الكوبرنيسيوم | Copernicium | Cn |
ملاحظة: يُقصد بالعناصر الانتقالية عادةً عناصر الفئة d في الجدول الدوري، ويُشار غالبًا إلى العناصر من السكانديوم إلى الزنك، ومن الإيتريوم إلى الكادميوم، ومن الهافنيوم إلى الزئبق، مع اختلاف التعريفات العلمية حول بعض العناصر.
إقرأ أيضاً… ما هو الفرق بين المولارية والمولالية في الكيمياء؟
الخصائص الفيزيائية للعناصر الانتقالية
تتميز العناصر الانتقالية بمجموعة من الخصائص الفيزيائية التي تجعلها مهمة في العديد من المجالات الصناعية والتقنية. ومن أبرز هذه الخصائص:
- الكثافة العالية: تتميز معظمها بكثافة مرتفعة مقارنة بالعديد من العناصر الأخرى، ويرجع ذلك إلى تقارب ذراتها وترابطها المعدني القوي.
- درجات الانصهار المرتفعة: تمتلك معظم العناصر الانتقالية درجات انصهار وغليان عالية، بسبب قوة الروابط المعدنية بين ذراتها.
- الصلابة والمتانة: تتميز العديد منها بالصلابة ومقاومة التآكل والتشوه، لذلك تدخل في صناعة الهياكل والأدوات والآلات.
- التوصيل الكهربائي والحراري: تعد معظمها موصلات جيدة للكهرباء والحرارة، ومن أشهرها النحاس والفضة.
- اللمعان المعدني: تمتلك عادةً سطحًا لامعًا ومظهرًا معدنيًا مميزًا عند صقلها.
- قابلية الطرق والسحب: يمكن تشكيل كثير منها إلى صفائح أو أسلاك دون أن تنكسر بسهولة.
- المغناطيسية: تظهر بعض العناصر الانتقالية، مثل الحديد والكوبالت والنيكل، خصائص مغناطيسية مميزة.
- تعدد الخواص: تختلف الخصائص الفيزيائية بين العناصر الانتقالية، مما يجعل لكل عنصر استخدامات صناعية وتقنية محددة.
الخصائص الكيميائية للعناصر الانتقالية
تتميز العناصر الانتقالية بسلوك كيميائي متنوع، ويرتبط ذلك بوجود إلكترونات في المستويات الفرعية، خاصة المستوى d. ومن أهم خصائصها الكيميائية:
- تعدد حالات التأكسد: تستطيع كثير منها تكوين مركبات بأكثر من حالة تأكسد، مثل الحديد الذي يظهر غالبًا بحالتي +2 و+3.
- تكوين مركبات ملونة: تكون العديد من مركبات وأيونات العناصر الانتقالية ملونة، بسبب انتقالات الإلكترونات داخل المستوى الفرعي d.
- تكوين الأيونات المعقدة: تميل إلى الارتباط بجزيئات أو أيونات أخرى لتكوين مركبات معقدة، مثل معقدات النحاس والحديد.
- النشاط الحفزي: كما تعمل بعض العناصر الانتقالية كمحفزات للتفاعلات الكيميائية، مثل الحديد في عملية هابر لإنتاج الأمونيا.
- تكوين السبائك: تدخل في تكوين العديد من السبائك التي تتميز بخصائص محسنة، مثل الفولاذ.
- التفاعل مع الأحماض: يستطيع عدد منها التفاعل مع الأحماض وإطلاق غاز الهيدروجين، بينما تختلف درجة تفاعلها حسب العنصر وحالته الكيميائية.
- تكوين الأكاسيد: تتفاعل العديد منها مع الأكسجين لتكوين أكاسيد تختلف خصائصها حسب حالة التأكسد.
- تكوين مركبات متنوعة: كما يمكنها تكوين مركبات أيونية وتساهمية ومعقدة، مما يمنحها تنوعًا كيميائيًا كبيرًا.
- سهولة تكوين الروابط: تستطيع مداراتها الإلكترونية المشاركة في تكوين روابط كيميائية متنوعة، وهو ما يفسر تعدد مركباتها وتطبيقاتها.
إقرأ أيضاً… أفضل تطبيق شرح الجدول الدوري والعناصر الكيميائية.
خصائص المعادن الانتقالية.
المعادن الانتقالية هي العناصر التي تفكر بها عادة عندما تتخيل معدنًا. تشترك هذه العناصر في الخصائص مع بعضها البعض:
- موصلات ممتازة للحرارة والكهرباء.
- المعادن الانتقالية قابلة للطرق (من السهل تشكيلها أو ثنيها).
