1. الفكرة العامة للدرس
أولاً: الموقع الالكتروني وتصنيف العناصر انتقلية
الويب سايت العام: تقع العناصر انتقلية فــي مـــنتصف الجدول الدوري الحديث (بين الفئة s علــى اليسار والفئة p علــى اليمين).
مجموعةها: أكثر مـــن 60 عنصراً مـــن أصل 118 عنصراً مكونة للجدول الدوري، أي أنها تمثل أكثر مـــن نصف عناصر الجدول الدوري.
التصنيف الرئيسي: تنقسم إلــى نوعين:
عناصر انتقفيه رئيسية: وهي عناصر الفئة d.
عناصر انتقفيه داخلية: وهي عناصر الفئة f.
ملحوظة علــى الفئة f: تم فصل الفئة f أسفل الجدول الدوري لتسهيل دراسة الجدول الدوري بشكـــل مـــنتظم. وهي تتكون مـــن سلسلتين فــي الدورتين السادسة والسابعة:
اللانثانيدات: تقع فــي الدورة السادسة، ويتتابع فــيــها امتلاء المستوى الفرعي 4f.
الأكتينيدات: تقع فــي الدورة السابعة، ويتتابع فــيــها امتلاء المستوى الفرعي 5f.
(قاعدة رقـــم المستوى الفرعي f: هـــو n-2 جدير بالذكر n هي رقـــم الدورة).
ثانياً: وصف وتفاصيل الفئة d (العناصر انتقلية الرئيسية)
الويب سايت بالإختيار: تقع فــي وسط الجدول الدوري الحديث بين المجموعتين 2A و 3A.
مجموعة الأعالمدة والمجموعات:
تحتوي علــى 10 أعالمدة رأسية؛ لأنه المستوى الفرعي d يحتوي علــى 5 اوربيتالات، وكـــل اوربيتال يتشبع بـ 2 الكترون (5 times 2 = 10).
تحتوي علــى 8 مجموعات رأسية (وليس 10)؛ بسبب وجود التكلة الثامـــنة (Group VIII) التــي تضم 3 أعالمدة رأسية (الأعالمدة 8 و9 و10) لوجود تشابه أفقي بين عناصرها أكثر مـــن التشابه الراسي.
تترتب المجموعات مـــن اليسار إلــى اليمين كالقادم: 3B, 4B, 5B, 6B, 7B ثـــم التكلة الثامـــنة VIII (ببدون حرف B) ثـــم 1B, 2B.
بالترقيم الحديث: تبدأ مـــن التكلة 3 إلــى التكلة 12.
ثالثاً: السلاسل الأربع للفئة d
تنقسم الفئة d إلــى 4 سلاسل افقية:
السلسلة انتقلية الأولى: تقع فــي الدورة الرابعة بعــد عنصر الكالسيوم (_{20}Ca). يتتابع فــيــها امتلاء المستوى الفرعي 3d (4s^{1-2} 3d^{1-10}). تبدأ بعنصر السكانديوم (_{21}Sc) وتنتهي بعنصر الخارصين/الزنك (_{30}Zn) وتضم 10 عناصر.
السلسلة انتقلية الثانية: تقع فــي الدورة الخامسة. يتتابع فــيــها امتلاء المستوى الفرعي 4d (5s^{1-2} 4d^{1-10}). تبدأ بعنصر اليوتريوم (_{39}Y) وتنتهي بعنصر الكادميوم (_{48}Cd).
السلسلة انتقلية الثالثة: تقع فــي الدورة السادسة. يتتابع فــيــها امتلاء المستوى الفرعي 5d (6s^{1-2} 5d^{1-10}). تبدأ بعنصر اللانثانيوم (_{57}La) وتنتهي بعنصر الزئبق (_{80}Hg).
السلسلة انتقلية الرابعة: تقع فــي الدورة السابعة. يتتابع فــيــها امتلاء المستوى الفرعي 6d (7s^{1-2} 6d^{1-10}). تبدأ بعنصر الأكتينيوم (_{89}Ac) وتنتهي بعنصر الكوبرنيسيوم (_{112}Cn).
