ธาตุแทรนซิชัน (transition elements) iiib, ivb, vb, vib ... · sc ti v cr...

1

ธาตแทรนซชน (Transition Elements)

1

สาขาวชาเคมสาขาวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตรคณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสนมหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

2

ธาตแทรนสชน (Transition Elements)

• หาก valence electrons อยใน s- หรอ p- orbital ธาตนนเปน Representative elements (หม IA-VIIIA)

• Transition elements เปนธาตทม valence electrons อยใน

2

d- หรอ f-orbital (หม IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB และ IIB)

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

ธาตแทรนซชน“An element with valence d- or f-electrons”

3d

3

4d

5d

6d

4f

5f

Inner transition elements

4

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd

IIIB IVB VB VIB VIIB IB IIBVIIIB

d-block transition elements

4

Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd

La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg

Most have partially occupied d subshells in common oxidation states

ธาตแทรนสชนมสมบตทคลายคลงกนตามแนวดง (หม) และยงมความคลายคลงตามแนวนอนดวย

อนกรม ธาต มอเลกตรอนไมครบใน แทรนสชนท 1 Sc ถง Cu 3d-orbital

สช 2 Y A 4d bit l

5

แทรนสชนท 2 Y ถง Ag 4d-orbitalแทรนสชนท 3 La ถง Au 5d- orbitalแลนทาไนด Ce ถง Lu 4f- orbital แอกทไนด Th ถง Lr 5f- orbital

6

Sc [Ar]3d14s2

Ti [Ar]3d24s2

3 2

Element Configuration

การจดโครงแบบอเลกตรอน (Electronic Configurations)

6

V [Ar]3d34s2

*Cr [Ar]3d54s1 (not 3d4 4s2)

Mn [Ar]3d54s2

[Ar] = 1s22s22p63s23p6

*Cr จดเรยงตวแบบ Half-full d-orbital

2

Fe [Ar] 3d64s2

Co [Ar] 3d74s2

Element Configuration

การจดโครงแบบอเลกตรอน (Electronic Configurations)

7

Ni [Ar] 3d84s2

**Cu [Ar]3d104s1 (not 3d9 4s2)Zn [Ar]3d104s2

[Ar] = 1s22s22p63s23p6

**Cu จดเรยงตวแบบ Full d-orbital

Electron configurations of Cr and Cu

8

การจดเรยงอเลกตรอน

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

เชน 26Feในอะตอมอสระ

9

Fe [Ar] 4s2 3d6

เมอเกดเปนสารประกอบ การเสย e กจะเสย e ใน 4s-orbital กอน

Fe2+ [Ar] 3d6

Fe3+ [Ar] 3d5

ธาตแทรนซชน (Transition Elements)

• สมบตของธาตแทรนซชน

• สารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

10

สมบตของธาตแทรนซชน

11

ลกษณะเดนของธาตแทรนสชน

1. มเลขออกซเดชนไดหลายคา (มกม +2) ยกเวนหม IIIB และ IIB ซงแสดงคา +3 และ +2 ตามลาดบ

2. สารประกอบหลายตวเปนพาราแมกเนตกเพราะม e เดยว ใ ใ

12

เหลอ ทาใหถกดดในสนามแมเหลก 3. สารประกอบสวนใหญมส (ยกเวนหม IIIB)4. เกดสารประกอบเชงซอนไดงาย

3

สมบตของธาตแทรนซชนธาตแทรนซชนมสมบตแตกตางจากโลหะทวๆ ไป ทาใหตองแยกออกเปนกลม ๆ ตางหาก ลกษณะทสาคญของธาตแทรนซชนเปนดงน

1. มเลขออกซเดชนมากกวา 1 คา ยกเวนหม IIIB เชน Sc เปน +3 คาเดยว และหม IIB (Zn, Cd) เปน +2 คาเดยว2. ธาตแทรนซชนเปนโลหะ จงดงดดกบแมเหลก และมบางธาต เชน Fe, Co, และ Ni สามารถแสดงสมบตเปนแมเหลกไดเมอนาไปวางไวในสนามแมเหลกนาน