- تميل هذه المعادن إلى أن تكون شديدة الصلابة.
- تبدو المعادن الانتقالية لامعة ومعدنية. معظم المعادن الانتقالية رمادية أو بيضاء (مثل الحديد أو الفضة)، لكن الذهب والنحاس لهما ألوان لم تظهر في أي عنصر آخر في الجدول الدوري.
- المعادن الانتقالية، كمجموعة، لها نقاط انصهار عالية. الاستثناء هو الزئبق، وهو سائل عند درجة حرارة الغرفة. بالتبعية، تحتوي هذه العناصر أيضًا على نقاط غليان عالية.
- تصبح مداراتهم d مملوءة تدريجياً وأنت تتحرك من اليسار إلى اليمين عبر الجدول الدوري. نظرًا لعدم ملء الطبقة السفلية، فإن ذرات المعادن الانتقالية لها حالات أكسدة موجبة وتعرض أيضًا أكثر من حالة أكسدة واحدة. على سبيل المثال، عادةً ما يحمل الحديد حالة أكسدة 3+ أو 2+. قد يكون للنحاس حالة أكسدة 1+ أو 2+. تعني حالة الأكسدة الإيجابية أن المعادن الانتقالية تشكل عادة مركبات أيونية أو أيونية جزئيًا.
- ذرات هذه العناصر لها طاقات تأين منخفضة.
- تشكل المعادن الانتقالية معقدات ملونة، لذلك قد تكون مركباتها وحلولها ملونة. تقسم المجمعات المدار d إلى مستويين فرعيين للطاقة بحيث تمتص أطوال موجية محددة من الضوء. بسبب حالات الأكسدة المختلفة، من الممكن أن ينتج عنصر واحد معقدات وحلول في نطاق واسع من الألوان.
- على الرغم من أن الفلزات الانتقالية تفاعلية، إلا أنها ليست تفاعلية مثل العناصر التي تنتمي إلى مجموعة الفلزات القلوية.
- تشكل العديد من المعادن الانتقالية مركبات شبه مغناطيسية.
أهم العناصر الانتقالية واستخداماتها
تتميز هذه العناصر بتنوع خصائصها الفيزيائية والكيميائية، لذلك تدخل في عدد كبير من الصناعات والتطبيقات اليومية.
تختلف استخدامات كل عنصر حسب خصائصه، مثل القوة، والتوصيل الكهربائي، ومقاومة الحرارة والتآكل، والقدرة على تكوين السبائك والمركبات.
- الحديد: يعد من أهم العناصر الانتقالية وأكثرها استخدامًا، ويدخل بشكل أساسي في صناعة الفولاذ المستخدم في المباني والجسور والسيارات والآلات والأدوات المختلفة.
- النحاس: يتميز بقدرته العالية على توصيل الكهرباء والحرارة، ولذلك يستخدم على نطاق واسع في صناعة الأسلاك والكابلات الكهربائية، والمبادلات الحرارية، وبعض مكونات أنظمة التبريد والتكييف.
- التيتانيوم: يتميز بخفة وزنه وقوته العالية ومقاومته الكبيرة للتآكل، ويستخدم في صناعة الطائرات والمعدات الطبية والأجزاء الصناعية، كما يدخل في بعض السبائك عالية الأداء.
- الكروم: كما يستخدم في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ، حيث يساعد على زيادة مقاومة الحديد للتآكل والصدأ. كما يستخدم في الطلاء المعدني وبعض التطبيقات الصناعية.
- النيكل: يدخل في تصنيع السبائك المقاومة للحرارة والتآكل، ويستخدم في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ والبطاريات وبعض المكونات الصناعية.
- الزنك: يستخدم لحماية الحديد والفولاذ من الصدأ من خلال عملية الجلفنة، كما يدخل في صناعة السبائك وبعض المنتجات المعدنية.
- الكوبالت: يستخدم في بعض أنواع البطاريات والسبائك التي تتحمل درجات الحرارة المرتفعة، إضافة إلى استخدام مركباته في إنتاج أصباغ ومواد ذات ألوان مميزة.
- الفضة: تتميز بأعلى قدرة على توصيل الكهرباء بين المعادن، لذلك تستخدم في بعض المكونات الكهربائية والإلكترونية، إضافة إلى تطبيقات صناعية أخرى.
- الذهب: يستخدم في الإلكترونيات بسبب مقاومته للتآكل وموصليته الجيدة، كما يستخدم في المجوهرات وبعض التطبيقات التقنية والطبية.