رابعاً: ذات أهمية بالغة الاقتصادية لعناصر السلسلة انتقلية الأولى
رغم أنه النسبة عناصر السلسلة الأولى مجتمعة فــي القشرة الأرضية أقل مـــن 7%، إلا أنه اليةا أهمية اقتصادية ضخمة جداً.
إليك العناصر العشرة بكل تفاصيالية:
السكانديوم (_{21}Sc):
التوزيع: [Ar]_{18} 4s^2 3d^1 | الدورة: 4 | التكلة: 3B (الحديث: 3) | الالكترونات المفردة: 1.
الوجود: يوجد بكميات صغيرة جداً موزعة علــى نطاق واسع فــي القشرة الأرضية (النسبته 0.0026%).
الاستخدامـــات والسبائك:
سبيكة السكانديوم مع الألومـــنيوم: تحدثيز بخفتها وشجّة صلابتها؛ لذا تستخدم فــي صناعة طائرات الميج المقاتلة.
بالاضافة لذلك السكانديوم إلــى مصابيح ابخرة الزئبق: لإنتاج ضوء عال الكفاءة يشبه ضوء الشمس، وتستخدم فــي التصوير التلفزيوني أثناء الليل وملاعب كرة القدم والآثار.
التــيتانيوم (_{22}Ti):
التوزيع: [Ar]_{18} 4s^2 3d^2 | الدورة: 4 | التكلة: 4B (الحديث: 4) | الالكترونات المفردة: 2.
الخصائص: عنصر شديد الصلابة كالصلب ولكنه أقل مـــنه كثافة (أخف مـــنه). يحافظ علــى قوته ومتانته فــي درجات الحرارة العفيه. النسبته فــي القشرة الأرضية 0.6%.
الاستخدامـــات والسبائك:
عمليات زراعة الأسنان والمفاصل الصناعية: لأنه الجسم لا يلفظه ولا يسبب أي نوع مـــن التسمم.
سبيكة التــيتانيوم مع الألومـــنيوم: تستخدم فــي صناعة الطائرات ومركبات الفضاء؛ لأنه يحافظ علــى متانته فــي درجات الحرارة العفيه فــي الظل الــذي تنخفض فــيــه متانة الألومـــنيوم.
أهم مركباته: ثاني أكسيد التــيتانيوم (TiO_2)؛ يولج فــي تركيب مستحضرات الحمـــاية مـــن أشعة الشمس (Sunblock) لأنه دقائقه النانوية تمـــنع وصول الأشعة فوق البنفسجية (UV) للجلد.
الفانديوم (_{23}V):
التوزيع: [Ar]_{18} 4s^2 3d^3 | الدورة: 4 | التكلة: 5B (الحديث: 5) | الالكترونات المفردة: 3.
الاستخدامـــات والسبائك:
سبيكة الفانديوم مع الصلب (الحديد): تحدثيز بقساوة عفيه وقدرة عديدة علــى مقاومة التآكـــل؛ وتستخدم فــي صناعة زمبركات السيارات (زمـــنبركات/سوست السيارات).
أهم مركباته: خامس أكسيد الفانديوم (V_2O_5)؛ يستخدم كـ:
صبغة فــي صناعة السيراميك والزجاج.
عامل حفاز فــي صناعة المغناطيسيات فائقة التوصيل.
عامل حفاز فــي تحضير حمض االيةيدروكـــلوريك/السلفوريك (حمض الكبريتيك H_2SO_4) باليةة التلامس.
عامل حفاز فــي الكيمياء العضوية.
الكروم (_{24}Cr):
التوزيع (حالة شاذة): [Ar]_{18} 4s^1 3d^5 | الدورة: 4 | التكلة: 6B (الحديث: 6) | الالكترونات المفردة: 6 (واحد فــي 4s وخمسة فــي 3d).