13

ๆ นอกจากนยงมสารประกอบของธาตแทรนซชนอกหลายชนดทสามารถดดกบแมเหลกได3. สารประกอบสวนใหญ มส (ยกเวนหม IIIB) ซงเปนสของไอออนเชงซอนของธาตแทรนซชน4. ธาตแทรนซชนมแนวโนมทจะเกดสารประกอบเชงซอนได5. มเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 2 (ยกเวน Cr, และ Cu มเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 1) และอเลกตรอนถดจากวงนอกสดไมครบ 18 (ยกเวน Cu และ Zn)

6. รศมอะตอมมแนวโนมลดลงจากซายไปขวาของคาบ (หรอเมอเลขอะตอมเพมขน รศมอะตอมจะเลกลง) ซงเหมอนกบธาตในคาบเดยวกนทวๆ ไป)

7. มจดหลอมเหลวและจดเดอดคอนขางสง เพราะมพนธะโลหะ8. หนาแนนเพมขน เมอเลขอะตอมเพมขน เนองจากมวลเพมขนในขณะทขนาด

เลกลง


14

9. คา IE1 , IE2 , และ IE3 มแนวโนมเพมขนเมอเลขอะตอมเพมขน แตคาตางกนไมมากนก เพราะขนาดใกลเคยงกน

10. อเลกโทรเนกาตวตมแนวโนมเพมขน เมอเลขอะตอมเพมขน11. เปนโลหะทนาความรอนและนาไฟฟาไดดเหมอนกบโลหะทว ๆ ไป ทงนเพราะ

มพนธะโลหะ

Atomic radii


15http://www.chemistry.mtu.edu/pages/courses/files/ch1120-srsylves/Chapter%2020.pdf

Transition metal densities


16http://www.chemistry.mtu.edu/pages/courses/files/ch1120-srsylves/Chapter%2020.pdf

First Transition Series Metals (3d)


17

increased

increased

Electronegativity

First Ionization Energy (KJ/mol)

หม IIIB: 21Sc +3หม IVB: 22Ti +2, +3, +4หม VB: 23V +2, +3, +4, +5หม VIB: 24Cr +2, +3, +6

เลขสนาเงน (หนา)ใหเหนความสมพนธกบเลขหม

เลขออกซเดชน (Oxidation Number)

18

หม VIIB: 25Mn +2, +3, +4, +6, +7หม VIIIB: 26Fe +2, +3, +6

27Co, 28Ni +2, +3หม IB: 29Cu +1, +2หม IIB: 30Zn +2

4

• สแคนเดยม อตเทรยม แลนทานมและอนกรมแลนทาไนด แอกทเนยม และอนกรมแอกทไนด - Sc, Y และ La มการจด e แบบ (n-1) d1 ns2

เกดไอออนแบบ +3 ซงมการจด e แบบ (n 1) d0 ns0

ธาตหม IIIB (Sc, Y, La,… Lu, Ac,…Lr)

19

- เกดไอออนแบบ +3 ซงมการจด e แบบ (n-1) d ns

21Sc: [Ar] 3d1 4s2 Sc3+ : [Ar]- ไอออนเหลานจงคลายธาตเรพรเซนเททฟ เชน สารประกอบไมมส

1. ธาตในอนกรมแลนทาไนดมอเลกตรอนใน 4f-orbital ไมเตมมเลขอะตอม 58-71 (อยระหวาง 57La - 72Hf) ขนาดเลกลงเมอเลขอะตอมสงขนมเลขออกซเดชนหลายคาเมอเกดเปนสารประกอบ ทสาคญคอ

ธาตหม IIIB (Sc, Y, La,… Lu, Ac,…Lr)

20

มเลขออกซเดชนหลายคาเมอเกดเปนสารประกอบ ทสาคญคอ +3

2. ธาตในอนกรมแอกทไนดมอเลกตรอนใน 5f-orbital ไมเตมเลขอะตอม 90-103 (อยระหวาง 89Ac - 104Rf) ทกตวเปนกมมนตรงส และหลายธาตไมปรากฎในธรรมชาต

• ไทเทเนยม เซอรโคเนยม และแฮฟเนยม- Ti และ Zr มเลข oxidation +2, +3, +4 แต Hf +4 เทานน

