7.5 ธาตแุทรนซชินั

ธาตแุทรนซชินั หมายถึง กลุ่มธาตซุึ่งอยูร่ะหวา่งหมู่ IIA และหมู่ IIIA หรอืธาตทุี่อยูใ่นเขต d และเขต f

รูปที่7.22 แสดงตำาแหน่งของกลุ่มธาตแุทรนซชินัในตารางธาตุ

เขต s และ เขต p คือ ธาตกุลุ่ม A เรยีกวา่ ธาตเุรพพรเีซนเตทีฟ เขต d และ เขต f คือกลุ่ม B เรยีกวา่ ธาตแุทรนซชินั

โดยทัว่ไปธาตแุทรนซชินัจะมกีารจดัเรยีงอิเล็กตรอนใน d หรอืใน f - orbital ไมเ่ต็ม พวกที่มี

อิเล็กตรอนใน d - orbital ไมเ่ต็ม จดัวา่เป็นกลุ่มธาตแุทรนซชินัหลัก (main transition element) พวกที่มอิีเล็กตรอนใน f - orbital ไมเ่ต็ม เรยีกวา่ ธาตอิุนเนอรแ์ทรนซชินั (inner transition element) สำาหรบั Zn , Cd และ Hg แมว้า่จะมอิีเล็กตรอนเต็มใน d - orbital ก็อนุโลมวา่เป็นธาตแุทรนซชินั

ธาตแุทรนซชินัจดัเป็นหม ู่ และคาบแบบเดียวกับโลหะและอโลหะทัว่ๆ ไป ธาตแุทรนซชินัที่มสีมบตัิคล้ายกันจะ

อยูใ่นหมูเ่ดียวกัน โดยแบง่เป็น 8 หมู่ คือหมูท่ี่ IB ถึง VIIIB สำาหรบัหมู่VIIIB มี 3 แถวในแนวดิ่ง ทำาให้

ธาตแุทรนซชินัมทีัง้หมด10 แถวในแนวดิ่ง

รูปที่7.23 ตารางธาตแุสดงเฉพาะธาตแุทรนซชินั ธาตแุทรนซชินัแบง่ออกเป็นคาบ โดยที่แต่ละคาบมชีื่อเรยีกต่างๆ กันดังนี้

1. อนุกรมแทรนซชินัท ี่1 (first transition series) คือ ธาตแุทรนซชินัแถวแรก

ตัง้แต่Sc ถึงCu ( เลขอะตอม 21 - 29 ) ธาตเุหล่านี้อิเล็กตรอนใน 3d - orbital ไมค่รบ2. อนุกรมแทรนซชินัท ี่ 2 (second transition series) คือ ธาตแุทรนซชินั

แถวที่2 ตัง้แต่ธาตุY ถึง Ag ( เลขอะตอม 39 - 47 ) ธาตเุหล่านี้อิเล็กตรอนใน 4d - orbital ไมค่รบ

3. อนุกรมแทรนซชินัที่ 3 (third transition series) คือ ธาตแุทรนซชินัในแถวที่ 3 ตัง้แต่ La ถึง Au ( เลขอะตอม 57 - 79 ) ธาตเุหล่านี้อิเล็กตรอนใน 5d - orbital ไมค่รบ

4. อนุกรมแลนทาไนด ์ (lanthanide series) คือธาตอิุนเนอรแ์ทรนซชินัตัง้แต่ธาต ุCe ถึง Lu ( เลขอะตอมตัง้แต่58 - 71) ธาตเุหล่านี้มอิีเล็กตรอนใน 4f - orbital ไมค่รบ

5. อนุกรมแอคติไนด์ (actinide series) คือ ธาตอิุนเนอรแ์ทรนซชินัตัง้แต่Th ถึง Lr ( เลขอะตอม 90 - 103) ธาตเุหล่านี้มอิีเล็กตรอนใน 5f - orbital ไมค่รบ

สำาหรบัอนุกรมแลนทาไนด์และแอคติไนด ์ จดัอยูใ่นสว่นล่างของตารางธาต ุ แยกออกจากกลุ่มธาตหุลักของแทรนซชินั

ธาตแุทรนซชินัทัง้หมดรวมกันมจีำานวนมากกวา่ครึง่หนึ่งของธาตทุัง้หมด บางธาตไุมม่อียูใ่นธรรมชาติแต่

มนุษยส์งัเคราะหข์ึ้น (man made element) เชน่ ธาตเุลขอะตอมตัง้แต่93 - 103 บางธาตเุป็นกัมมนัตรงัสี เชน่ Es, Am, Pu ธาตแุทรนซชินัทัง้หมดจดัวา่เป็นโลหะ เป็นตัวนำาไฟฟา้

และนำาความรอ้นที่ด ี (Ag มกีารนำาความรอ้นและไฟฟา้ดีที่สดุ) เป็นของแขง็ที่มจุีดหลอมเหลวสงู (W เป็นธาตทุี่ มจุีดหลอมเหลวสงูสดุถึง 3400 0C )

7.5.1 สมบตัิของธาตแุทรนซชินั

การที่ธาตแุทรนซชินัมสีมบตัิแตกต่างจากโลหะทัว่ๆ ไป ทำาใหต้้องแยกออกเป็นกลุ่มๆ ต่างหาก ลักษณะที่สำาคัญของธาตแุทรนซชินัเป็นดังนี้

1. มเีลขออกซเิดชนัมากกวา่ 1 ค่า ยกเวน้หม ู่ IIIB เชน่ Sc เป็น +3 ค่าเดียว และหม ู่ IIB (Zn, Cd) เป็น+2 ค่าเดียว

2. ธาตแุทรนซชินัเป็นโลหะ จงึดึงดดูกับแมเ่หล็ก และมบีางธาต ุ เชน่ Fe, Co, และ Ni สามารถ แสดงสมบตัิเป็นแมเ่หล็กได้เมื่อนำาไปวางไวใ้นสนามแมเ่หล็กนานๆ นอกจากนี้ยงัมสีารประกอบของธาตแุทรนซชินัอีก

หลายชนิดที่สามารถดดูกับแมเ่หล็กได้

3. สารประกอบสว่นใหญ่ มสีี ( ยกเวน้หมู่ IIIB) ซึ่งเป็นสขีองไอออนเชงิซอ้นของธาตแุทรนซชินั4. ธาตแุทรนซชินัมแีนวโน้มที่จะเกิดสารประกอบเชงิซอ้นได้5. มเีวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 ( ยกเวน้ Cr, และ Cu มเีวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1) และ

อิเล็กตรอนถัดจากวงนอกสดุไมค่รบ 18 ( ยกเวน้ Cu และZn)6. รศัมอีะตอมมแีนวโน้มลดลงจากซา้ยไปขวาของคาบ ( หรอืเมื่อเลขอะตอมเพิม่ขึ้น รศัมอีะตอมจะเล็ก

ลง) ซึ่งเหมอืนกับธาตใุนคาบเดียวกันทัว่ๆ ไป)7. มจุีดหลอมเหลวและจุดเดือดค่อนขา้งสงู เพราะมพีนัธะโลหะ

8. ความหนาแน่นเพิม่ขึ้น เมื่อเลขอะตอมเพิม่ขึ้น เนื่องจากมวลเพิม่ขึ้นในขณะที่ขนาดเล็กลง