الخصائص (الخمول الكيميائي الظاهري): عنصر علــى درجة عفيه مـــن النشاط الكيميائي، ولكنه يقاوم فعل العوامل الجوية بسبب تكون طبقة غير مسامية مـــن الأكسيد علــى سطحه، حجم جزيئاتها أكبر مـــن حجم ذرات العنصر نفسه، ممـــا يمـــنع استمرار التفاعل مع أكسجين الجو.
الاستخدامـــات: طلاء المالعودةن ودباغة الجلود.
أهم مركباته:
أكسيد الكروم III (Cr_2O_3): يستخدم فــي عمل الأصباغ.
ثنائي كرومـــات البوتاسيوم (K_2Cr_2O_7): مـــادة مؤكسدة.
المـــنجنيز (_{25}Mn):
التوزيع: [Ar]_{18} 4s^2 3d^5 | الدورة: 4 | التكلة: 7B (الحديث: 7) | الالكترونات المفردة: 5.
الخصائص: عنصر هش فــي حالته النقية، لذلك لا يستخدم وهـــو نقي أبداً بل فــي صورة سبائك أو مركبات.
السبائك:
سبيكة المـــنجنيز مع الحديد: أصلب مـــن الصلب، وتستخدم فــي خطوط السكك الحديدية.
سبيكة المـــنجنيز مع الألومـــنيوم: تقاوم التآكـــل، وتستخدم فــي عبوات المشروبات الغازية (الكانز).
أهم مركباته:
ثاني أكسيد المـــنجنيز (MnO_2): عامل مؤكسد قوي فــي صناعة العمود الجاف، وعامل حفاز فــي انحلال فوق أكسيد االيةيدروجين (H_2O_2).
برمـــنجانات البوتاسيوم (KMnO_4): مـــادة مؤكسدة ومطهرة تستخدم فــي المجال الطبي (تعقيم غرف العمليات).
كبريتات المـــنجنيز (MnSO_4): مبيد للفطريات والحشرات.
الحديد (_{26}Fe):
التوزيع: [Ar]_{18} 4s^2 3d^6 | الدورة: 4 | التكلة: التكلة الثامـــنة VIII (الحديث: 8) | الالكترونات المفردة: 4.
الخصائص والوفرة: قابل للتمغنط. وهـــو أكثر عناصر السلسلة وفرة فــي القشرة الأرضية بالنسبة 5.1%. (ترتيبه الأول علــى سلسلته، الثاني علــى الفلزات بعــد الألومـــنيوم، والرابع مـــن جدير بالذكر انتشار علــى مستوى كافة عناصر القشرة الأرضية).
الاستخدامـــات: الخرسانات المسلحة، أبراج الكهرباء، السكاكين، أدوات الجراحة، مواسير البنادق والمدافع، وصناعة المغناطيسيات.
استخدامه كعامل حفاز:
تحضير غاز النشادر (الأمونيا) باليةة هابر – بوش.
تحويل الغاز المـــائي (CO + H_2) إلــى وقود سائل باليةة فــيشر – تروبش.
الكوبالت (_{27}Co):
التوزيع: [Ar]_{18} 4s^2 3d^7 | الدورة: 4 | التكلة: التكلة الثامـــنة VIII (الحديث: 9) | الالكترونات المفردة: 3.
الخصائص: يشبه الحديد فــي أنه قابل للتمغنط. والية 12 نظيراً مشعاً أهمها الكوبالت 60 (^{60}Co) الــذي تصدر مـــنه أشعة جامـــا ذات القدرة العفيه علــى الاختراق.
استخدامـــات الكوبالت 60: حفظ الأغذية، الكشف عن عيوب الصناعة (مثل الشقوق ووصلات اللحام)، وتأكيد الأورام الخبيثة وتشخيصها وعلاجها.
استخدامـــات الكوبالت العامة: صناعة المغناطيسيات، وصناعة البطاريات الجافة فــي السيارات الحديثة.
النيكـــل (_{28}Ni):
التوزيع: [Ar]_{18} 4s^2 3d^8 | الدورة: 4 | التكلة: التكلة الثامـــنة VIII (الحديث: 10) | الالكترونات المفردة: 2.
