فلز انتنطقي

يحمل المصطلح فلز انتنطقي (يسمى أيضا عنصرا انتنطقيا) في فهم الكيمياء تفسيران ممكنان:

بصفة عامة هوأي عنصر من عناصر المستوى الفرعى d في الجدول الدوري، بما في ذلك الزنك والسكانديوم. وهذا يطابق تماما مجموعات الجدول الدوري من ثلاثة إلى 13.

لتحديد أكثر يمكن حتى ترجع للعناصر التي تكون على الأقل بها أيون شبه ممتلئ بالإلكترونات في التوزيع الإلكتروني لعناصر المستوى الفرعي d. وهذا يطابق تماما عناصر المستوى الفرعى d بدون الزنك والسكانديوم .

راجع أيضا العناصر الإنتنطقية الداخلية ، وهذا إسم يطلق على أى من عناصر المستوى f .

لكل تفسير استخداماته وما يثبته. الأول سهل وسهل التدوال. بينما تنبع خواص العناصر الانتنطقية كمجموعة من قدرتها على المساهمة بإلكترونات تكافؤ المستوى الفرعى s قبل المستوى الفرعى d، وهذه الخاصية تتبعها جميع عناصر المستوى الفرعى d فيما عدا الزنك والسكانديوم, ولذا فإنه يفضل استخدام التفسير الأكثر دقة لما له من فائدة في كثير من المواقف. ويتم المساهمة بإلكترونات الأوربيتال d بعد s لأنه بمجرد البدء في ملء الأوربيتال d بالإلكترونات فإنه يقترب من النواة، مما يجعل إلكترونات المستوى الفرعى s أبعد وبالتالي تكون الإلكترونات الخارجية.

Group	الدورة الرابعة	الدورة الخامسة	الدورة السادسة	الدورة السابعة
3 (III B)	Sc 21	Y 39	Lu 71	Lr 103
4 (IV B)	Ti 22	Zr 40	Hf 72	Rf 104
5 (V B)	V 23	Nb 41	Ta 73	Db 105
6 (VI B)	Cr 24	Mo 42	W 74	Sg 106
7 (VII B)	Mn 25	Tc 43	Re 75	Bh 107
8 (VIII B)	Fe 26	Ru 44	Os 76	Hs 108
9 (VIII B)	Co 27	Rh 45	Ir 77	Mt 109
10 (VIII B)	Ni 28	Pd 46	Pt 78	Ds 110
11 (I B)	Cu 29	Ag 47	Au 79	Rg 111
12 (II B)	Zn 30	Cd 48	Hg 80	Uub 112

الفلزات الإنتنطقية هى العناصر الكيميائية الأربعين من 21 إلى 30 ، من 39 إلى 48 ، ومن 71 إلى 80 ، ومن 103 إلى 112 .وقد تم إستخدام إنتنطقية من مكانها في الجدول الدوري . ففى جميع دورة من الدورات الأربعة التى توجد فيها ، تمثل هذه العناصر إضافة ناجحة للإلكترونات في المدار d في الذرة . وعلى هذا فإن الفلزات الإنتنطقية تمثل الحالة الإنتنطقية بين عناصر المجموعة الثانية وعناصر المجموعة الثالثة عشر .

الشكل الإلكتروني

عناصر المجموعة الرئيسية السابقة للمجموعة الإنتنطقية في الشكل الدوري ( العناصر من 1 إلى 20 ) لا يوجد لها إلكترونات في المدار d ولكن في المدارات s ، d فقط . في الدورة الرابعة من السكانديوم إلى الزنك يمتلئ المستوى الفرعى d . فيما عدا مجموعة النحاس ومجموعة الكروم توجد عناصر المستوى الفرعي d في الحالة الأرضية حيث يوجد فيها إلكترونان في المستوى الفرعى s . الشكل الإلكتروني لعناصر المستوى الفرعي d كالتالى : ns²(n-1)d^1-10 حيث n هى رقم الكم الرئيسي .