9. ค่า IE1 , IE2 , และ IE3 มแีนวโน้มเพิม่ขึ้นเมื่อเลขอะตอมเพิม่ขึ้น แต่ค่าต่างกันไมม่ากนัก เพราะขนาดใกล้เคียงกัน

10. อิเล็กโทรเนกาติวติีมแีนวโน้มเพิม่ขึ้น เมื่อเลขอะตอมเพิม่ขึ้น

11. เป็นโลหะที่นำาความรอ้นและนำาไฟฟา้ได้ดีเหมอืนกับโลหะทัว่ๆ ไป ทัง้นี้เพราะมพีนัธะโลหะ

รูปที่7.24 กราฟแสดง IE1 , IE2 , และ IE3 ของธาตแุทรนซชินัคาบที่ 4

ตารางที่7.41 สมบตัิบางประการของธาตแุทรนซชินัในคาบที่ 4 เปรยีบเทียบกับK และCa สมบตัิ \ ธาตุ K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

เลขอะตอมมวลอะตอม

การจัด e-

รศัมอีะตอม (pm)ไอออนสามญัรศัมไีอออนสามญั (pm)จุดเดือด(0C)ความหนาแน่น(g/cm3)IE1 (kJ/mol)IE2 (kJ/mol)IE3 (kJ/mol)อิเล็กโทรเนกาติวติีสขีองไอออน M2+ในนำ้าปรมิาณบนโลก(ppm)การนำาไฟฟา้( )-1

การนำาความรอ้น *จุดหลอมเหลว (0C)

1939.12,8,8,1227K+

1337600.86425

305844180.82

-2400

00.14

30.2364

2040.12,8,8

,2197Ca2+

9914901.54596

115249181.00

-4300

00.21

80.3839

2145.02,8,9,2160Sr3+

81273

03.0632124

0239

01.3-

1.50.01

50.01

5154

0

2247.92,8,10,2150Ti4+

-32604.5661

130926501.5นำ้าตาล44000.02

4-

1680

2350.92,8,11,2140V3+

74340

06.1648141

0287

01.6lavender1500.04

-190

0

2452.02,8,13,1130Cr3+

692480

7.26531590

2990

1.6นำ้าเงิน2000.07

80.161890

2554.9

2,8,13,2140Mn2

+

80210

07.4716151

0325

91.5ชมพูอ่อน100

00.054-

1240

2655.82,8,14,2130Fe2+Fe3+

76,64

2750

7.9762156

1295

81.8เขยีวอ่อน50000

0.100.18153

5

2755.82,8,15,2130Co2+

74290

08.9757164

4323

01.8ชมพู40

0.160.16150

0

2855.8

2,8,16,2130Ni2+

72273

08.9736175

1339

11.8เขยีว1000.1450.22

1450

29563.5

2,8,18,2130Cu2

+

70260

08.9745195

8355

61.6นำ้าเงิน

700.5930.94

1080

3065.42,8,18,2130Zn2+

749107.1906173

2382

81.6ไมม่สีี80

0.167

0.27420

* หน่วย cal/cm s 0C

อยา่งไรก็ตามแมว้า่ธาตแุทรนซชินัจะมสีมบตัิทัว่ๆ ไป แตกต่างจากธาตกุลุ่ม A ก็ยงัมบีางสว่นที่คล้ายกัน เชน่ มี อัตราสว่นของอะตอมของธาตทุี่รวมกันเป็นสารประกอบคล้ายกัน ดังในตารางต่อไปนี้

ตารางที่7.42 ตัวอยา่งสารประกอบของธาตกุลุ่ม A เปรยีบเทียบกับกลุ่ม B กลุ่ม A กลุ่ม B

หมู่ ตัวอยา่งสตูรสารประกอบ หมู่ ตัวอยา่งสตูรสารประกอบ

IAIIAIVAVAVIAVIIA

NaCl, KClCaCl2 BaCl2CCl4 CO2SO4

2- , POCl3SO4

2- S2O72-

ClO4- , Cl2O7

IBIIBIVBVBVIBVIIB

CuCl , AgClZnCl2 , CdCl2TiCl4 , TiO2VO4

3- , VOCl3CrO4

2- , Cr2O72-

MnO4- , Mn2O7

การจัดอิเล็กตรอนของธาตแุทรนซชินั

โดยทัว่ๆ ไป การจดัอิเล็กตรอนลงใน orbital ต่างๆ ของธาตจุะต้องจดัในระดับพลังงานที่ตำ่ากวา่จน

เต็มก่อนแล้วจงึจะจดัใหอ้ยูใ่นระดับที่สงูขึ้น สำาหรบัธาตแุทรนซชินัมกีารจดัอิเล็กตรอน ใน d-orbital ด้วย ซึ่ง

ระดับพลังงานของ 3d-orbital สงูกวา่ 4s-orbital ดังนัน้อิเล็กตรอนจงึต้องจัดลงใน 4s-orbital ก่อนจนเต็มแล้วจึงจัดลงใน 3d-orbital เป็นผลให ้ อิเล็กตรอนใน d-orbital ไมค่รบ ซึ่งก็เรยีกธาตทุี่มลัีกษณะนี้วา่ธาตแุทรนซชินั

อยา่งไรก็ตามธาตแุทรนซชินักลายเป็นไอออนจะเสยีอิเล็กตรอน ใน 4s-orbital ก่อนและในบาง กรณีก็เสยีอิเล็กตรอนใน 3d-orbital ด้วย ทำาใหอิ้เล็กตรอนธาตแุทรนซชินัสามารถเกิดเป็นไอออนได้หลาย

ชนิดและมเีลขออกซเิดชนัได้หลายค่า

ตัวอยา่งเชน่ การจดัอิเล็กตรอนของธาตุMn เป็นดังนี้

25 Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5

หรอืเขยีนเป็น block diagram คือ1s 2s 2p 3p3s 3d 4s

เนื่องจากโครงสรา้งของอิเล็กตรอน ในชว่งแรกคือ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

เหมอืนกับธาต ุAr ดังนัน้เพื่อใหส้ะดวกแก่การเขยีนโครงสรา้งอิเล็กตรอน จะแสดงเฉพาะในระดับ 3d และ 4s เท่านัน้ ในสว่นที่ตำ่ากวา่นี้จะใชเ้ป็นโครงสรา้ง Ar แทน

[Ar] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

เพราะฉะนัน้ 25Mn จงึมกีารจดัอิเล็กตรอนเป็น [Ar] 4s2 3d5

หรอืแบบ block diagram คือ4s3d

25 Mn [Ar]

เมื่อ Mn เกิดเป็นไอออน จะเสยีอิเล็กตรอนใน 4s กลายเป็น Mn2+ และสามารถเสยีอิเล็กตรอนใน 3d ได้ด้วยกลายเป็น Mn3+ ซึ่งมกีารจดัเรยีงอิเล็กตรอนเปรยีบเทียบกันได้ดังนี้

4s3d Mn [Ar]

[Ar] Mn2+[Ar] Mn3+

สำาหรบัการจดัเรยีงอิเล็กตรอนของอะตอมและไอออนของธาตแุทรนซชินัในคาบที่ 4 สรุปเป็นตารางได้ดังนี้