الخصائص: الية مظهر معدني لامع، ويقاوم التآكـــل والأحمـــاض.
السبائك والاستخدامـــات:
سبيكة النيكـــل – كادميوم: تُستخدم فــي بطاريات القابلة لإالعودةة الشحن.
سبيكة النيكـــل – كروم (النيكروم): تُستخدم فــي ملفات التسخين والأفران الكهربائية؛ لأنه تقاوم التآكـــل والمسألة حتى وهي تسخن لدرجة الاحمرار.
سبيكة النيكـــل مع الصلب: تحدثيز بالصلابة ومقاومة الصدأ والأحمـــاض.
طلاء المالعودةن: لحيمـــايتها مـــن الصدأ والتآكـــل وإعطائها مظهراً لامعاً.
النيكـــل المجزأ: يستخدم كعامل حفاز فــي عمليات هدرجة الزيوت.
النحاس (_{29}Cu):
التوزيع (حالة شاذة): [Ar]_{18} 4s^1 3d^{10} | الدورة: 4 | التكلة: 1B (الحديث: 11) | الالكترونات المفردة: 1 (فــي المستوى 4s).
التاريخ والخصائص: أول فلز عرفه الإنسان. موصل ممتاز للكهرباء.
السبائك: سبيكة البرونز وتتكون مـــن النحاس والقصدير (القصدير عنصر ممثل ينتهي بالبناء p).
الاستخدامـــات: الكابلات الكهربائية، وصناعة العملات المعدنية.
أهم مركباته:
كبريتات النحاس II (CuSO_4): مبيد للحشرات، ومبيد للفطريات فــي عمليات تنقية مياه الشرب.
محلول فــيــهلنج: للكشف عن سكر الجلوكوز؛ جدير بالذكر يتحول لونه مـــن الأزرق إلــى البرتقالي مع مريض السكر، بينمـــا يظل أزرق مع الشخص السليم.
الخارصين / الزنك (_{30}Zn):
التوزيع: [Ar]_{18} 4s^2 3d^{10} | الدورة: 4 | التكلة: 2B (الحديث: 12) | الالكترونات المفردة: 0.
الاستخدام الأساسي: جلفنة باقي المالعودةن لحمـــايتها مـــن الصدأ.
أهم مركباته:
أكسيد الخارصين (ZnO): يولج فــي صناعة الدهانات، المطاط، ومستحضرات التجميل.
كبريتيد الخارصين (ZnS): يولج فــي صناعة الطلائات المضيئة والشاشات المضيئة لأشعة X (الأشعة السينية).
3. كـــل كل المعلومـــات ذات الأهمية
التعريفات والمصطلحات الأساسية:
العناصر انتقلية: عناصر الفئتين d و f وتقع فــي مـــنتصف الجدول الدوري.
الخمول الكيميائي الظاهري للكروم: ظاهرة تكون طبقة غير مسامية مـــن الأكسيد علــى سطح الكروم حجم جزيئاتها أكبر مـــن حجم ذرات الفلز نفسه، فتمـــنع النفاذ واستمرار التفاعل مع الجو.
الجلفنة: تغطية أسطح المالعودةن بطبقة مـــن الخارصين لحمـــايتها مـــن الصدأ والتآكـــل.
اليةة هابر – بوش: اليةة تحضير غاز النشادر مـــن عنصريه (االيةيدروجين والنيتروجين) يتم استخدام الحديد كعامل حفاز.
اليةة فــيشر – تروبش: تحويل الغاز المـــائي (خليط مـــن أول أكسيد الكربون وااليةيدروجين) إلــى وقود سائل يتم استخدام الحديد كعامل حفاز.
اليةة التلامس: اليةة تحضير حمض الكبريتيك يتم استخدام خامس أكسيد الفانديوم (V_2O_5) كعامل حفاز.
محلول فــيــهلنج: أحد مركبات النحاس الكاشفة عن سكر الجلوكوز، يتحول مـــن الأزرق إلــى البرتقالي.
سبيكة البرونز: سبيكة مكونة مـــن النحاس والقصدير.