22Ti: [Ar] 3d2 4s2 Ti4+ : [Ar] เหมอนกบ Sc (III) สมบตของไอออน +4 ของธาตหมนจงคลายกบของ IVA เชน

ธาตหม IVB (Ti, Zr, Hf)

21

- สมบตของไอออน +4 ของธาตหมนจงคลายกบของ IVA เชนความเปนโคเวเลนตสง เชน TiCl4 เปนโมเลกลเดยว และ TiO2

เปน network เชนเดยวกบ SiO2

- Ti มสมบตทดมาก ไดแก Tb และ Tm สงมาก แขง เหนยว มความหนาแนนตาสดในโลหะแทรนสชน (ชนสวนเครองบน)

Ti เปนโลหะทเสถยรในสภาวะปกต แตท T สงมาก ๆ กทา rxn กบอโลหะไดสารประกอบโคเวเลนต เชน TiCl4 ซงใชทาใหเกดควนขาวในอากาศ (เขยนขอความบนทองฟา หรอมานควนในกจการทหาร) ดง rxn

ธาตหม IVB (Ti, Zr, Hf)

22

TiCl4 (l) -----> TiCl2 ----> TiO2 . xH2O + HCl TiO2 เปนของแขงสขาว เสถยรมาก ใชเปน pigment ในอตสาหกรรมส

H2O

• วาเนเดยม ไนโอเบยม และแทนทาลม- V มเลขออกซเดชน +2, +3, +4, +5 (+4 เสถยรทสด)- สวน Nb และ Ta ม +3 และ +5 (เทยบกบ Sb และ Bi ใน VA)

ธาตหม VB (V, Nb, Ta)

23

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

- สมบตทางเคมของ V คลายกบ Ti- V (II) เปนตวรดวซทรนแรง (ถกออกซไดสงาย เปน +3 หรอ +4)- V (V) ถกรดวซดวย H2 หรอ CO ได V (III)

• โครเมยม โมลบดนม และทงสเตน- มจดหลอมเหลวและจดเดอดสงมาก - 24Cr: [Ar] 3d5 4s1 (half-filled) ไมใช 3d4 4s2

โ ใ โ ป

ธาตหม VIB (Cr, Mo, W)

24

-โครเมยม: ใชเคลอบผวโลหะ เพอปองกนการผกรอน และเพอความสวยงาม- Cr ถกออกซไดสดวย O2 เปน Cr2O3 เคลอบทผว และปองกนเนอขางใน “ protective oxide film”

5

- Cr มเลขออกซเดชน +2, +3, +6 - Cr (III) เสถยรทสด- Cr (II) เปนตวรดวซทแรงมาก (ถกออกซไดสงาย)

( ) ป ไ 2


25

- Cr (VI) เปนตวออกซไดสทด เชน Cr2O72-

- เสถยรภาพของ Cr (III) และ Cr (VI) ขนกบ pH

H+

OH-2CrO4

2- Cr2O72-

- Mo และ W มสมบตคลายกนมาก- ออกไซดอยในรป MO3 และอาจถกรดวซดวย H2 ไดโลหะบรสทธทน T ไดสง จงใชทาหลอดเอกซเรย เตาหลอมไฟฟา และเสนลวดในหลอดไฟฟา (tungsten wire)


26

หลอดไฟฟา (tungsten wire) - การเจอ Mo ในเหลกกลา ทาใหเหลกนนแขงขน- การเจอ W ในเหลกกลา ทาใหเหลกนนมความแขงตวอยในชวง T กวางขนกวาเดม

• แมงกานส เทคนเชยม และรเนยม- 25Mn: [Ar] 3d5 4s2 (half-filled ใน d- และ filled ใน s-)- มเลขออกซเดชน +2, +3, +4, +6, +7 ทสาคญคอ +2, +4, +7

ธาตหม VIIB (Mn, Tc, Re)

27

แตทเสถยรทสด คอ +2- ในสภาวะปกต Mn มความวองไวตอปฏกรยานอย- ท T สง จะทาปฏกรยารนแรง เชนการเกด MnCl2, Mn3N2