ตารางที่7.43 แสดงโครงสรา้งอิเล็กตรอนของธาตแุทรนซชินัในคาบที่4 ขนาดของอะตอมและขนาดไอออนเลขอะตอม ธาตุ โครงสรา้งอิเล็กตรอน รศัมอีะตอม

(pm)ไอออน โครงสรา้งของไอออน รศัมไีอออน

(pm)2122232425

26

27

28

29

30

ScTiVCrMn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

[Ar] 3d1

4s2 [Ar] 3d2

4s2 [Ar] 3d3

4s2 [Ar] 3d5

4s1 [Ar] 3d5

4s2

[Ar] 3d6

4s2

[Ar] 3d7

4s2

[Ar] 3d8

4s2

160150140130140

130

130

130

130

130

Sc3+

Ti2+

V2+

Cr2+

Mn2+

Mn3+

Fe2+

Fe3+

Co2+

Co3+

Ni2+

Ni3+

Cu+

Cu2+

Zn2+

[Ar][Ar] 3d2

[Ar] 3d3

[Ar] 3d4

[Ar] 3d5

[Ar] 3d4

[Ar] 3d6

[Ar] 3d5

[Ar] 3d7

[Ar] 3d6

[Ar] 3d8

[Ar] 3d7

[Ar] 3d10

[Ar] 3d9

[Ar] 3d10

819088848066766474637262967074

[Ar] 3d10

4s1

[Ar] 3d10

4s2 จะเหน็ได้วา่เมื่อเลขอะตอมเพิม่ขึ้น ขนาดอะตอม หรอืรศัมอีะตอมจะเล็กลงเล็กน้อย แต่ค่อนขา้งใกล้เคียงกัน

ทัง้นี้เพราะการเพิม่อิเล็กตรอน เป็นการเพิม่ในระดับพลังงานวงใน ไมใ่ชว่งนอกสดุ และเมื่อเป็นไอออน (M2+) จะ เหน็วา่ขนาดของไอออนใกล้เคียงกันมาก เนื่องจากเป็นการเสยีอิเล็กตรอนวงนอกคือ 4s-orbital แต่อยา่งไร

ก็ตามขนาดของไอออนก็ยงัคงมแีนวโน้มลดลงเล็กน้อยเมื่อเลขอะตอมเพิม่ขึ้น

เลขออกซเิดชนัของธาตแุทรนซชินั ดังที่ได้กล่าวแล้ววา่ลักษณะที่เด่นชดัประการหนึ่งของธาตแุทรนซชินั คือ มเีลขออกซเิดชนัหลายต่าทัง้นี้

เนื่องจากโครงสรา้งของอิเล็กตรอนของธาตแุทรนซชินั มทีัง้ที่อยูใ่น 3d และ 4s- orbital ซึ่งพลังงาน ใกล้เคียงกัน เมื่อเกิดปฏิกิรยิาจะสามารถเสยีอิเล็กตรอนได้ทัง้ใน 3d และ 4s-orbital จำานวนต่างๆ กัน ซึ่ง

ทำาใหม้เีลขออกซเิดชนัได้หลายค่า ( ยกเวน้ Sc และ Zn มเีลขออกซเิดชนัค่าเดียวคือ +3 และ +2 ตามลำาดับ)

ขอ้มูลโดยสรุปทัว่ๆ ไปเกี่ยวกับเลขออกซเิดชนัของธาตแุทรนซชินัคาบที่ 4 เป็นดังนี้1. เลขออกซเิดชนัสามญัของธาตคุือ +2 และ+3 โดยที่+3 เป็นเลขออกซเิดชนัสามญัของธาตุ

ซา้ยของคาบ และ+2 เป็นของธาตทุางขวา2. เลขออกซเิดชนัสงูสดุคือ +7 ซึ่งเป็นของ Mn เนื่องจาก Mn มอิีเล็กตรอนวงนอกเป็น 3d5

4s2 มี7 อิเล็กตรอน ในขณะที่หมูอ่ื่นๆ เลขออกซเิดชนัสงูสดุคือเลขประจำาหมู่ เชน่

Sc อยูห่มู่ IIIB เลขออกซเิดชนัสงูสดุคือ +3Ti อยูห่มู่ IVB เลขออกซเิดชนัสงูสดุคือ +4V อยูห่มู่ VB เลขออกซเิดชนัสงูสดุคือ +5Cr อยูห่มู่ VIB เลขออกซเิดชนัสงูสดุคือ +6Mn อยูห่มู่ VIIB เลขออกซเิดชนัสงูสดุคือ +7

แต่หลังจากหม ู่VIIB ไปแล้วคือหม ู่ VIIIB IB และ IIB จะไมเ่ป็นไปตามหลักเกณฑ์นี้ เนื่องจากเมื่อประจุในนิวเคลียสเพิม่มากขึ้นจะสง่ผลกระทยถึงอิเล็กตรอนใน 3d-orbital ทำาใหเ้ลขออกซเิดชนั

สว่นใหญ่เกี่ยวขอ้งกับ4s-orbital ซึ่งมี 2e- ดังนัน้จงึมกัจะพบเลขออกซเิดชนั +23. เลขออกซเิดชนัที่เสถียรของธาตทุางซา้ยของคาบ มกัจะเป็นเลขออกซเิดชนัที่มคี่าสงู และเลข

ออกซเิดชนัที่เสถียรของธาตทุางขวาของคาบ มกัจะเป็นเลขออกซเิดชนัที่มคี่าตำ่า

4. เลขออกซเิดชนัสงูสดุของธาตแุทรนซชินั มกัจะพบในสารประกอบของออกซเิจน และฟลอูอรนี เชน่ เลข

ออกซเิดชนัสงูสดุของ Mn คือ+7 ในMnO4-

ตัวอยา่งเลขออกซเิดชนัของธาตแุทรนซชินัและตัวอยา่งของสารประกอบที่มเีลขออกซเิดชนัต่างๆ พจิารณาได้จากตารางต่อไปนี้

ตารางที่7.44 เลขออกซเิดชนัที่พบทัว่ๆ ไปของธาตแุทรนซชินัในคาบที่ 4ธาตุ เลขอะตอม หมู่ เลขออกซเิดชนั ตัวอยา่ง ความเสถียรภาพของเลขออกซเิดชนั

Sc 21 IIIB

+2+3

-Sc2O3

ไมป่รากฏวา่มีเสถียรที่สดุ

Ti 22 IVB

+2+3+4

TiCl2TiCl3TiCl4

ไมเ่สถียรเมื่ออยูใ่นนำ้า

เตรยีมโดยรดีิวซ์Ti4+ ด้วยZnเสถียรที่สดุ

V 23 VB +2+3+4+5

VCl2V2O3VCl4V2O5

ถกูออกซไิดสไ์ด้ง่ายเสถียรเสถียรที่สดุเป็นตัวออกซไืดสแ์รงปานกลาง

Cr 24 VIB

+2+3+6

CrCl2CrCl3Cr2O7

2-

ถกูออกซไิดสไ์ด้ง่ายเสถียรที่สดุเป็นตัวออกซไิดสท์ี่ดี

Mn

25 VIIB

+2+3+4+6+7

MnOMnCl3MnO2MnO4

2-

MnO4-

เสถียรที่สดุเสถียรในรูปสารเชงิซอ้น

เสถียร , ตัวออกซไิดสท์ี่ดีเสถียรในสารละลายเบสเป็นตัวออกซไิดสท์ี่แรง

Fe 26 VIIIB

+2+3+6

FeCl2FeCl3-

เสถียรแต่ถกูออกซไิดสง์่ายเสถียรที่สดุหายาก

Co 27 VII +2 CoCl2 เสถียรโดยเฉพาะในนำ้าเสถียรในรูปไอออนเชงิซอ้น

IB +3 CoCl3Ni 28 VII

IB+2+2

NiCl2NiCl3

เสถียรที่สดุหายาก

Cu 29 IB +1+2

Cu2OCuO

ไมค่่อยเสถียรในสารละลายเสถียรมากในนำ้า

Zn 30 IIB +2 ZnCl2 เสถียร

จะเหน็ได้วา่ธาตแุทรนซชินั ( ยกเวน้ Sc ,Zn ) มเีลขออกซเิดชนัได้หลายค่า ซึ่งถ้านำาเลขออกซเิดชนัที่ เป็นไปได้ มาเขยีนเปรยีบเทียบกันจะได้ดังนี้