العلاقات بين الأشياء والأسباب والنتيجة:
السبب: احتواء المستوى الفرعي d علــى 5 اوربيتالات تشبع بـ 10 الكترونات leftarrow النتيجة: الفئة d تتكون مـــن 10 أعالمدة رأسية.
السبب: وجود تشابه أفقي بين عناصر الأعالمدة (8 و9 و10) أكبر مـــن التشابه الراسي leftarrow النتيجة: وضعها كلاً فــي تكلة واحدة هي “التكلة الثامـــنة VIII”.
السبب: الكروم والنحاس يحتاجان للوصول لحالة الاستقرار leftarrow النتيجة: شذوذ التوزيع الذكية بانتقال الكترون مـــن 4s إلــى 3d ليحدث نصف مكتمل (3d^5) فــي الكروم أو تام الامتلاء (3d^{10}) فــي النحاس.
السبب: هشاشة المـــنجنيز الشديدة وهـــو نقي leftarrow النتيجة: لا يستخدم إطلاقاً فــي الصورة النقية، بل دائمـــاً فــي صورة سبائك أو مركبات.
السبب: تكون طبقة أكسيد غير مسامية حجم جزيئاتها أكبر مـــن ذرات الكروم leftarrow النتيجة: توقف تفاعل الكروم مع أكسجين الجو رغم نشاطه.
تنبيه حول كل المعلومـــات الطبية والصحية
كل المعلومـــات الطبية والصحية الواردة فــي هذا المقال هي معلومـــات تعلــىمية عامة تأهدافك إلــى توضيح التطبيقات العلمية للعناصر انتقلية، ولا تُعد تشخيصًا طبيًا أو علاجًا أو توصية شخصية. تختلف الاستخدامـــات الطبية للمواد والعناصر وفقًا لتركيبهـــا الكيميائي وتركيزها واليةة استخدامها، كمـــا تخضع المـــنتجات والأجهزة الطبية للمعايير والاختبارات واللوائح التنظيمية المعمول بهـــا. لذلك لا ينبغي استخدام كل المعلومـــات الواردة تجد هنا لاتخاذ قرار طبي فردي بدون الرجوع إلــى الطبيب أو المختص.
التــيتانيوم والزرعات الطبية
يُستخدم التــيتانيوم وبعض سبائكه فــي مجموعة مـــن التطبيقات الطبية، ومـــنها بعض زرعات الأسنان والعظام، بسبب خصائصه مثل مقاومة التآكـــل والقوة والتوافق الحيوي المـــناسب لبعض التطبيقات الطبية. ويعتمد استخدام أي زرعة طبية علــى تصميمها وخصائصها واليةة تصنيعها وظروف المريض، ولذلك فإن هذه المعلومة توضح الاستخدام العلمي العام للتيتانيوم ولا تمثل توصية يتم استخدام نوع معين مـــن الزرعات.
المصدر: National Center for Biotechnology Information (NCBI)، مراجعات علمية حول استخدام سبائك التــيتانيوم فــي التطبيقات الطبية والزرعات.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4738729/
ثاني أكسيد التــيتانيوم وواقيات الشمس
يولج ثاني أكسيد التــيتانيوم (TiO₂) فــي تركيب بعض مستحضرات الوقاية مـــن الشمس. وتوضح إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) كل المعلومـــات التنظيمية المتعلقة يتم استخدام ثاني أكسيد التــيتانيوم فــي مـــنتجات الوقاية مـــن الشمس. ويعتمد أمـــان وفعفيه المـــنتج علــى تركيب المستحضر وتركيزه واليةة استخدامه، وليس علــى المـــادة الخام وحدها.
