✓ درس 1.2 · كتاب الوزارة

التركيب الإلكتروني وحالات التأكسد

الصف الثالث الثانوي المدة 45 د محتوى كامل

تركيب إلكتروني 3d — OCR + Cr/Cu + تجربة orbital.

محاضرة فيديو شرائح متحركة + قراءة صوتية عربية

اضغط أي أداة — لتوليد اختبارات وفلاش كارد وملخصات وتجارب من الدرس تفاعلياً

🏆 أتقنت الدرس 100%

✓ الشرح ✓ التمارين ✓ التجارب

تركيب إلكتروني 3d — OCR + Cr/Cu + تجربة orbital.

⚛️ كيمياء · الباب ⁦

١

⁩ · التركيب الإلكتروني

التركيب الإلكتروني وحالات التأكسد

⁦

4 s

⁩ · ⁦

3 d

⁩ · Cr/Cu ⭐ · Fe²⁺ vs Mn²⁺ · فلزات العملة

📖 الدرس ⁦

٢

⁩

⏱ ~⁦

٥٠

⁩ د

🔬 5 رسمًا

🧪 ملء ⁦

3 d

⁩

🎯

سوف تتعلم

✓يكتب التركيب الإلكتروني لـ Sc→Zn
✓يفسر استثناءات Cr وCu
✓يحدد حالات التأكسد وFe²⁺→Fe³⁺ vs Mn²⁺→Mn³⁺
✓يميز فلزات العملة عن Zn/Cd/Hg

📖

مقدمة الدرس

📖

يوضح الجدول الآتي التركيب الإلكتروني لعناصر السلسلة الانتقالية الأولي و حالات التأكسد المختلفة لها :

العنصر	المجموعة	التركيب الإلكتروني	حالات التأكسد	بعض المركبات
Si₂O₃	3	[Ar], 4s², 3d¹	IIIB	_{21}Sc
TiO₂, Ti₂O₃, TiO	4, 3, 2	[Ar], 4s², 3d²	IVB	_{22}Ti
V₃O₃, VO₂, V₂O₃, VO	5, 4, 3, 2	[Ar], 4s², 3d³	VB	_{23}V
CrO₃, Cr₂O₃, CrO	6, 3, 2	[Ar], 4s¹, 3d³	VIB	_{24}Cr
MnO₂, Mn₂O₃, MnO	4, 3, 2	[Ar], 4s², 3d³	VIIB	_{25}Mn
KMnO₄, K₂MnO₄	7, 6
Fe₂O₃, FeO	6, 3, 2	[Ar], 4s², 3d⁶	VIII	_{26}Fe
[CoF₆]³⁻, CoCl₃, CoCl₂	4, 3, 2	[Ar], 4s⁷, 3d⁷		_{27}Co
NiO₂, Ni₂O₃, NiO	4, 3, 2	[Ar], 4s², 3d⁸		_{28}Ni
CuO, Cu₂O	2, 1	[Ar], 4s¹, 3d¹⁰	IB	_{29}Cu
ZnO	2	[Ar], 4s², 3d¹⁰	IIB	_{30}Zn

📖

(الجدول للاطلاع فقط)

📖

ويلا حظ من الجدول ما يلي :

📖

1- تقع عناصر المجموعة الانتقالية الأولى في الدورة الرابعة بعد الكالسيوم وتركيبه الإلكتروني Ca : [Ar], 4s² ويبدأ بعد ذلك امتلاء الأوربيتالات الخمسة للمستوى الفرعي (3d) بإلكترون مفرد وفي كل أوربيتال بالتتابع حتى نصل إلى المجنيز (3d²) ثم يتوالى بعد ذلك ازدواج إلكترونين في كل أوربيتال حتى نصل إلى الخارصين (3d¹⁰) قاعدة هوند).

📖

2- يشنعن التركيب الإلكتروني المتوقع عنصران هما الكروم (4s¹,3d⁹) وكذلك عنصر النحاس (4s¹,3d¹⁰) والسيت نجد في ذرة الكروم أن المستويين الفرعيين 3d, 4s نصف ممتلئين، في ذرة النحاس نجد أن المستوى الفرعي 4s نصف ممتلئ والمستوى الفرعي 3d تام الامتلاء - ويفسر ذلك بأن الذرة تكون أقل طاقة أي أكثر استقراراً عندما يكون المستوى الفرعي نصف ممتلئ (d⁹) أو تام الامتلاء (d¹⁰) ويلاحظ أن الامتلاء الكامل أو النصفى للمستوى الفرعي، ليس هو العامل الوحيد لثبات التركيب الإلكتروني للعنصر في المركب.

📖

لماذا يسهل تأكسد أيون الحديد (II) إلى أيون الحديد (III)،

📖

بينما يصعب تأكسد أيون المنجنيز (II) إلى أيون المنجنيز (III) ؟

📖

الحل :

📖

التركيب الإلكتروني لذرة الحديد هو F₆: [Ar], 4s², 3d⁶

📖

أيون الحديد (II) أكثر استقرارًا لأن المستوى الفرعي 3d نصف ممتلئ (d⁶) لذا يسير التفاعل في اتجاه تكوين

📖

التركيب الأكثر استقرارًا.