ตารางที่7.45 เลขออกซเิดชนัของธาตแุทรนซชินัในคาบที่ 4หมายเหต ุ ตัวเลขที่เป็นตัวดำา คือ เลขออกซเิดชนัที่พบมาก

สำาหรบัธาตแุทรนซชินัในคาบอ่ืนๆ ก็เชน่เดียวกัน มเีลขออกซเิดชนัได้หลายค่า ในทำานองเดียวกับเลขออกซเิดชนัของธาตอุโลหะ

รูปที่7.25 เลขออกซเิดชนัของธาตแุทรนซชินัคาบที่ 4 และ5 การที่ธาตแุทรนซชินัมเีลขออกซเิดชนัหลายค่า นอกจากจะทำาใหเ้กิดสารประกอบได้หลายชนิดแล้วยงัมผีลต่อ

สมบตัิบางอยา่งของสารประกอบ เชน่ ความเป็นกรด- เบสของออกไซด์ จากการศึกษาพบวา่ความเป็นกรดของออกไซด์

จะเพิม่มากขึ้นเมื่อธาตนุัน้มเีลขออกซเิดชนัสงูขึ้น ดังตัวอยา่งออกไซด์ของธาตุ V และ Cr ต่อไปนี้

ตารางที่7.46 สมบตัิกรด - เบสของออกไซด์ของธาตแุทรนซชินัที่มเีลขออกซเิดชนัต่างๆ กันออกไซด์ เลขออกซเิดชนั สมบตัิกรด-เบสออกไซด์VO

V2O3VO2V2O5

+2+3+4+5

ออกไซด์เบสออกไซด์เบสออกไซด์แอมโฟเทอรกิออกไซด์

CrOCr2O3CrO3

+2+3+6

ออกไซด์เบสออกไซด์แอมโฟเทอรกิออกไซด์กรด

7.5.2 สารประกอบของธาตแุทรนซชินั ธาตแุทรนซชินัสว่นมากสามารถทำาปฏิกิรยิาโดยตรงกับอโลหะได ้ เมื่อได้รบัความรอ้น แต่ปฏิกิรยิาไมรุ่นแรง

เท่ากับธาตหุม ู่ IA และ IIA เชน่ สามารถเกิดเป็นสารประกอบออกไซด์ คลอไรด ์ และซลัไฟด์ เมื่อทำาปฏิกิรยิากับ ธาตอุอกซเิจน คลอรนี และกำามะถันตามลำาดับ

สารประกอบธาตแุทรนซชินัมกัจะมลัีกษณะโคเวเลนต์แฝงอยูม่ากกวา่สารประกอบของโลหะหม ู่ IA และ IIA โดยเฉพาะกรณีที่มเีลขออกซเิดชนัสงูๆ เนื่องจากเมื่อเป็นไอออนจะมขีนาดเล็ก ที่มปีระจุบวกมากจงึดึงกลุ่มหมอก

เวเลนต์อิเล็กตรอนของไอออนลบได้มาก มแีนวโน้มที่จะรวมกันระหวา่งไอออนบวกและไอออนลบได้ดีกลายเป็นสมบตัิ ของสารประกอบโคเวเลนต ์ จึงทำาใหส้ารประกอบของธาตแุทรนซชินัหลายชนิดสามารถละลายในตัวทำาละลายอินทรยีไ์ด้

เชน่ CoBr2.6H2O ละลายได้ใน C2H5OH และ FeCl3 สามารถละลายได้ทัง้ใน C2H5OH และC2H5OC2H5 เป็นต้น

สำาหรบัสารประกอบหรอืไอออนของธาตแุทรนซชินัคาบท ี่ 4 มกัจะมสีตี่างๆ กันซึ่งขึ้นอยูก่ับชนิดของธาตุ เลขออกซเิดชนั ชนิดของไอออนลบที่มาเกิดพนัธะด้วย และโครงสรา้งของสารที่เกิดขึ้น การที่มสีเีนื่องจากอิเล็กตรอนใน

3d-orbital ซึ่งอยูใ่นสถานะพื้น (ground state) ได้รบัพลังงานแสงในชว่งแสงขาว (visible light) ทำาใหเ้ปล่ียนจากระดับพลังงานตำ่าขึ้นไปสูร่ะดับพลังงานสงูกวา่ (exited state) และใหส้ตี่างๆ ตามความถ่ีของแสงที่ถกูดดูกลืนเขา้ไป

ตารางที่7.47 สขีองสารประกอบและไอออนของธาตแุทรนซชินัคาบที่ 4 บางธาตุธาตุ ไอออน เลขออกซเิดชนัของโลหะ สี ตัวอยา่ง

ScTi

V

Cr

Mn

Fe

CoNiCuZn

Sc3+

Ti2+

Ti3+

V2+

V3+

VO2+

VO2+

Cr2+

Cr3+

CrO42

-

Cr2O72-

Mn2+

Mn3+

MnO2MnO3

-

MnO42-

MnO4-

Fe2+

Fe3+

Co2+

Ni2+

Cu2+

Zn2+

+3+2+3+2+3+4+5+2+3+6+6+2+3+4+5+6+7+2+3+2+2+2+2

ไมม่สีีนำ้าตาลมว่งอ่อนมว่งเขยีวนำ้าเงินเหลืองนำ้าเงินเขยีวเหลืองสม้

ชมพูอ่อนเขยีวดำา

นำ้าเงินเขยีวมว่ง

เขยีวอ่อน

เหลือง*ชมพูเขยีวนำ้าเงินไมม่สีี

ScCl2TiCl2TiCl3VCl2VCl3VOCl2VO2ClCrCl2CrCl3Na2CrO4K2Cr2O7Mn(OH)2Mn(OH)3MnO2KMnO3K2MnO4KMnO4FeCl2FeCl3CoCl2NiCl2CuCl2ZnCl2

* สารละลายของ Fe3+ ปกติในนำ้าจะเป็น [Fe(H2O)6]3+ ซึ่งเป็นสมีว่งอ่อน แต่เสถียรเฉพาะ

ในสารละลายที่เป็นกรดมาก การที่เหน็เป็นสเีหลืองเพราะถกูไฮโดรไลสก์ลายเป็น [Fe(H2O)5OH]2+

