خصائص وتفاعلات العناصر ومركبات عناصر الكتلة D - الجلسة الثانية

عندما يحيط أيون معدن انتقالي بالربيطات، فإن التفاعل بين أيون المعدن والربيط يسبب تشوهًا في تناسق المدارات d للأيونات المعدنية. يحدث هذا التشوه بسبب التنافر بين الإلكترونات الموجودة في المدارات d والإلكترونات الموجودة في الربيطة. يؤدي التنافر إلى انقسام المدارات d إلى مستويين مختلفين من الطاقة. تم تسمية مستويات الطاقة t2gو eg. ال t2gيحتوي المستوى على ثلاثة مدارات d ذات طاقة منخفضة. ال egيحتوي المستوى على مدارين d ذوي طاقة عالية.

الرمز ∆يشير إلى الفرق في الطاقة بين مستويات الطاقة t2g و eg. الفرق في الطاقة ∆بين مجموعتي المدارات d يتم تحديد لون المركب. عندما يضرب فوتون الضوء المركب، يمكن امتصاصه بواسطة إلكترون في أحد مدارات t2g. يجب أن تكون طاقة الفوتون الممتص مساوية لفرق الطاقة بين المستويين t2g و eg. تتسبب الطاقة الممتصة في انتقال الإلكترون من مستوى t2g إلى مستوى eg. ويؤدي هذا إلى ظهور مساحة فارغة أو ثقب في مستوى t2g.

يمكن ملء الثقب في مستوى t2g بواسطة إلكترون من أحد الربيطة. يُطلق الإلكترون الموجود في الربيطة طاقة على شكل فوتون من الضوء. يجب أن تكون الطاقة المنطلقة في هذه العملية مساوية أيضًا لفرق الطاقة بين مستويي الطاقة المداريين d. يعتبر لون الفوتون المنطلق مكملاً للفوتون الممتص، أي أنه له اللون المعاكس. لون الفوتون المنطلق هو لون المجمع الإحداثي المعطى. وهذا يعني أنه إذا امتص الإلكترون الموجود في المدار d الضوء الأحمر، فسيكون لون المجمع التنسيقي أخضر.

الآن سوف نناقش كيفية تسمية المجمعات الإحداثية. كما نعلم أنه في المركب غير العضوي الذي يتكون من الكاتيونات والأنيونات، يتم تسمية الكاتيون أولاً. على سبيل المثال في كلوريد الصوديوم، الصوديوم هو كاتيون، والكلوريد هو أنيون. المجمعات التنسيقية هي من نوعين. يتكون النوع الأول من كاتيون معقد وأنيون بسيط. Hexaaminecobalt (III) Chloride، أو [Co(NH₃)₆]Cl₃هو مثال على هذه المجمعات. وهو يتكون من Hexaaminecobalt (III) Chlorideالكاتيون والأنيون الكلوريد.

دعونا نناقش قواعد تسمية مثل هذه المجمعات. أولاً علينا أن نحدد الأيون المعدني المركزي. وبعد ذلك نجد حالة أكسدة الأيون المعدني المركزي. على سبيل المثال، في حالة hexaaminecobalt(III) cation، وهو [Co(NH₃)₆]⁺³الكوبالت هو أيون المعدن المركزي. هنا، حالة أكسدة الكوبالت هي موجبة ثلاثة. بعد ذلك سوف نقوم بتحديد الربيطة. في هذا المثال، الربيطة هي الأمونيا N H three. يمكن أن يكون الربيطة محايدة أو مشحونة سلبًا أو موجبة الشحنة.

بالنسبة للربيطات المشحونة سلبًا، oتمت إضافتها في نهاية اسمهم. على سبيل المثال، إذا كان الربيطة عبارة عن أيون كلوريد، فسيتم كتابة اسم الكلوريد على هيئة كلوريدو. الأربطة المحايدة ليس لها نهاية خاصة. بعضهم لديهم أسماء خاصة. H₂Oيُسمى بالأكوا. NH₃يُسمى بالأمين. في حالة الربيطة ذات الشحنة الموجبة، يضاف ium في نهاية اسمها. ⁺NH₂-NH₂اسمه هو الهيدرازينيوم. في [Co(NH₃)₆]⁺³، الربيطة هي NH₃. إنه ربيطة محايدة. ويسمى بالأمين.

الآن سوف نقوم بحساب عدد الربيطة. بالنسبة للربيطتين والثلاثة والأربعة والخمسة والستة من نفس النوع، نستخدم البادئات di وtri وtetra وpenta وhexa. إذا كان هناك أكثر من شكل من أشكال الربيطة، يتم تسمية الربيطة حسب الترتيب الأبجدي. الآن بعد جمع كل الأشياء معًا، سنكتب أولاً رقم واسم الربيطة في الأيون المعقد. بعد ذلك نكتب اسم الأيون المعدني المركزي. يتم كتابة اسم الأيون المعدني المركزي كما هو. بعد ذلك سوف نكتب حالة أكسدة أيون المعدن بين قوسين. اسم [Co(NH₃)₆]⁺³يكون hexaaminecobalt(III) ion.