และยงทา rxn กบ B, C, S, Si และ P ได (เนองจากไมม protective oxide fim)

- แมงกานสแขงแตเปราะกวาเหลก ทนความรอนไดนอยกวา- แมงกานสมมากเปนอนดบ 2 รองจากเหลก (ในหมโลหะหนก)- มกพบในรปออกไซด เชน MnO2, Mn3O4 ไฮดรอกไซด และคารบอเนต

ธาตหม VIIB (Mn, Tc, Re)

28

- ทาใหบรสทธโดยการเผาแลวรดวซดวย Al ดงปฏกรยา3 MnO2 ----> MnO. Mn2O3 + O2

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

1. ตระกลเหลก (Iron family) : เหลก Fe, โคบอลต Co, นกเกล Ni2. ตระกลแพลทนม (Platinum family) 2 1 Light platinum triad: รทเนยม Ru โรเดยม Rh แพลเลเดยม

Fe Co NiRu Rh PdOs Ir Pt

ธาตหม VIIIB

29

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

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

Note: หนงสอบางเลมเรยกหมนวา VIII และเรยกหม VIII ใน p-block วา Noble gas หรอ หม 0

- ธาตทงสามมจดหลอมเหลวและจดเดอดสง- 26Fe: [Ar] 3d6 4s2

27Co: [Ar] 3d7 4s2 28Ni: [Ar] 3d8

4s2 - มความวองไวตอ rxn ปานกลาง

ธาตตระกลเหลก (Fe, Co, Ni)

30

- เปนสาร ferromagnetic - มกมเลขออกซเดชน +2 และ +3 - เหลกเปนมปรมาณมากสดในกลมโลหะแทรนสชน (อนดบ 4 ของธาตทงหมด รองจาก O, Si และ Al)

- มความแขงแรงมาก มการใชงานในการกอสราง

6

- Fe มกมเลขออกซเดชนเปน +2 และ +3 - เมออยในอากาศชนจะเกด Fe2O3.xH2O (สนม สนาตาลแดง)- เมอเผาในอากาศจะได Fe3O4 ซงเปนออกไซดผสมของ FeO.Fe2O3

ซงสามารถใชฉาบผวเหลกเพอปองกนสนมได

ธาตตระกลเหลก (Fe, Co, Ni)

31

ซงสามารถใชฉาบผวเหลกเพอปองกนสนมได- Co มความแขงแรงสงกวาเหลก มกมเลขออกซเดชน +2 และ +3- Ni มกเปน +2 เชน NiO, NiS, NiCl2.6H2O แตมโอกาสเปน +3, +4,

+6 นอยมาก

สามารถเพมความแขงแรงของเหลกโดยนาไปผสมกบธาตอน ๆ1. 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 สงขน)

เหลก (Fe)

32

( ) ( ) ( )-เหลกกลาเจอ (alloy steel) มธาตอนเจอ เชน Mn, Ni, Cr, Mo, W

2. เหลกหลอ (cast iron) ม C ประมาณ 2-4% และ Si 0.5-3% สามารถขนรปไดโดยการหลอ เพราะหลอมเหลวไดไมยาก และเปนของไหลทด

ธาตตระกลแพลทนม

- มจดหลอมเหลวและจดเดอดสงมาก - ไมวองไวตอ rxn - สารประกอบของธาตพวกนไมเสถยรมาก เชนจะสลายกลายเปนโลหะท T สง

Ru Rh PdOs Ir Pt

33

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

- Pd ใชเปนตวเรง rxn (catalyst)- Pt นาความรอนและไฟฟาไดด และเสถยร ใชทาอเลกโทรด

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

29Cu: [Ar] 3d10 4s1 ไมใช [Ar] 3d9 4s2 - เมอเสย e ไป 1 ตว จะไดไอออน M+ (ประจ +1)

ธาตหม IB (Cu, Ag, Au)

34

- นอกจากนทองแดงและทองคายงม +2. +3 ตามลาดบ- จดหลอมเหลว ความหนาแนน การเปนตวนา ดกวาหม IA- ไมถกออกซไดสงาย สารประกอบถกรดวซเปนโลหะบรสทธงาย ผวเปนมนวาว ===> โลหะเงนตรา