การที่ไอออนของธาตแุทรนซชินัมสีตี่างๆ กัน ทำาใหส้ามารถนำามาศึกษากลไกของการเกิดปฏิกิรยิาหรอืขึ้น ตอนการเปล่ียนแปลงในปฏิกิรยิา ทำาใหท้ราบวา่ปฏิกิรยิากำาลังดำาเนินไปอยา่งไร ถึงขึ้นตอนใด ทัง้นี้พจิารณาจากสขีอง

สารละลายดังตัวอยา่งต่อไปนี้

1. กรณีธาตุV

เมื่อนำา NH4VO3 จำานวนหนึ่งละลายในสารละลาย NaOH แล้วเติมกรด H2SO4 ลงไปให้ มากเกินพอ จะได้สารละลายสเีหลือง เมื่อเติม Zn หรอื Zn(Hg) ลงในสารละลายสเีหลืองน ี้ สจีะเปล่ียนเป็น

สนีำ้าเงิน และเปล่ียนต่อไปเป็นสเีขยีวและสมีว่งตามลำาดับ จากสทีี่เปล่ียนไปทำาใหท้ราบวา่ขัน้ตอนของการเปล่ียนแปลงเป็นดังนี้

VO3- (aq) + 2H+ (aq) ® VO2

+ (aq) + H2O (l) สเีหลือง Zn

V2+ V3+ VO2+ (aq) สมีว่ง สเีขยีว สนีำ้าเงิน ดังนัน้ เมื่อสงัเกตจากสขีองสารละลาย จะทำาใหท้ราบวา่ปฏิกิรยิากำาลังดำาเนินไปตามขัน้ตอนใด

2. กรณีธาตุMn

เมื่อนำา MnO2 (สดีำา) ไปเผารวมกับ NaOH(s) จะหลอมเหลวรวมกัน แล้วเติมนำ้าลงไปจะได้

สารละลายสเีขยีว นำาสารละลายสเีขยีวมาเติม H2SO4 จำานวนหนึ่ง จะเปล่ียนเป็นสมีว่งแดง เมื่อเติมสารละลาย Na2S ลงในสารละลายสมีว่งแดง จะได้สารละลายไมม่สี ี พรอ้มกับเกิดตะกอนขุน่ขาว นำาสารละลายไมม่สีไีปเติม

สารละลาย NaOH จะได้ตะกอนเบาสนีำ้าตาลอ่อน ในตอนแรก และค่อยๆ เขม้ขึ้นในตอนหลัง

MnO2 สีเขยีว สีม่วงแดงสีดำา

+ ตะกอนสีนำ้าตาล ไมมี่สี ตะกอนขาว

NaOH (s) H2SO4

NaOH (aq)Na2S (aq)

ถ้าทราบสขีองไอออน จะทำาใหท้ราบการดำาเนินไปของปฏิกิรยิา

MnO42-(aq) ® สเีขยีว

MnO4- (aq) ® สมีว่งแดง

Mn2+ (aq) ® ไมม่สีหีรอืชมพูอ่อนมากMn3+ (aq) ® สนีำ้าตาลแดง

เขยีนเป็นแผนภาพใหมไ่ด้ดังนี้

เขยีนสมการแสดงปฏิกิรยิาที่เกิดขึ้นได้ดังนี้

2MnO2 + O2 + 4OH- ® MnO42- + 2H2O สดีำา สเีขยีว

4MnO42- + 4H+ + O2 ® 4MnO4

- + 2H2O สเีขยีว สมีว่ง2MnO4

- + 5S2- + 16H+ ® 2Mn2+ + 8H2O + 5S สมีว่งแดง ไมม่สีี ตะกอนขาว

4Mn2+ + O2 + 2H2O ® 4Mn3+ + 4OH- ® 4Mn(OH)3 ไมม่สีี ตะกอนสนีำ้าตาลแดง

3. กรณีของธาตุCr เมื่อนำาสารละลาย K2Cr2O7 สสีม้ เติมกรด H2SO4 และสารละลาย H2O2 ลงไป จะได้เป็น

สารละลายสเีขยีวพรอ้มกับมฟีองก๊าซเกิดขึ้น และเมื่อเติมสารละลาย Na2S ลงในสารละลายสเีขยีวจะกลายเป็นสฟีา้พรอ้มทัง้มตีะกอนขุน่ขาว

K2Cr2O7 (aq) ® 22 OH42SOH สเีขยีว + ฟองก๊าซ

Na2S (aq)

สฟีา้ + ตะกอนขาวจากแผนภาพเขยีนเป็นสมการได้ดังนี้

Cr2O72- + 3H2O2 + 8H+ ® 2Cr3+ + 3O2 +

7H2Oสสีม้ สเีขยีว2Cr3+ + S2- ® 2Cr2+ + Sสเีขยีว สฟีา้ ตะกอนขาว

จากตัวอยา่งของ V, Mn, Cr จะเหน็ได้วา่ สามารถนำาสขีองสารประกอบแทรนซชินัมาใชศึ้กษาขัน้ตอนของการเกิดปฏิกิรยิาได้

7.5.3 สารประกอบเชงิซอ้นของธาตแุทรนซชินั

สารประกอบเชงิซอ้น เป็นสารประกอบที่มไีอออนเชงิซอ้น สารหลายชนิดของธาตแุทรนวชินัที่รูจ้กักันดีเชน่ KMnO4 K2Cr2O7 และ K4Fe(CN)6 ก็เป็นสารประกอบเชงิซอ้น โดยทัว่ๆ ไปสารประกอบ

ชนิดหนึ่งๆ จะประกอบด้วยไอออน 2 ชนิดคือ ไอออนบวกและลบ ไอออนที่ประกอบด้วยธาตตุัง้แต่ 2 ธาตขุึ้นไปเรยีก วา่ ไอออนเชงิซอ้น ซึ่งอาจจะเป็นไอออนบวกหรอืลบก็ได ้ เชน่ [Fe(CN)6

3- และ [Cu(NH3)4]2+ ไอออนเชงิซอ้นเหล่านี้จะมธีาตแุทรนซชินัเป็นอะตอมกลางและมไีอออน อะตอมหรอืโมเลกลุอ่ืนๆ มาล้อมรอบ โดยเรยีก

ไอออน หรอือะตอม หรอืโมเลกลุที่มาล้อมรอบธาตแุทรนซชินันี้วา่ ลิแกนด์ (ligand) สว่นมากลิแกนด์มกัจะ ยดึเหนี่ยวกับธาตแุทรนซชินัด้วยพนัธะโคเวเลนต์ หรอืพนัธะโคออรด์ิเนตโคเวเลนต์

ตัวอยา่งของไอออนเชงิซอ้นคือ [Fe(CN)63- มี Fe เป็นอะตอมกลางและมีCN- เป็นลิแกน

ด์ โดย CN- จะยดึเหนี่ยวกับFe ด้วยพนัธะโคออรด์ิเนตโคเวเลนต์ดังนี้

Fe

CN

CN

CN

CN

CN

CN

3-

ในกรณีของ MnO4- ก็เชน่เดียวกัน จดัวา่เป็นไอออนเชงิซอ้นที่มี Mn เป็นอะตอมกลางและมีO