المدار s الخارجي لعناصر المستوى الفرعى dقد يكون في حالة طاقة أقل من طاقة المستوى الفرعى d للمستوى n-1 . ونظرا لأن الذرات تميل لأن تكون في أقل حالات الطاقة ، فإنه يتم ملئ المدرا s أولا ، ولكن النحاس (4s¹3d¹⁰) والكروم (4s¹3d⁵) هما إستثناء ويحتويان على إلكترون واحد في المدار الخارجي نظرا لحالة النصف إمتلاء والتى تكون أكثر ثباتا في الطاقة ( يحدث ذلك عند وجودخمسة أوعشرة إلكترونات في المدار d ) .

يحتوى السكانديوم على إلكترون وحيد في المدار d ، وإلكترونان في المدار s الخارجي . ونظلا لأن أيون السكانديوم Sc³⁺) لا يوجد به إلكترونات في المدار d أى أنه لا يمكن حتىقد يكون ممتلئ جزيئا بالإلكترونات لهذا المدار ، ولذا فغنه لاقد يكون من الفلزات الإنتنطقية لوطبقنا هذه القاعدة بالتحديد . وبالمثل ، الزنك فإنه لاقد يكون من الفلزات الإنتنطقية نظرا لأنه يوجد كأيون Zn²⁺ ويحتوى على مدار d ممتلئ .

الخواص الكيميائية

تميل العناصر الإنتنطقية لأنقد يكون لها عزم شد ، كثافة ، درجة حرارة غليان ودرجة حرارة ذوبان عالية . وكما يوجد في كثير من الفلزات الإنتنطقية ، فإن هذا يرجع إلى قدرة إلكترونات المدار d على إعادة التمركز . فالمواد الفلزية ، حدثا زادت فيها الإلكترونات المشاركة بين النويات ، حدثا كان الفلز أقوى .

ويوجد عدة خواص عامة للفلزات الإنتنطقية :

يكونوا مركبات ملونة .
يمكن حتىقد يكون لها أكثر من حالة تأكسد .
عوامل حفازة جيدة .
لونها فضى يميل إلى الأزرق في درجة حرارة الغرفة ، فيما عدا النحاس والمضى .
كلها صلبة في درجة حرارة الغرفة فيما عدا الزئبق .
يمكن حتى تكون مركبات معقدة ، والتى يتم وصفها في نظرية الحقل البللوري .

حالات التأكسد المتنوعة

عند المقارنة مع عناصر المجموعة الثانية مثل الكالسيوم ، فإن العناصر الإنتنطقية تكون أيونات بمدى واسع من حالات التأكسد . وتظهر حالات التأكسد الكثيرة للعناصر الإنتنطقية نظرا لأن حالة الإمتلاء الجزئي في المستوى الفرعى d تمكن هذه العناصر من تقبل أوإعطاء الإلكترونات في التفاعلات الكيميائية . بينما يفقد أيون عنصر الكالسيوم أكثر من 2 إلكترون ، بينما يمكن للعناصر الإنتنطقية حتى تفقد حتىتسعة إلكترونات . ويمكن الوصول لسبب هذا عن طريق دراسة المحتوى الحراري للتأين للمجموعتان . الطاقة اللازمة لتحريك إلكترون من الكالسيوم تكون قليلة حتى محاولة تحريك إلكترون من المستوى الفرعى التالى للمستوى s الخارجي والذى يحتوى 2 إلكترون . وفى الواقع فإن Ca³⁺ له محتوى حرارى مرتفع لدرجة أنه يحدث بندرة شديدة طبيعيا . بينما أى عنصر إنتنطقي مثل الفانديوم له تقريبا زيادة خطيةفى المحتوى الحراري للتأين خلال إلكترونات المدارات s ، d ، نظرا لقرب الطاقة بين المدارات 3d و4s . وعلى هذا فغن العناصر الإنتنطقية غالبا ما توجد في فى حالات عالية .

يوضح هذا الجدول بعض حالات التأكسد في مركبات عناصر الفلزات الإنتنطقية . المرجع Oxtoby 2002 .