والآن أصبح اسم الكاتيون المعقد كاملا. كما نعلم أن أنيون الكلوريد مرتبط به. لذا اسم [Co(NH₃)₆]Cl₃هو كلوريد سداسي أمين الكوبالت (III). هناك نوع آخر من المجمعات التنسيقية والتي تتكون من كاتيون بسيط وأنيون معقد. في مثل هذه الحالات يجب علينا أولاً كتابة اسم الكاتيون البسيط. بعد ذلك سوف نتبع نفس القواعد لتسمية الأنيونات المعقدة كما ناقشناها من قبل باستثناء اسم أيون المعدن المركزي. نضيف كلمة at في نهاية اسم الأيون المعدني المركزي. على سبيل المثال، اسم Na₃[Co(CN)₆]N A three C O C N sixالمركب هو هكساسي أنيدوفرات الصوديوم (III).

يمكننا أيضًا كتابة صيغة المجمع الإحداثي من اسمه. سوف نتبع نفس القواعد التي تعلمناها. على سبيل المثال، دعونا نحاول كتابة صيغة مركب رباعي سيانيدوكوبرات الصوديوم (II). كما نرى أن الصوديوم هو أيون بسيط. تيتراسيانيدوكوبرات (II) هو الأيون المعقد. سوف نكتب دائمًا صيغة الأيون المعقد بين قوسين مربعين. كما نرى، يشير رباعي السيانيد إلى وجود أربعة ربيطات سيانيد. يقع o في نهاية السيانيد، مما يدل على أن السيانيد هو ربيطة مشحونة سلبًا. إذن هناك أربعة ربيطات السيانيد. تتم كتابة الروابط بين قوسين دائريين.

يشير الكوبرات إلى أن أيون المعدن المركزي هو النحاس. يظهر في الكوبرات أن الأيون المعقد هو أنيون. يشير الرقمان المكتوبان بالأرقام الرومانية بعد الكوبرات داخل قوسين دائريين (II) إلى أن حالة أكسدة النحاس هي موجبة اثنين. نكتب أولا رمز أيون المعدن. بعد ذلك نكتب رمز الربيطة بين قوسين دائريين. ونذكر أيضًا عدد الربيطة. وبعد ذلك نضعهما بين قوسين معقوفين.

والآن نجد شحنة الأيون المعقد بأكمله. كما نعلم أن الشحنة على أحد الربيطة هي شحنة سالبة. وبالتالي، يتم حساب الشحنة الكلية للأنيون المعقد على أنها سالبة اثنين. في مثالنا، الصوديوم هو الكاتيون. وبالتالي، يتم كتابة أيوني الصوديوم لمعادلة الشحنتين السالبتين للأنيون المعقد. يتم توضيح الصيغة الكاملة للمجمع الإحداثي المعطى. هل يمكنك كتابة صيغة كلوريد رباعي أمين النحاس (II)؟.

اختبار اللهب هو تقنية تحليلية بسيطة. يتم استخدامه لتحديد الأيونات بناءً على الألوان المميزة التي تنتجها عند تسخينها في اللهب. في هذه الطريقة، يتم وضع كمية صغيرة من العينة التي تحتوي على الأيون في اللهب. تتسبب حرارة اللهب في إثارة الإلكترونات الموجودة في الأيون والقفز إلى مستويات طاقة أعلى. عندما تعود الإلكترونات إلى مستويات طاقتها الأصلية، فإنها تطلق الطاقة في شكل ضوء. يعتبر لون الضوء المنبعث من الأيون مميزًا للأيون الموجود في العينة.

لإجراء اختبار اللهب للأيونات، يتم أولاً إذابة كمية صغيرة من العينة في الماء لتكوين محلول. يتم بعد ذلك وضع كمية صغيرة من المحلول الناتج على حلقة سلكية أو عصا خشبية وتسخينها في اللهب. تمت ملاحظة لون اللهب الناتج عن الأيون. ويتم بعد ذلك مقارنتها بألوان مرجعية معروفة لتحديد الأيون. تعطي أيونات الصوديوم لون اللهب الأصفر البرتقالي. تعطي أيونات البوتاسيوم لون اللهب البنفسجي. تعطي أيونات الكالسيوم لونًا برتقاليًا أحمر.

اختبار الحلقة البنية هو اختبار كيميائي يستخدم للكشف عن وجود أيونات النترات في المحلول. لإجراء الاختبار، يتم استخدام كمية صغيرة من كبريتات الحديد FeSO₄تمت إضافته إلى الحل الذي يتم اختباره. بعد ذلك يتم إضافة حمض الكبريتيك المركز بعناية إلى أسفل جانب أنبوب الاختبار. ويشكل طبقة منفصلة في أسفل الأنبوب. إذا كانت أيونات النترات موجودة في المحلول، فسوف تتشكل حلقة بنية اللون عند الواجهة بين الطبقتين. وهذا يشير إلى وجود أيونات النترات.