- สงกะส แคดเมยม และปรอท - valence electrons : (n-1)d10 ns2

30Zn: [Ar] 3d10 4s2 - สมบตตางจากธาตแทรนสชนอน แตคลายกบธาต representative เชนจดหลอมเหลว จดเดอดตา tensile strength ตา

ธาตหม IIB (Zn, Cd, Hg)

35

เชนจดหลอมเหลว จดเดอดตา tensile strength ตา- ปรอทซงเปนธาตทหนกทสดในกลม เปนของเหลวท T หอง- เลขออกซเดชนสงสดคอ +2 (ซงตางจากโลหะแทรนสชนอน)- Hg ม +1 ได แตอยในรป diatomic ion (Hg2)2+

สารประกอบเชงซอนของ

36

ธาตแทรนซชน

7

สารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

• โลหะแทรนซชนมโครงสรางทางอเลกตรอนทแตกตางไปจากโลหะหมท IA และหม IIA คอสามารถรวมกบไอออน หรอหมไอออน โมเลกลหรอสารบางชนดทมอเลกตรอนควางอย เกดเปนสารประกอบโคเวเลนตทเรยกวา สารประกอบโคออดเนชนหรอสารประกอบเชงซอน (Complex Compound)

37

• สารประกอบเชงซอน คอ สารประกอบทมไอออนเชงซอนเปนองคประกอบอยดวย สวนมากเกดกบธาตแทรนซชน• ไอออนเชงซอน คอ สารทเกดจากไอออนลบ (anions) หรอโมเลกลทเปนกลางไมมประจจานวนหนง หรอมากกวานนมาสรางพนธะเคมกบไอออนกลางของโลหะ เชน Cu(NH3)4

2+, ไอออนเชงซอนม 2 ชนดคอ ไอออนเชงซอนทเปนไอออนบวก และไอออนลบ

อะตอมกลางหรอไอออนกลาง (Central atom ion) คอ อะตอมของธาตทอยแกนกลางของสารเชงซอน สวนมาก ไดแก โลหะแทรนซชน

ลแกนด คอ ไอออนหรอโมเลกลทลอมรอบอะตอมกลาง


38

หรอไอออนกลาง สารพวกนเปนสารทมอะตอมของธาตทมอเลกตรอนคอสระอย เชน F-, Br-, OH-, SCN-, S2-,CO, NH3, H2O เปนตน

• พนธะระหวางลแกนดและโลหะแทรนซชนท ในสารเชงซอนเรยกวาพนธะโคเวเลนต • จานวนลแกนดทลอมรอบโลหะแทรนซชนทอยกลาง เรยกวา เลขโคออรดเนชน (CN) และเลขโคออรดเนชนเปนเทาใดนนขนอยกบชนดของธาตแทรนซชน เลขออกซเดชนของโลหะแทรนซชน และชนดของลแกนดดวย

ธาตแทรนซชนและสารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

ธาตแทรนซชน สารประกอบเชงซอนของธาตแทรนซชน

เปนโลหะทกธาต และมความสามารถเปนตวรดวสได มอะตอมหรอไอออนของธาตแทรนซชนอยตรงกลางและมไอออน อะตอม หรอโมเลกล มาลอมรอบโดยสรางพนธะโคเวเลนตระหวางกน

มการจดเรยงอเลกตรอนเพมเขาไปในระดบพลงงานชนในทอยตดกบระดบพลงงานนอกสด

อาจเปนไอออนบวก ไอออนลบ หรอเปนกลางกได

39

บางธาตมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 1 (Cr, Cu) และบางธาตมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 2 และเมอเปนสารประกอบจะมเลขออกซเดชนหลายคา

มกมส และถาเลขออกซเดชนของธาตแทรนซชนเปลยน สจะเปลยน

มขนาดอะตอมใกลเคยงกนภายในกลม แตเลกกวาโลหะหม IA และ IIA ในคาบเดยวกน

ธาตแทรนซชนชนดหนงอาจเกดเปนสารประกอบทมองคประกอบเหมอนกนไดมากกวา 1 ชนด แตละชนดจะมสแตกตางกนขนอยกบชนด และจานวนโมเลกล อะตอม หรอไอออน ทมาลอมรอบ