เป็นลิแกนด์อยูร่อบๆ Mn ดังนี้

Mn

O

OO

O

-

โดยทัว่ๆ ไปสารประกอบเชงิซอ้นหรอืไอออนเชงิซอ้นมกัจะมสีตูรโครงสรา้งและรูปทรงเรขาณิตหลายแบบ ตามเลขออกซเิดชนั ซึ่งมหีลายค่า และมกัจะมสีมบตัิอ่ืนๆ เชน่ มสีตี่างๆ กัน ถกูดดูโดยแมเ่หล็กได้ เป็นต้น

จำานวนอะตอมที่มาใชพ้นัธะรว่มกับธาตแุทรนซชินัในไอออนเชงิซอ้นเรยีกวา่ เลขโคออรด์ิเนชนั (coordination number) ซึ่งอาจจะมเีลขโคออรด์ิเนชนัตัง้แต่2 ถึง 8 ( ถ้ามี 6 อะตอม

มาสรา้งพนัธะกับธาตแุทรนซชินั ธาตแุทรนซชินันัน้จะมเีลขโคออรด์ิเนชนั = 6 ถ้ามี 4 อะตอม มาสรา้งพนัธะกับ

ธาตแุทรนซชินั ธาตแุทรนซชินันัน้จะมเีลขโคออรด์ิเนชนั = 4) เชน่ MnO4- มีMn เป็นอะตอมกลาง และ

มธีาตุO 4 อะตอมมาสรา้งพนัธะกับMn ดังนัน้ Mn มเีลขโคออรด์ิเนชนั = 4

[COCl6]3- มี Co เป็นอะตอมกลาง และมี Cl 6 อะตอมมาสรา้งพนัธะกับCo

CoCl

Cl

Cl

ClCl

Cl 3-

ดังนัน้Co จงึมเีลขโคออรด์ิเนชนั = 6 โดยทัว่ๆ ไป เลขโคออรด์ิเนชนัของธาตกุ็คือ จำานวนลิแกนด์มาสรา้งพนัธะกับอะตอมของธาตนุัน้นัน่เอง เชน่

Cu2+ มเีลขโคออรด์ิเนชนั = 4 ในไอออนเชงิซอ้น [Cu(H2O)4] 2+ [Cu(NH3)4]

2+

และ [CuCl4] 2+ , Fe2+ มเีลขโคออรด์ิเนชนั = 6 ใน [FeF6]

3- [Fe(CN)6] 3-

และ [Fe(H2O)6] 3+ เป็นต้น

ตารางที่7.40 ตัวอยา่งลิแกนด์สามญับางตัวในสารประกอบเชงิซอ้น

H2O waterNH3 ammoniaCN-

cyanide ionOH-

hydroxide ionF-

fluoride ion

Br-

bromide ionI- iodide ionNO2

-

nitrite ionSCN-

thiocyanate ionS2O3

2-

thiosulfate ion

เลขโคออรด์ิเนชนัของสารประกอบเชงิซอ้นที่พบกันมากได้แก ่ 2, 4 และ 6 การที่จะมเีลขโคออรด์ิเนชนั เป็นเท่าใดขึ้นอยูก่ับชนิดของธาตแุทรนซชินั และเลขออกซเิดชนัของโลหะแทรนซชินันัน้ นอกจากนี้ยงัขึ้นอยูก่ับชนิดของ

ลิแกนด์ด้วย โดยทัว่ๆ ไปสารประกอบเชงิซอ้นที่มเีลขโคออรด์ิเนชนั 2, 4 หรอื 6 จะมรูีปโมเลกลุตามรูปทรงเรขาคณิตดังนี้

สารประกอบเชงิซอ้นที่มเีลขโคออรด์ิเนชนั 6 จะเป็นทรงเหล่ียมแปดหน้า สารประกอบเชงิซอ้นที่มเีลขโคออรด์ิเนชนั 4 จะเป็นทรงเหล่ียมสีห่น้า และบางสว่นเป็น square

planar สารประกอบเชงิซอ้นที่มเีลขโคออรด์ิเนชนั 2 จะเป็นเสน้ตรง

ตารางที่7.49 แสดงรูปทรงเลขาคณิตของสารประกอบเชงิซอ้นที่มเีลขโคออรด์ิเนชนั 2, 4 และ6 เลขโคออรด์ิเนชนั รูปรา่ง ตัวอยา่ง

2 H3N : Ag+ : NH3[AgCl2] -

4

Fe3+

Cl-

Cl-Cl-

Cl-

[NiCl4]2- , [MnO4]- , [Zn(NH3)4]2+

4Cu2+

NH3H3N

NH3H3N

[Ni(NH3)4]2+ , [PtCl4]2-

6

Fe3+

CN-

CN-

CN-CN-

CN-CN-

[Co(H2O)6]2+ , [Cr(NH3)6]3+

สารประกอบของธาตแุทรนซชินั นอกจากจะมสีแีตกต่างกันเพราะเกิดจากธาตตุ่างชนิดกันแล้ว สารประกอบ ชนิดเดียวกันที่มสีตูรเหมอืนกันแต่สตูรโครงสรา้งต่างกัน ก็จะมสีตี่างกันด้วย ตัวอยา่งของสารประกอบเชงิซอ้นที่มสีตี่างกัน เพราะมกีารจัดโครงสรา้งของโมเลกลุต่างกัน

1. กรณีของสารประกอบ Cr ซึ่งมสีตูรโมเลกลุเป็น Cr(H2O)6Cl3 ถ้าโรงสรา้งของโมเลกลุ ต่างกัน สจีะต่างกันดังนี้

[Cr(H2O)6]Cl3 สมีว่ง

[Cr(H2O)5Cl Cl2.H2O สเีขยีวอ่อน

[Cr(H2O)4Cl Cl.2H2O สเีขยีวเขม้

[Cr(H2O)3Cl3] .3H2O สนีำ้าตาล

2. กรณีของสารประกอบ Co ซึ่งมสีตูรโมเลกลุเป็น Co(NH3)6Cl3 ถ้าโครงสรา้งโมเลกลุ ต่างกัน สจีะต่างกันดังนี้

[Co(NH3)6]Cl3 สเีหลือง

[Co(NH3)5Cl]Cl2 สมีว่ง

[Co(NH3)4Cl2]Cl สเีขยีว

ตัวอยา่งของไอออนเชงิซอ้นที่มสีตี่างกัน เพราะมลิีแกนด์ต่างชนิดกัน

1. กรณีไอออนเชงิซอ้นของ Co3+ มสีตี่างกันตามชนิดของลิแกนด์ดังนี้[Co(H2O)6]3+ สชีมพู

[Co(NH3)6]3+ สเีหลือง

[Co(NO2)6]3- สเีหลือง

[Co(H2NCH2CH2NH2)3]3+ สเีหลืองสม้

[Co(C2O4)3]3- สเีขยีว

[Co(CN)6]3- สเีหลืองอ่อน

[Co(EDTA)]- สมีว่ง

[Co(H2NCH2CH2NH2)(C2O4)2]- สมีว่งแดง

2. กรณีของไอออนเชงิซอ้นของ Cu2+ มสีตี่างกันเนื่องจากลิแกนด์ต่างกันดังนี้[Cu(H2O)6]2+ สนีำ้าเงิน

