العناصر الانتقالية والمعقدات الكيميائية – الوحدة الخامسة كيمياء ثاني عشر

العناصر الانتقالية والمعقدات الكيميائية تقدم فهماً عميقاً لطبيعة العناصر الانتقالية وقدرتها على تكوين معقدات متنوعة بخصائص مميزة من خلال استيعاب العلاقة بين نوع الليجند، شكله، وعدد روابطه، يمكن تفسير سلوك المعقدات وتفاعلاتها ,تعد هذه المفاهيم أساسية لفهم الكيمياء غير العضوية وتطبيقاتها في الصناعة والطب والتحفيز الكيميائي.

أولاً: العناصر الانتقالية والمعقدات الكيميائية (Transition Elements)

المفهوم:

العنصر الانتقالي هو أحد عناصر الفئة d، الذي يُكوّن أيونًا مستقرًا أو أكثر، ويكون فيه الفلك d غير ممتلئ كليًا. من الأمثلة: الحديد، الكروم، المنجنيز، النحاس، والتيتانيوم.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

• تمتلك أكثر من حالة أكسدة.
• تكوّن مركبات ملونة.
• تعمل كـ عوامل حفازة في التفاعلات الكيميائية.
• تُظهر صلابة عالية ونقاط انصهار مرتفعة.
• يمكنها تكوين معقدات كيميائية مع الليجندات.

ثانيًا: الليجندات وتكوين المعقدات

الليجند (Ligand)

جزيء أو أيون يحتوي على زوج أو أكثر من الإلكترونات غير المرتبطة، ويكوّن روابط تساهمية تناسقية مع ذرة أو أيون فلز انتقالي.

المعقد (Complex Ion)

هو مركب يحتوي على ذرة مركزية (عادة فلز انتقالي) ترتبط بها ليجندات بواسطة روابط تساهمية تناسقية.

أنواع الليجندات

1. أحادية المخلب: مثل الماء H₂O، الأمونيا NH₃، الكلوريد Cl⁻.
2. ثنائية المخلب: مثل الأوكسالات (OX²⁻) و الإيثان دي أمين (en).
3. متعددة المخالب: مثل EDTA⁴⁻، قادر على تكوين 6 روابط مع الأيون المركزي.

عدد التناسق

هو عدد الروابط التناسقية بين الليجندات والذرة المركزية. أمثلة:

• 6 روابط → شكل هندسي ثماني الأوجه (Octahedral).
• 4 روابط → شكل رباعي الأوجه (Tetrahedral) أو مربع مستوٍ (Square planar).
• 2 رابطة → شكل خطي (Linear).
• 
  

ثالثًا: تفاعلات استبدال الليجندات

تعريف:

هي تفاعلات يتم فيها استبدال الليجندات جزئيًا أو كليًا بليجندات أخرى في المعقد. تحدث عندما يكون المعقد الجديد أكثر استقرارًا من الأصلي.

أمثلة

معقدات النحاس

• التحول من لون أزرق فاتح إلى أزرق غامق عند استبدال الماء بالأمونيا.
• التحول إلى أصفر عند استبدال الماء بالكلوريد.
  

معقدات الكوبالت

• من وردي إلى أزرق عند استبدال الماء بالأمونيا أو الكلوريد.
• مع التعرض للهواء قد يتأكسد إلى كوبالت ثلاثي +3.
  

رابعًا: خصائص إضافية ومعقدات مشهورة

• أيونات المعقد قد تكون موجبة، سالبة، أو متعادلة.
• تتأثر الشحنة النهائية للمعقد بشحنة الفلز وشحنات الليجندات.
• لون المعقدات ناتج عن انتقالات d–d بين الأفلاك الذرية.
  

أمثلة معقدات:

• [Cu(H2O)6]2+[Cu(H₂O)₆]^{2+}[Cu(H2​O)6​]2+: أزرق فاتح، عدد التناسق 6.
• [Cu(NH3)4]2+[Cu(NH₃)₄]^{2+}[Cu(NH3​)4​]2+: أزرق غامق، عدد التناسق 4.
• [CoCl4]2−[CoCl₄]^{2-}[CoCl4​]2−: أزرق، عدد التناسق 4، شكل رباعي الأوجه.

خامسًا: أسئلة تدريبية واختبارات

من اختبارات قصيرة وكامبردج:

• تعريفات دقيقة للمصطلحات العلمية مثل الليجند، العنصر الانتقالي.
• أسئلة اختيار من متعدد حول حالات الأكسدة، التوزيع الإلكتروني.
• تحليل أشكال هندسية ثلاثية الأبعاد لأيونات المعقدات.
• إكمال معادلات التفاعلات وتحديد ألوان المحاليل المتكونة.
• مسائل حسابية حول عدد التأكسد والشحنات.
  

مسائل تفسيرية

• لماذا لا تُعد بعض العناصر ضمن العناصر الانتقالية؟
• كيف يؤثر حجم الليجند على شكل المعقد؟
• ما الفرق بين المعقدات المتعادلة والمشحونة؟
  

للمزيد للصف الثلني عشر تابع ما يلي:

• مادة الأحياء الصف الثاني عشر الفصل الدراسي الثاني
• كراسة الرياضة المدرسية  للصف الحادي عشر الفصل الثاني
• الوحدة الخامسة: الظل – الصف الخامس – الفصل الثاني (دليل شامل + روابط الدروس)