ลแกนด (Ligands)Monodentate Ligands

Bidentate Ligands Polydentate Ligands

40

โครงสรางของสารประกอบเชงซอน

41

โครงสรางของสารประกอบเชงซอน

Octahedral

Tetrahedral

42

Octahedral

Square Planar

8


43

ไอออนของโลหะแทรนสชนมกเกดสารเชงซอนกบลแกนดไดงาย เชน H2O เปน [M(H2O)6] n+ และเกดส

M n ส M n สSc 3 ไมม Fe 3 มวงออนTi 3 มวงออน 2 เขยวออน


44

Ti 3 มวงออน 2 เขยวออนV 3 เขยวออน Co 2 ชมพ

2 มวงออน Ni 2 เขยวCr 3 มวงออน Cu 2 นาเงน

2 ฟา Zn 2 ไมมสMn 2 ชมพออน

ตารางแสดงสารประกอบเชงซอนบางชนดและไอออนองคประกอบ

สารประกอบเชงซอน

ไอออนบวก ไอออนลบ สของสารประกอบ

KMnO4 K+ [MnO4]- มวงแดง

K M O K+ [M O ]2- เขยว


45

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- นาเงน

สมบตบางประการของสารประกอบของโครเมยมและแมงกานสไอออน

Cr

+ O2(g)

H+ OH-

Cr2O72-

สสม

+6

+ H2O2Cr3+

สเขยว

H+

S2-

Mn

N OH

MnO42-

สเขยว

+6H+

MnO4-

สมวงแดง

+7

H+ กบ S2-

46

CrO42-

สเหลอง

+6Cr2+

สนาเงนMnO2

สดา

+4

NaOH

Mn2+

สชมพออน

H กบ S

Mn(OH)3

OH-

สนาตาล

+3

สของสารประกอบของโครเมยมและแมงกานสในนา

สตร ชอ ส

Cr2+

Cr3+

CrO42-

Chromium (II) ion

Chromium (III) ion

Chromate ion

นาเงน

เขยว

เหลอง

47

4

Cr2O72-

Mn2+

Mn(OH)3*

MnO2*

MnO42-

MnO4-

Dichromate ion

Manganese (II) ion

Manganese (II) hydroxide

Manganese (IV) oxide

Manganate ion

Permanganate ion

สม

ชมพออน

นาตาล

ดา

เขยว

มวงแดง

*ไมละลายนา

การเตรยมสารประกอบเตตระแอมมนคอปเปอร (II) ซลเฟต

เตรยมโดยนา CuSO4.5H2Oซงเปนผลกสฟามาละลายนา แลวเตม NH3 และ เอทานอล จะไดผลกสครามเขม เมอตงทงไวขามคนจะเปลยนเปนสารสเขยวแกมฟา ดงสมการ

CuSO4.5H2O

(สฟา)

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

(สคราม)

48

(สฟา) (สคราม)ทงไวขามคน

Cu(NH3)3SO4 + NH3 + H2O

(สเขยวแกมฟา)

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


49

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)

การเขยนสตรและการเรยกชอสารประกอบเชงซอน

1. เรยกชอไอออนบวกกอนไอออนลบ เชน Na3[Cr(NO2)6], [Ag(NH3)2]Cl2. การเรยกชอ Inner Sphere Complex Ion คอ ในวงเลบปกา (brackets)เชน [Cr(NH3)3Cl3]• ใหเรยกชอลแกนดกอนเรยงตามลาดบตวอกษรภาษาองกฤษ (a -->z)

50

ใหเรยกชอลแกนดกอนเรยงตามลาดบตวอกษรภาษาองกฤษ (a z) และเขยนเปนตวเลกทงหมด

• เรยกชอโลหะอะตอมกลาง เปนอนดบสดทายและ ตามดวยเลข oxidation state ของโลหะเขยนเปนตวเลข Roman ภายในวงเลบ

• ม space ระหวางไอออนบวกและไอออนลบ เทานน (นอกนนไมตองม space)