[Cu(NH3)4]2+ สนีำ้าเงินเขม้

[Cu(H2NCH2CH2NH2)]2+ สมีว่ง

[CuCl4]2- สเีหลือง

ตารางที่7.50 ตัวอยา่งของสารประกอบและไอออนเชงิซอ้นของธาตแุทรนซชินัในคาบที่ 4ธาตุ ไอออนเชงิซอ้น สารประกอบเชงิซอ้น

Ti [Ti(H2O)6]3+ [Ti(CN)6]3+ [CoCl6]3-

[Ti(H2O)6]Cl3K3[Ti(CN)6]Na3[CoCl6]

V [V(H2O)6]3+ [V(H2O)6]2+ [VCl6]3-

[V(H2O)6]Cl3[V(H2O)6]Cl2Na3[VCl6]

Cr [Cr(H2O)4Cl2]+

[Cr(NH3)5SO4]+ [Cr(NH3)4Cl2]2+

[Cr(H2O)6]Cl3[Cr(H2O)4Cl Cl.2H2O[Cr(H2O)3Cl3] .3

H2OMn [Mn(CN)6]3-

[MnF6]3-

[MnO4]-

Na3[Mn(CN)6]Na3[MnF6]K[MnO4]

Fe [Fe(CN)6] 4-

[Fe(C2O4)3] 3-

[Fe(H2O)5(SCN)] 2+

Kfe[Fe(CN)6]Na3[Fe(C2O4)3][Fe(H2O)5(SCN)]Cl2

Co [Co(NH3)6]3+ [Co(C2O4)3]

3- [Co(NO2)6]3-

[Co(NH3)6]Cl3K3[Co(C2O4)3] K3[Co(NO2)6]

Ni [Ni(CN)4]2- [Ni(NH3)4]

2+ [Ni(H2O)6]3+

Na2[Ni(CN)4] [Ni(NH3)4]Cl2[Ni(H2O)6]Cl3

Cu [Cu(H2O)4]2+

[Cu(NH3)4]2+

[Cu(CN)4]2-

[Cu(H2O)4]SO4[Cu(NH3)4]SO4K2[Cu(CN)4]

Zn [Zn(NH3)4]2+

[Zn(OH)4]2-

[ZnCl4]2-

[Zn(NH3)4]Cl2Na2[Zn(OH)4]Na2[ZnCl4]

การเรยีกชื่อสารประกอบและไอออนเชงิซอ้น

ตามขอ้ตกลงระหวา่งนักเคมนีานาชาติใหใ้ชร้ะบบ IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) ในการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้นดังนี้

1. เรยีกชื่อไอออนบวกก่อนไอออนลบ ซึ่งเป็นหลักเกณฑ์เดียวกับการเรยีกชื่อสารประกอบไอออนิกทัว่ไป เชน่

[Co(NH3)6] Cl3 ใหเ้รยีกชื่อสว่น [Co(NH3)6]3+ ก่อน แล้วจงึตามด้วยชื่อของ Cl, K3[Co(C2O4)3] ใหเ้รยีกชื่อสว่น K+ ก่อนแล้วจงึตามด้วยชื่อของ [Co(C2O4)3

3-

2. ในการเรยีกชื่อไอออนเชงิซอ้น ใหเ้รยีกชื่อลิแกนด์ก่อนแล้วตามด้วยชื่อของไอออนของธาตแุทรนซชินั เชน่

[Ni(NH3)4]2+ ใหเ้รยีกชื่อNH3 ก่อน แล้วจงึเรยีกชื่อของ Ni2+

[Fe(CN)63- ใหเ้รยีกชื่อCN- ก่อน แล้วจงึเรยีกชื่อของ Fe3+

3. “การเรยีกชื่อไอออนลบที่เป็นลิแกนด์ จะลงท้ายด้วย O” โดยมหีลักเกณฑ์ดังนี้

ก. ไอออนลบที่ลงท้ายด้วย -ide เมื่อเป็นสารประกอบเชงิซอ้นใหเ้ปล่ียนจาก -ide เป็น -o ตัวอยา่งเชน่

ไอออนลบ ชื่อทัว่ไป ชื่อเมื่อเป็นลิแกนด์

Cl-Br-

I-CN-

O2-

คลอไรด์โบรไมด์ไอโอไดด์ไซยาไนด์ออกไซด์

คลอโรโบรโมไอโอโดไซยาโนออกโซ

ข. ไอออนลบที่ลงท้ายด้วย -ite หรอื -ate ใหเ้ปล่ียนเป็น -ito หรอื -ato ตามลำาดับ ตัวอยา่งเชน่

ไอออนลบ ชื่อทัว่ไป ชื่อเมื่อเป็นลิแกนด์

CO32-

S2O32-

SCN-

C2O42-

NO2-

carbonatethiosulfatethiocyanatethiocyanateoxalatenitritenitrite

carbonatothiosulfatothiocyanato เมื่อเกิดพนัธะ

ที่Sisothiocyanato เมื่อ

เกิดพนัธะที่Noxalatonitrito เมื่อเกิดพนัธะที่ Onitro เมื่อเกิดพนัธะที่ N

4. สำาหรบัลิแกนด์ที่ไมม่ปีระจุหรอืเป็นกลาง (neutral ligand) ใหเ้รยีกชื่อเหมอืนกับโมเลกลุ ที่เป็นกลาง เชน่

NH2CH2CH2NH2 เมื่อเป็นโมเลกลุเรยีกวา่ ethylenediamine เมื่อเป็นลิแกน ด์ก็ยงัคงเรยีกวา่ ethylenediamine

ยกเวน้ลิแกนด์ที่เป็นกลางบางชนิดใหเ้รยีกชื่อเฉพาะตัว เชน่

H2O เรยีก aquoNH3 เรยีก ammineCO เรยีก carbonyl

5.ถ้าสารประกอบเชงิซอ้นนัน้มลิีแกนด์ชนิดเดียวกันมากกวา่หนึ่งใหบ้อกจำานวนที่ซำ้ากันไวห้น้าชื่อของลิแกน ด์ โดยระบุจำานวนด้วยภาษากรกีดังนี้

จำานวนลิแกนด์ที่ซำ้ากัน เรยีก

23456

ditri

tetrapentahexa

เชน่ (CN)6 เรยีก hexacyano(C2O4)3 เรยีก trioxalato

ในกรณีที่เป็นพวก polydentate ligand (ลิแกนด์ที่สามารถเกิดพนัธะกับไอออนได้ตัง้แต่ 2 ตำาแหน่งขึ้นไปใน 1 ลิแกนด์) ใหใ้ชด้ังนี้

จำานวนลิแกนด์ที่ซำ้ากัน เรยีก

234

bistris

tetrakis

สำาหรบั ethylenediamine ถ้าม ี2 โมเลกลุ เนื่องจากมคีำาวา่ di อยูแ่ล้วจงึใช ้bis แทน di โดยเขยีน bis ไวข้า้งหน้าและ ethylenediamine อยูใ่นวงเล็บดังนี้

bis(ethylenediamine)

6. ถ้าไอออนเชงิซอ้นมปีระจุเป็นลบ ใหเ้รยีกชื่อลิแกนด์ก่อนแล้วตามด้วยชื่อโลหะ พรอ้มกันเปล่ียนคำาลงท้าย

ของโลหะใหเ้ป็น -ate และใสเ่ลขออกซเิดชนัไวใ้นวงเล็บต่อจากชื่อของโลหะด้วยเลขโรมนัโลหะ ชื่อโลหะ ชื่อโลหะในไอออนเชงิซอ้นที่มปีระจุลบ

