สมบัติแทรนซิชัน (Transition)

ในการเริ่มต้นเรียนวิชาเคมีระดับ ม.4 เนื้อหาเกี่ยวกับ “สมบัติแทรนซิชัน” (Transition) ถือเป็นพื้นฐานสำคัญที่เด็ก ๆ ทุกคนต้องทำความเข้าใจและสามารถพบเห็นได้ในตารางธาตุ แล้วสงสัยกันหรือไม่ครับว่าธาตุแทรนซิชันเหล่านี้คืออะไร มีคุณสมบัติในด้านไหนบ้าง ตามมาทางนี้เลยจะขออธิบายแบบเข้าใจง่ายและสามารถนำไปเป็นเกร็ดความรู้เพื่อใช้เรียน สอวน. เคมี ได้จริงด้วย

ทำความรู้จักกับ “ธาตุแทรนซิชัน” (Transition Elements) 

ธาตุแทรนซิชัน คือ กลุ่มธาตุซึ่งมีการใช้อิเล็กตรอนจากระดับพลังงานย่อยเพื่อสร้างพันธะ (ไม่รวมหมู่ 2B เพราะมีการใช้อิเล็กตรอนระดับพลังงานย่อย S) หากเรียกตามระบบเก่าจะถูกกำหนดด้วยตัวเลขโรมันพร้อมจัดเป็นธาตุที่ไม่ว่าจะอยู่แบบอิสระหรือเป็นองค์ประกอบหนึ่งของสารประกอบก็มักมีอิเล็กตรอนไม่เต็มระดับพลังงานย่อย d หรือ f 

ดังนั้นเมื่อมองต่อไปในตารางธาตุจึงพบว่าธาตุแทรนซิชันจะอยู่ตรงกลางระหว่างหมู่ IIA และ IIIA โดยเริ่มต้นตั้งแต่คาบ 4 แบ่งออกเป็น 8 หมู่ เรียงลำดับตั้งแต่หมู่ IIIB จนถึงหมู่ IIB ซึ่งธาตุหมู่ 8B มีทั้งหมด 3 คอลัมน์ ถูกจัดรวมไว้เป็นหมู่เดียวกันทั้งหมดเพราะสมบัติคล้ายคลึงกัน 

อย่างไรก็ตามหากอธิบายกับความหมายในยุคใหม่สามารถบอกได้ว่า ธาตุแทรนซิชัน คือ ประเภทของธาตุที่อย่างน้อยไอออน 1 ตัว จะมีอิเล็กตรอนระดับพลังงานย่อย d ไม่เต็ม และเมื่อมองลงไปบนตารางธาตุตามประกาศของ IUPPAC (กำหนดด้วยเลขอารบิก) ธาตุกลุ่มนี้จะอยู่ระหว่างหมู่ที่ 3-12 

นอกจากธาตุในกลุ่มดังกล่าวแล้วธาตุแทรนซิชันยังรวมถึง “กลุ่มธาตุแลนทานอยด์” และ “กลุ่มธาตุแอคทินอยด์” เรียกว่า ธาตุแทรนซิชันชั้นใน (Inner Transition) ซึ่งอยู่ 2 คอลัมน์ด้านล่างของตารางธาตุด้วย

ทำความรู้จักกับสมบัติแทรนซิชันที่ควรศึกษา

1. ทุกธาตุถูกจัดอยู่ในหมวดหมู่ธาตุโลหะที่มีความแข็งแรง ทนทาน เหนียวแน่นมากกว่าธาตุโลหะกลุ่ม A จึงสามารถดูดแม่เหล็กได้ (บางธาตุ เช่น Fe, Co, Ni มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กเองด้วยหากอยู่บริเวณสนามแม่เหล็กเป็นระยะเวลานาน) 

2. เลขออกซิเดชันสามารถมีได้หลายค่า ยกเว้นหมู่ 2B (Zn, Cd) ถูกจัดเป็นค่า +2 เพียงค่าเดียว และ หมู่ 3B (Sc) ถูกจัดเป็นค่า +3 เพียงค่าเดียวเท่านั้น

3. เนื่องจากเป็นกลุ่มธาตุที่มีพันธะโลหะส่งผลให้มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือนในระดับสูง

4. ส่วนใหญ่ของสารประกอบแทรนซิชันจะมีสีอันเกิดจากสีของไออนเชิงซ้อน ยกเว้นหมู่ 3B

5. อิเล็กตรอนวงนอกสุด (valence e-) เท่ากับ 2 ยกเว้น Cr กับ Cu จะเท่ากับ 1 เพียง 2 ธาตุ และอิเล็กตรอนที่ถัดจากวงนอกสุดมา 1 ระดับพลังงานจะไม่ครบ 18 ยกเว้น Cu กับ Zn

6. สมบัติของแทรนซิชันจะมีความเกี่ยวข้องกับการจัดเรียงอิเล็กตรอนซึ่งอยู่ภายในอะตอม หากเลขอะตอมเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นก็มักเพิ่มตามไปด้วย แต่รัศมีหรือขนาดของอะตอมเล็กลง (รัศมีอะตอมมักลดจากซ้ายไปขวาของคาบ ไม่ต่างจากธาตุคาบเดียวกัน) ค่า IE1, IE2, IE3 ก็มักเพิ่มขึ้นแต่ด้วยขนาดใกล้กันค่าจึงต่างกันไม่มาก และอิเล็กโทรเนกาติวิตี (electronegativity) ก็มักเพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน

7. เนื่องจากมีพันธะโลหะจึงสามารถนำไฟฟ้าและความร้อนไม่ต่างจากโลหะอื่น ๆ

นี่คือความหมายและสมบัติแทรนซิชันที่เด็ก ๆ ทุกคนหากมีความสนใจเกี่ยวกับรายวิชาเคมีควรต้องศึกษาเอาไว้ และจะถูกใช้เป็นหลักสูตรการเรียนระดับชั้น ม.4 สำหรับคนที่เรียน สอวน. เคมี บอกเลยว่าไม่ได้เข้าใจยากอย่างที่คิดนะครับ