كما توضح هذه الاستخدامات أهميتها في الصناعة والتكنولوجيا والطاقة والنقل، مما يجعلها من أهم مجموعات العناصر في الجدول الدوري.
إقرأ أيضاً… تاريخ الكيمياء: رحلة استكشاف العناصر الكيميائية.
دور العناصر الانتقالية في جسم الإنسان
تلعب بعض العناصر الانتقالية دورًا مهمًا في جسم الإنسان، إذ تدخل في تكوين الإنزيمات والبروتينات وتساعد على تنفيذ العديد من العمليات الحيوية.
كما يحتاج الجسم إلى هذه العناصر بكميات مختلفة، بينما قد يؤدي نقصها أو زيادتها إلى مشكلات صحية.
- الحديد: يعد من أهم العناصر في الجسم، ويدخل في تركيب الهيموغلوبين المسؤول عن نقل الأكسجين في الدم، كما يساهم في إنتاج الطاقة ووظائف العديد من الإنزيمات.
- الزنك: يشارك في عمل عدد كبير من الإنزيمات، ويساعد في عمليات النمو وتجديد الخلايا ووظائف جهاز المناعة والتئام الجروح.
- النحاس: يساهم في تكوين خلايا الدم الحمراء والأنسجة الضامة، كما يدخل في عمل بعض الإنزيمات ويساعد الجسم على الاستفادة من الحديد.
- المنغنيز: كما يحتاجه الجسم بكميات صغيرة، وله دور في عمل بعض الإنزيمات وعمليات الأيض وتكوين العظام.
- الكوبالت: يوجد بصورة أساسية ضمن تركيب فيتامين B12، الذي يرتبط بتكوين خلايا الدم الحمراء ووظائف الجهاز العصبي.
وبشكل عام، تساعد هذه العناصر في الحفاظ على العمليات الحيوية الطبيعية، لكن الحصول عليها بكميات مناسبة مهم، لأن الجرعات الزائدة من بعض العناصر قد تكون ضارة.
أسئلة شائعة عن العناصر الانتقالية
ما المقصود بالعناصر الانتقالية؟
العناصر الانتقالية هي عناصر تقع بشكل أساسي في المنطقة الوسطى من الجدول الدوري، وتتميز بوجود إلكترونات في المستوى الفرعي d، سواء في الذرة أو في أحد أيوناتها.
ما أهم خصائص العناصر الانتقالية؟
تتميز غالبًا بدرجات انصهار وغليان مرتفعة، وكثافة عالية، وقدرة جيدة على توصيل الحرارة والكهرباء، كما تتميز بتعدد حالات التأكسد وتكوين مركبات ملونة.
لماذا تمتلك العناصر الانتقالية ألوانًا مختلفة؟
يرتبط ظهور الألوان بانتقال الإلكترونات بين مستويات الطاقة داخل مدارات d. وتختلف الألوان حسب نوع العنصر وحالة التأكسد والمركب المتكون.
هل جميعها صلبة؟
معظم العناصر الانتقالية تكون صلبة في درجة حرارة الغرفة، ولكن يوجد استثناء معروف وهو الزئبق، الذي يكون سائلًا في الظروف العادية.
ما أشهر العناصر الانتقالية؟
من أشهرها الحديد، والنحاس، والنيكل، والكروم، والتيتانيوم، والزنك، والفضة، والذهب، ولكل منها خصائص واستخدامات مختلفة.
ما استخدام الحديد كعنصر انتقالي؟
يستخدم الحديد على نطاق واسع في صناعة الفولاذ، الذي يدخل في البناء والسيارات والجسور والآلات والمعدات الصناعية.
هل العناصر الانتقالية مهمة لجسم الإنسان؟
نعم، بعض العناصر الانتقالية ضرورية بكميات محددة، مثل الحديد والزنك والنحاس والمنغنيز، حيث تشارك في عمليات حيوية مختلفة.
لماذا تستخدم العناصر الانتقالية كمحفزات؟
تستطيع العديد منها تسريع التفاعلات الكيميائية من خلال توفير مسارات تفاعل مناسبة وتغيير حالات التأكسد، لذلك تستخدم في العديد من العمليات الصناعية.
ما الفرق بين العناصر الانتقالية والعناصر الانتقالية الداخلية؟
تقع العناصر الانتقالية في الفئة d من الجدول الدوري، بينما تنتمي العناصر الانتقالية الداخلية إلى الفئة f، وتشمل سلسلتي اللانثانيدات والأكتينيدات.
المصادر
[1] Khan Academy – Transition Metals
[2] Encyclopaedia Britannica – Transition Element
[3] Royal Society of Chemistry – Periodic Table