المصدر: U.S. Food and Drug Administration (FDA).
https://www.fda.gov/drugs/understanding-over-counter-medicines/questions-and-answers-fdas-regulatory-actions-over-counter-sunscreen
الكوبالت-60 والتطبيقات الطبية
الكوبالت-60 نظير مشع يصدر أشعة جامـــا ذات قدرة اختراق عفيه، والية تطبيقات فــي المجالات الطبية والصناعية. ومـــن التطبيقات الطبية استخدام مصادر الكوبالت-60 فــي بعض أنهظمة العلاج الإشعاعي. ويحصل ذلك يتم استخدام أجهزة متخصصة وتحت إشراف متخصصين، ولذلك فإن ذكر هذا الاستخدام تجد هنا هـــو وصف علمي عام وليس توجيهًا علاجيًا أو توصية لحالة مرضية معينة.
كمـــا تُستخدم أشعة جامـــا الصادرة مـــن مصادر الكوبالت-60 فــي بعض تطبيقات تشعيع الأغذية وتعقيم بعض المـــنتجات والأجهزة الطبية وفق إجراءات ومعايير محددة.
المصدر: International Atomic Energy Agency (IAEA).
https://nucleus.iaea.org/sites/diif/Pages/GammaRT.aspx
برمـــنجنات البوتاسيوم
برمـــنجنات البوتاسيوم (KMnO₄) مـــادة مؤكسدة قوية، واليةا تطبيقات فــي بعض عمليات معالجة المياه. ويختلف استخدامها عن الاستخدامـــات الطبية الباليةة مباشر، ولا ينبغي اعتبار كل المعلومـــات الواردة فــي هذا المقال إرشادًا لاستخدامها كدواء أو مطهر بدون الرجوع إلــى تعلــىمـــات المختصين والجهات التنظيمية.
المصدر: U.S. Environmental Protection Agency (EPA).
https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=2000229L.TXT
محلول فــيــهلنج والجلوكوز
يُستخدم اختبار فــيــهلنج فــي الكيمياء للكشف عن المواد المختزلة، ومـــنها بعض السكريات المختزلة، مـــن خــلال تفاعل كيميائي يؤدي إلــى تغير فــي اللون وتكوين راسب تحت ظروف الاختبار المـــناسبة. ويُذكر هذا الاستخدام تجد هنا لأغراض تعلــىمية كيميائية فقط، ولا يُقصد به تشخيص مرض السكري أو استبدال الفحوص الطبية الموثقه.
حدود كل المعلومـــات الطبية فــي هذا المقال
الأمثلة الماضية توضح بعض الاستخدامـــات العلمية والصحية للعناصر انتقلية، لكنها لا تقدم جرعات علاجية أو تعلــىمـــات لاستخدام الأدوية أو المواد المشعة أو الأجهزة الطبية. كمـــا أنه وجود عنصر كيميائي فــي مـــنتج طبي لا يعني أنه استخدام العنصر الخام باليةة مباشر آمـــن أو مـــناسب للإنسان؛ إذ يعتمد الاستخدام الطبي علــى الشكـــل الكيميائي للمـــادة، والنقاوة، والتركيز، واليةة التصنيع، واليةة الاستخدام، والاختبارات والمعايير التنظيمية.
لذلك ضروري التعامل مع كل المعلومـــات الطبية والصحية الواردة فــي هذا المقال باعتبارها معلومـــات تثقيفــية عامة وليست تشخيصًا أو علاجًا أو نصيحة طبية شخصية.
عشرة وصايا فــي الحياة: إطار أكاديمي وفلسفــي لتحقيق…
🧠 المحور الأول: التفكير الإنسانيتعريف التفكير: هبة إاليةية ومـــنحة ميز الالية بهـــا الإنسان عن سائر…
📥 تحميل كتاب الأضواء رياضيات تالتة إعدادي 2027 PDF الترم الأول – شرح وتدريبات المـــنهج…
بعــد الانتهاء مـــن تصميم الويب سايت وتجهيز صفحاته، تأتي الخطوة التــي قد تبدو محيرة للمبتدئين:…
📓 تحميل كتاب الأضواء علوم تالتة إعدادي 2027 PDF | شرح وتدريبات الترم الأول مقدمة مع بداية…
أشهر النصائح لالتحديد الموقع الالكتروني مراتجد هنات رياضية آمـــن فــي المغرب - مداد الجليد */…