ไอออนลบ ชอทวไป ชอเมอเปนลแกนด

Cl-

Br-chloridebromide

chlorobromo

1) ไอออนลบทลงทายดวย -ide เปลยนเปน -o

การเรยกชอลแกนด

51

I-

CN-

O2-

iodidecyanideoxide

Iodocyanooxo

ไอออนลบ ชอทวไป ชอเมอเปนลแกนด

CO32-

S2O32-

carbonatethiosulf ate

carbonatothiosulfato

2) ไอออนลบทลงทายดวย –ite หรอ –ate เปลยนเปน –ito , –ato


52

SCN-

NO2-,

C2O42-

thiocyan atethiocyanate

nitritenitrite

oxalate

-thiocyanato (เกดพนธะท S)-isothiocyanato (เกดพนธะท N)

-nitrito (เกดพนธะท O)-nitro (เกดพนธะท N)

Oxalato

3) ลแกนดทไมมประจหรอเปนกลาง :ใหเรยกเหมอนกบโมเลกลทเปนกลาง เชน H2NCH2CH2NH2 = ethylenediamine, (C6H5)3P = triphenylphosphine,

C2H4= ethylene, PF3 = trifluorophosphine, C6H5 = phenyl, C5H5N =pyridine, O2 = dioxigen


53

ลแกนด ชอเมอเปนลแกนด

H2ONH3

CO

aquaamminecarbonyl

ยกเวน

จานวนลแกนดทซากน เรยก

2 di

4) ถาสารประกอบเชงซอนมลแกนดชนดเดยวกนมากกวาหนง :ใหบอกจานวนทซากนไวหนาชอลแกนดดวยภาษากรก


54

3456

tritetrapentahexa

ถามลแกนดเปน polydentate ชนดเดยวกนมากกวาหนง เชนใหเรยก 2 ลแกนด --> bis, 3 ลแกนด --> tris,

4 ลแกนด --> tetrakis

10

โลหะ ชอโลหะในไอออนเชงซอนทมประจบวก

ชอโลหะในไอออนเชงซอนทมประจลบ

Al aluminium alminate

การเรยกชอโลหะอะตอมกลาง1) ถาไอออนเชงซอนมประจเปนลบ : ใหเรยกชอลแกนดแลวตามดวยชอโลหะ และเปลยนคาลงทายเปน –ate และใสเลขออกซเดชนไวในวงเลบตอจากชอโลหะดวยเลขโรมน

55

CrMnNiCoZnMoW

chromiummanganese

nickelcobaltzinc

molybdenumtungsten

chromatemanganatenickelatecobaltatezinccate

molybdatetungatate

ธาต ชอโลหะในไอออนเชงซอนทมประจบวก

ชอโลหะในไอออนเชงซอนทมประจเปนลบ

การเรยกชอโลหะอะตอมกลาง

2) ถาไอออนเชงซอนมประจเปนลบ : ชอโลหะบางตวมชอเรยกเปนภาษาละตน ใหใชภาษาละตนและลงทายดวย –ate

56

ภาษาองกฤษ ภาษาละตน

FeCuPbAgAuSn

ironcopperleadsilvergoldtin

ferrumcuprum

plumbumargentum

aurumstannum

ferratecuprate

plumbateargentate

auratestannate

ตวอยางการเรยกชอสารเชงซอน- [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) ]2- = tetracyanonickelate(II) ion

57

[Ni(CN)4] 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)

ตวอยางการเรยกชอสารประกอบเชงซอน[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

58

[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)

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

ตวอยางการเรยกชอสารเชงซอน

59

2 2

[Fe(bipy)3]Cl2 = tris(bipyridine)iron(II) chloride[Fe(en)2(NO2)2]2SO4= bis(ethylenediamine)dinitroiron(III)sulfate

การเขยนสตรและการเรยกชอสารประกอบเชงซอน

สารประกอบเชงซอน ไอออนบวก ไอออนลบ เลขโคออรดเนชน อานชอ

K3[Fe(CN)6]

[Cu(NH3)4]SO4

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

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

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

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

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

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

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

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

ตวอยาง การเรยกชอสารประกอบเชงซอน

60

[Cr(H2O)4Cl2]ClO4

Na3[Cr(NO2)6]

Fe2[Fe(CN)6]