AlCrMnNiCoZnMoW

Aluminiumchromiummanganesenickelcobaltzincmolybdenumtungsten

alminatechromatemanganatenickelatecobaltatezinccatemolybdatetungatate

โลหะบางตัวมชีื่อเรยีกเป็นภาษาละติน ใหใ้ชภ้าษาละตินและลงท้ายด้วย -ate ดังตัวอยา่งธาตุ ชื่อโลหะ ชื่อโลหะในไอออนเชงิซอ้น

ภาษาอังกฤษ ภาษาละติน ที่มปีระจุเป็นลบ

FeCuPbAgAuSn

ironcopperleadsilvergoldtin

ferrumcuprumplumbumargentumaurumstannum

ferratecuprateplumbateargentateauratestannate

เชน่

[Fe(CN)6]3- เรยีกวา่ hexa cyano ferrate (III) ion[Co(C2O4)3]3- เรยีกวา่ tris oxalato cobalttate (II)

ion[Cr(NO2)6]3- เรยีกวา่ hexa nitro chromate(III) ion

สำาหรบัไอออนเชงิซอ้นที่มปีระจุบวกและสารประกอบเชงิซอ้นที่เป็นกลาง ใหอ่้านชื่อของโลหะตามชื่อโลหะเดิม โดยไมต่้องเปล่ียนคำาลงท้าย

เชน่ [Cu(NH3)4]2+ เรยีกวา่ tetra amminne copper (II) ion

[Co(H2O)63+ เรยีกวา่ hexa aquo cobalt (III) ion

[Cr(H2O)6]3+ เรยีกวา่ hexa aquo chromium (III) ion7. ในกรณีที่สารประกอบเชงิซอ้นนัน้มลิีแกนด์หลายชนิด ใหเ้รยีกชื่อลิแกนด์ที่มปีระจุลบก่อน ตามด้วยลิ

แกนด์ที่เป็นกลาง และลิแกนด์ที่มปีระจุบวกไวท้้ายสดุ

ตารางที่7.51 ตัวอยา่งการเรยีกชื่อสารประกอบเชงิซอ้นตามระบบ IUPACสารเชงิซอ้น ชื่อ

[Ag(NH3)2]+

[Co(NH3)6]3+

[Zn(NH3)4]2+

diaminesilver (I) ionhexaamminecobalt (III) iontetraaminezinc (II) ion

[Co(NH3)4]Cl2]+

[CoCl3]3-

[Ni(CN)4]2-

[Ag(CN)2]-

[Fe(CN)6]4-

Na3[Cr(NO2)6][Co(NH2CH2CH2NH2)3Cl3[Cr(NH3)3Cl3][Cr(NH3)5SO4]Br[Pt(NH3)4Cl2]Cl2[Cr(CO)6][Co(NH3)5CO3]2[CuCl4][Cr(H2O)4Cl2]ClO4Na[Ni(CN)4][Ag(NH3)2]4[Fe(CN)6]

dichlorotetraamminecobalt (II) ionhexachlorocobalate (III) iontetracyanonikelate (II) iondicyanoagentate(I) ionhexacyanoferrate (II) ionsodium hexanitrochromate (III)tris(ethylene diamine)cobalt (III) chloridetrichlorotriamminechromium (III)sulfatopentaaminechromium (III) bromidedichlorotetraamineplatinum (IV) chloridehexacarbonylchromium (O)carbonnatopentaaminecobalt (III)tetrachlorocuprate(II)dichlorotetraaquochromium (III) perchloratesodium tetracyanonickelater (II)diaminesilver (I) hexacyanoferrate (II)

สมบตัิในการเป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิาของธาตแุทรนซชินั

โลหะและสารประกอบของโลหะแทรนซชินัหลายชนิดเป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิาที่สำาคัญในอุตสาหกรรมหลายประเภท และในระบบของสิง่มชีวีติ โลหะบง่ชนิดเชน่ Cu, Fe, Mn, Co, Ni และCr เป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิาในระบบ ของอนไซมใ์นสิง่มชีวีติ เอนไซมท์ี่สำาคัญอยา่งหนึ่งคือ ไซโตโครมออกซเิดส (cytochrome

oxydase) ม ีCu เป็นสว่นประกอบด้วย เอนไซมช์นิดนี้เกี่ยวขอ้งกับกระบวนการสรา้งพลังงานที่ได้จากปฏิกิรยิาออกซเิดชนัของอาหาร

สำาหรบัในอุตสาหกรรม ได้ใชธ้าต ุ และสารประกอบของธาตแุทรนซชินั เป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิาจำานวนมาก ดังตัวอยา่งต่อไปนี้

ตารางที่7.51 ตัวอยา่งของโลหะและสารประกอบของโลหะแทรนซชินัที่เป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิา

ธาตุ สารที่ใชเ้ป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิา ปฏิกิรยิาที่ต้องใชต้ัวเรง่ปฏิกิรยิา

Ti TiCl3/Al2(C2H5)6 nC2H4 ® (-C-C-)nethene ® tionpolymeriza

polyethene

V V2O5 หรอืVO3- 2SO2 + O2 ® 2SO3

Fe Fe หรอืFe2O3 N2 + 3H2 ® 2NH3haber process

Ni Ni RCH=CH2 + H2 ® RCH2CH3

ปฏิกิรยิาไฮโดรจเินชนัในนำ้ามนัพชื เพื่อทำาให้

แขง็สำาหรบัทำามาการนี (magarine)Cu Cu หรอืCuO CH3CH2OH + ฝ

O2®CH3CHO+H2O การเตรยีม acetaldehyde โดย

การออกซเิดชนั เอานอล

Pt Pt 2SO2 + O2 ® 2SO3contact process

Pt 4NH3 + 5O2 ®4NO + 6H2O และNO ® NO2 ® HNO3

การเตรยีมกรด HNO3 จากNH3

นักเคมเีชื่อกันวา่ ความสามารถในการเป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิาของโลหะแทรนซชินัขึ้นอยูก่ับการที่ธาตแุทรนซชินัสามารถมเีลขออกซเิดชนัได้หลายค่า

ตัวอยา่งเชน่ ใน contact process ซึ่งเป็นการเตรยีมก๊าซ SO3 เมื่อใช ้V2O5 หรอื V5+ เป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิาจะชว่ยใหก้ารออกซไิดส์ SO2 ใหเ้ป็น SO3 ได้เรว็ขึ้น

SO2 + 1/2O2 ® 52OV SO3

การเปล่ียนแปลงที่เกิดขึ้น สามารถเขยีนเป็นขัน้ตอนต่างๆ ได้ดังนี้

2V5+ + O2- + SO2 ® 2V4+ + SO32V4+ + 1/2® 2V5+ + O2-

2V5+ + SO2 + 1/2O2 ® 2V5+ + SO3

โลหะหรอืสารประกอบของโลหะแทรนซชินัสามารถทำาหน้าที่เป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิาได ้ เนื่องจากสามารถ เปล่ียนแปลงกลไกของการเกิดปฏิกิรยิา ทำาใหม้พีลังงานกระตุ้นตำ่าลง ปฏิกิรยิาจึงเกิดเรว็