This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
14/11/2017
1
เคมของธาตTransition metals
1
อาจารย ดร.นรวรรณ ธรรมขนธ
วชา คอ 221
คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยแมโจ
Transition metals• ธาตหรอไอออนทมอเลกตรอนไมเตมใน d และ f-orbital
• มเลขออกซเดชนหลายคา
• แขง มจดเดอด จดหลอมเหลว และความหนาแนนสง กวาธาตหม IA และ IIA
• น าความรอนและไฟฟาไดด Ag เปนตวน าดทสด รองลงมาคอ Cu
รศมอะตอมของธาตแลนทาไนดตางกน 0.01 Ao เนองจากการหดตวของธาตแลนทาไนด (lanthanide contraction)
Shielding effect: s > p > d > f
14/11/2017
5
Electronegativity
คา EN มคาใกลเคยงกนคา EN ในอนกรมทสองมแนวโนมสงกวาอนกรมท 1คา EN ของธาตหลายชนดในอนกรมท 3 มคาใกลเคยงกบของธาตอนกรมท 2Au ม คา EN = 2.4 สงทสดในธาตทรานซชนคาบเดยวกนสามารถเกดสารประกอบ CsAu ได
วธการสกดแยกธาต (Extraction of the element)มหลายวธดงน1. Mechanical separation in the native form (ในรปธรรมชาต) ไดแก เพชร ทองค า2. Chemical reduction method
ในบางกรณอาจใช H2 เปนตวรดวซได (ในพวก metal oxides) เชน ในการเตรยม W (ใชเปนหลอดไฟ)WO3(s) + 3 H2(g) W(s) + 3H2O(g)
800 oC
29
* ใชถาน coke (เผาแลวไมมควน)
coke CO เปนตวรดวซทอณหภมสง
3. Thermal decomposition metal (สลายตวดวยความรอน)* Mond process ส าหรบท า Ni ใหบรสทธ เมอผาน CO(g) ไปบน Ni(s) ทไมบรสทธ ท T 70oCจากนนน าสารประกอบทไดไปเผา
Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g) Ni(s) + 4CO(g)
* Van Arkel process (Iodide process)
B(s) + I2(g) BI3(g) B(s) + I2(g)ทบรสทธ
W filament
30
4. Electrochemical method
• Electrolysis ใชท าใหโลหะบรสทธ เชน Cu มกม Zn, Fe, Ag, Au ปนอยดวย
โลหะทวองไวตอปฏกรยา เชน Fe และ Zn จะถก
ออกซไดซลงไปอยในสารละลาย (H2SO4) ดวยแตจะไมถก
รดวซไปทข วแคโทด สวน Ag และ Au จะไมถกออกซไดซ
(ออกซไดซยาก)
Sludge containing precious metals
+ -
31
Groub IB: The coinage metalsCu, Ag, Au pseudo noble gas configuration (18e-)• Low abundance• น าไฟฟาไดดโดยเฉพาะ Ag• มกมเลขออกซเดชนเปน +1• สวนใหญไดจากการถลงแร Cu มกพบในแร chalcopyrite (CuFeS2) แยกโดยการ
roasting ในอากาศ
2CuFeS2(s) + 4O2(g) Cu2S(s) + 2FeO(s) + 3SO2(g)
Cu2S(s) + O2(g) 2Cu(l) + SO2(g)• Cu2+ เสถยรทสด• Cu นยมน ามาท าสายไฟ ทอ เหรยญ สวน Ag และ Au นยมน ามาท าเปนเครองประดบ• Au (the most stable metal) ทนตอการกดกรอนและความชนในอากาศไดด
32
14/11/2017
9
Groub IIB:The zinc subgroup• Zn และ Cd เปนโลหะทวองไวตอปฏกรยาเคม
• ขนาด Zr และ Hf กบ Nb และ Ta มขนาดใกลเคยงกน เนองจากวา Hf และ Ta มชน f-orbital ทมความสามารถในการก าบงอเลกตรอนไดนอย (lanthanide contraction) ท าใหอเลกตรอนนอกสดมองเหนประจบวกทนวเคลยสไดมากขนจงมขนาดเลกลง แทนทจะมขนาดใหญขน ดงนนจงมคา EN, bp, mp ใกลเคยงกน
• Ti ใชมาก มมากเปนอนดบ 9 ของโลก พบอยในสนแรของ ilmenite (FeTiO3) , rutile (TiO2)• Ti (the wonder metal): แขงแรง น าหนกเบา mp สง น าไฟฟาไดดและตานทานการผกรอนไดดกวา stainless
steel มราคาแพงเนองจากตนทนในการผลตสง แยกออกมายาก ใชใน aircraft enginesและ air frames ใชในทางการแพทย กระดกสะโพกเทยม
• TiO2 ผงสขาว ผสมอยในแปงผหญง 36
14/11/2017
10
Groub VIIIB• มธาตมากถง 9 ธาต เนองจากมคณสมบตใกลเคยงกนมากจงจดใหอยในกลมเดยวกน• Fe, Co, Ni The iron triad• Ru, Rh, Pd The light platinum metals• Os, Ir, Pt The heavy platinum metals• Fe2+, Co2+ ถกออกซไดซไปเปน Fe3+, Co3+ ไดงาย แต Ni มกจะพบ Ni2+complex มากกวา• Fe พบมากบนเปลอกโลก เปนอนดบสองรองจาก Al ในแร heamatite (Fe2O3), magnetite
(Fe3O4), siderite (FeCO3)• Fe บรสทธ เปนโลหะสเทา มความแขงไมมากนก นยมน ามาใชอยางแพรหลาย• Fe ท าปฏกรยากบกรด HCl แตทนตอกรด HNO3 เนองจากเกดชนโลหะบาง ๆ ของ Fe3O4