[Ni(NH3)6]Br2

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

11

Structural isomerism: เปนสารประกอบสตรโมเลกลเหมอนกน แตโครงสรางแตกตางกน หรอ มการเกดพนธะทแตกตางกน

สารประกอบตางชนดทมสตรโมเลกลเหมอนกน แตสตรโครงสรางตางกน

ไอโซเมอรของสารประกอบเชงซอน

61

แตโครงสรางแตกตางกน หรอ มการเกดพนธะทแตกตางกน Stereoisomerism: เปนสารประกอบสตรโมเลกลเหมอนกน และมโครงสรางเหมอนกน แตมการมการจดเรยงตวของตาแหนงลแกนด แตกตางกน เชน มการจดเรยงตวตามรปทรงเรขาคณต

Isomers(same formula but different properties)

Stereoisomers( b d diff

Structurali

ไอโซเมอรของสารประกอบเชงซอน

62

(same bonds, differentspatial arrangements)

isomers(different bonds)

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

• Geometric isomer• Optical isomer

1. โคออรดเนชนไอโซเมอร (coordination isomer) => สารประกอบท มแคตไอออนและแอนไอออนเชงซอน ซงทงสองไอออน

สามารถแลกเปลยนตาแหนงกนได

Structural IsomerismStructural Isomerism

63

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]

2. การแตกตวเปนไอออนไอโซเมอร (ionization isomer) เปนไอโซเมอรทเกดจากการสลบทของลแกนดกบไอออน

ทอยนอก complex ion


64

เชน [Cr(NH3)5Br]SO4 และ [Cr(NH3)5SO4]Br[Pt(NH3)3Br]NO2 และ [Pt(NH3)3NO2]Br

3. ไฮเดรตไอโซเมอร (hydrate isomer)=> เปนไอโซเมอรทเกดจากการแตกตวของนา

เชน [Cr(H O) ]Cl violet


65

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

4. ไอโซเมอรพนธะ (linkage isomer)=> เปนไอโซเมอรทเกดจากสารประกอบเชงซอนทมลแกนด

ซงสามารถเกดพนธะเคมกบอะตอมของโลหะไดหลายแบบ


66

เชน CN-, SCN- and NO2-

12

[Co(NH3)5(NO2)]2+ and [Co(NH3)5(ONO)]2+

Nitro ligand

ไอโซเมอรพนธะ (linkage isomer)

67

Nitrito ligand

Yellow compound with Co-NO2 bond

Red compound with Co-ONO bond

1. ไอโซเมอรเชงเรขาคณต (Geometrical isomerism):=> เปนไอโซเมอรทมองคประกอบเหมอนกนแตมการจดเรยงตว

ของตาแหนงลแกนดตางกน คอ cis-isomer (ลแกนดทเหมอนกนอยตดกน หรอดานเดยวกน) และ trans-isomer (ล

StereoisomerismStereoisomerism

68

แกนดทเหมอนกนอยตรงกนขาม) เชน

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

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

69

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

1. ไอโซเมอรเชงแสง (optical isomerism):=> เปนไอโซเมอรทเปนภาพในกระจกซงกนและกน (mirror image)

ไมสามารถนามาซอนทบกนสนทได (superimposable)

StereoisomerismStereoisomerism

70

ทงสองเปนภาพในกระจกซงกนและกน เรยก ทงสองวาแตละภาพวา chiral structures และทงคเรยกวา Enantiomers

โครงสราง ภาพในกระจกกระจก

71

Plane of symmetry Achiral (one structure)

NH3

Co H2OH2OCl

Cl

NH3

ไมเปนภาพในกระจกซงกนและกน และซอนทบกนสนท ดงนนไมเปน ไอโซเมอรเชงแสง

เปนภาพในกระจกซงกนและกน และ

72

NH3

Co ClClH2O

H3N

H2O

NH3

Co NH3

H2OClCl

H2O

No plane of symmetryChiral (two enantiomer)

ซอนทบกนไมสนท ดงนนจงเปน

ไอโซเมอรเชงแสง

ธาตุแทรนซิชัน (transition elements) iiib, ivb, vb, vib ... · sc ti v cr...

Documents