يمكن ملاحظة ظهور إتجاه معين يظهر هلال الدورة للعناصر الانتنطقية:

يزيد رقم التأكسد لكل أيون حتى الوصول للمنجنيز ، والذى يرجع بعده هذا الرقم للنقصان. وهذا النقصان راجع للجذب الزائد من البروتونات الموجودة في النواة للإلكترونات, مما يجعلها صعبة الإنفصال.
عند وجود العناصر في حالات التأكس المنخفضة ، يمكن حتى يتواجدوا على هيئة أيونات بسيطة. ولكن عند التواجد في حالات التأكسد الأعلى فإنها غالبا ما تكون مرتبطة تساهميا لمركبات لها سالبية كهربية مثل O ، F ، ويوجد هذا في الأيونات متعددة الذرات مثل الكرومات والفانيدات والبيرمنجنات.

الخواص بعد النظر إلى ثبات حالة التأكسد:

حدثا زادت حالة التأكسد حدثا قل ثبات العناصر خلال الدورة .
تميل العناصر ذات حالات التأكسد العالية لتكون عومال مؤكسدة جيدة ، بينما تميل العناصر ذات حالات التأكسد النمنخفضة لأن تكون عتصبح عوامل مؤكسدة أكثر عند الإنتنطق من عنصر إلى أخر خلال الدورة .مختلفة */

وامل مختزلة.

الأيونات +2 خلال الدورة تبدأ بكونها عامل مخنزل قوي ، وتصبح أكثر ثباتا عند الإنتنطق من عنصر إلى أخر خلال الدورة.
الأيونات +3 تبدأ ثابتة.

النشاط الحفزي

تكون الفلزات الإنتنطقية عوامل حفازة جيدة سواء كانت متجانسة أوغير متجانسة ، فمثلا الحديد هوالعامل الحفاز في عملية هابر . كما يستخدم النيكل أوالبلاتين في عملية هدرجة الألكينات .

المركبات الملونة

يمكن للعين البشرية تمييز اللون خلال التردد المرئى للأشعة الإلكترومغناطيسية للطيف الإلكترومغناطيسي . ويكون هناك عديد من الألوان ناتجة من التغير في هجريب الضوء بعد إنعكاسه أوأمتصاصه عند إصطدامه بأى مادة . ونظرا لأن لهجريب الفلزات الإنتنطقية ، فغنها تكون مركبات وأيونات ملونه . كما حتى اللون يتغير للعنصر الواحد خلال أيوناته المتنوعة MnO</nowiki>₄^- ( المنجنيز في حالة التأكسد +7 ) مركب أرجواني اللون ، بينما Mn²⁺ لونه قرنفلى شاحب .

يمكن بإستخدام تكون المركبات المعقدة تحديد اللون في العناصر الإنتنطقية . وهذا نظرا لتأثير الليجندات على المدار 3d . تقوم الليجندات بجذب بعض إلكترونات المدار 3d وتقسمهم إلى مجموعات أعلى وأقل في الطاقة . يمكن للإشعاع الإلكترومغناطيسي حتى يلاحظ لوحتى تردده يتناسب مع فرق الطاقة بين حالتى الطاقة الموجودتان في الذرة ( طبقا للمعادلة e=hf ) عندما يصطدم الضوء بذرة والتىقد يكون الدارد 3d فيها منقسم ، يتم ترقية بعض الإلكترونات إلى مستوى طاقة أعلى . وبالتالى نظرا لأنه يمكن إمتصاص عديد من ترددات الضوء فإنه ينتج من ذلك عديدي من الألوان في المنركبات المعقدة .

يعتمد اللون في المركب المعقد على التالى :

نوع أيون الفلز ، وبالتحديد عدد الإلكترونات في المدار d .
ترتيب الليجندات حول أيون الفلز ( فمثلا يمكن للنظائر الفراغية ).
طبيعة الليجند الحيط بإيون الفلز . فحدثا زذدات قوة الليجند حدثا زادت فروق الطاقة بين مجموعتى 3d المنفصلتين .

المركب المعقد المتكون من المدار d في عنصر الزنك ( والذى لا يعتبر عنصر إنتنطقي ) لا لون له ، نظرا لأن المارد 3d ممتلئ ، لا توجد إلكترنات قابلة للحركة لمستوى طاقة أعلى .