📖

التركيب الإلكتروني لذرة المنجنيز هو Mn: [Ar], 4s², 3d⁵

📖

أيون الحديد (III) أكثر استقرارًا لأن المستوى الفرعي 3d نصف ممتلئ (d⁶) لذا يسير التفاعل في اتجاه تكوين

📖

التركيب الأكثر استقرارًا.

📖

٣ - تعطي جميع عناصر السلسلة الإنتقالية الأولى حالة التأكسد (2+) وذلك بفقد إلكتروني المستوى الفرعي 4s

📖

(ما عدا السكانديوم) وفي حالات التأكسد الأعلى تفقد إلكترونات من المستوى الفرعي 3d

📖

٤ - تزداد حالات التأكسد من عنصر السكانديوم حتى تصل إلى أقصى قيمة لها في عنصر المنجنيز (7+)

📖

الذي يقبع في المجموعة السابعة (B). ثم تبدأ في التناقص بعد ذلك حتى تصل إلى حالة التأكسد (2+)

📖

في عنصر البخارستين ويقع في المجموعة الثانية (B) ومن ذلك يتضح أن أعلى عدد تأكسد لأي عنصر لا

📖

يتعدى رقم المجموعة التي ينتمي إليها ما عدا عناصر المجموعة IB وهي النحاس والفضة والذهب.

📖

٥ - تتميز العناصر الإنتقالية بتعدد حالات تأكسدها بينما لا نلاحظ هذه الظاهرة في الفلزات الممثلة التي

📖

غالبًا ما يكون لها حالة تأكسد واحدة - ويفسر ذلك أن الإلكترونات المفقودة من الذرة عند تأكسد العناصر

📖

الإنتقالية تخرج من المستوى الفرعي 4s ثم المستوى الفرعي القريب منه في الطاقة 3d بالتتابع لذا نجد

📖

طاقات التأين المتتالية لذرة الفلز الإنتقالي تزداد بتدرج واضح كما يتبين من جهود تأين الفانديوم مقدرة

📖

بالكيلوجول / مول في حالات التأكسد المتتالية.

📖

- بعد استعراضنا لعناصر السلسلة الانتقالية الأولى وتركيبها الإلكترونى وحالات تأكسدها يمكننا الآن أن

📖

نصل إلى تعريف للعناصر الانتقالية بوجه عام كما يلى،

📖

العصر الانتقالي :

📖

هو العنصر الذى تكون فيه الأوربيتالات d أو f مشفولة ولكنها غير ممتلئة سواء فى الحالة الذرية أو فى

📖

أى حالة من حالات تأكسده.

📖

---

📖

تدريب ١

📖

هل تعتبر فلزات العملة Coinage metals وهى النحاس والفضة والذهب عناصر انتقالية علماً بأن التركيب

📖

الإلكترونى لأوربيتالاتها الخارجية هو :

⁦

Cu (4 s^{1}, 3 d^{10}) -_{47} Ag (5 s^{1}, 4 d^{10}) -_{79} Au (6 s^{1}, 5 d^{10}) ؟

⁩

📖

الحل :

📖

يتضح أن المستوى الفرعى (d) للفلزات الثلاثة ممتلئ بالإلكترونات (d¹⁰) فى الحالة الذرية ولكن عندما تكون فى

📖

حالة تأكسده (+2) أو (+3) نجد أن المستوى الفرعى (d) يكون غير ممتلئ (d⁹) أو (d⁸) إذن فهى عناصر انتقالية.

📖

---

📖

تدريب ٢

📖

هل تعتبر فلزات الخارصين والكادميوم والزئبق عناصر انتقالية علماً بأن التركيب الإلكترونى لأوربيتالاتها الخارجية هو :

⁦

Zn (4 s^{2}, 3 d^{10}) -_{48} Cd (5 s^{2}, 4 d^{10}) -_{80} Hg (6 s^{2}, 5 d^{10}) ؟

⁩

📖

الحل :

📖

يتضح أن المستوى الفرعى (d) للفلزات الثلاثة ممتلئ بالإلكترونات (d¹⁰) سواء فى الحالة الذرية أو فى حالة

📖

التأكسده (+2) لذا لا نعتبر هذه الفلزات انتقالية لأنها تكون ممتلئة المستوى الفرعى (d) فى الحالة الذرية وفى

📖

الحالة المتأنية.

📖

---

📖

13 | الكحناء - ثانوية عامة

📖

الخواص العامة لعناصر السلسلة الإنتقالية الأولى :

📖

يوضح الجدول التالي بعض البيانات الخاصة بعناصر هذه المجموعة والتي يمكن الخروج منها بالخصائص

📖

العامة التي تتميز بها هذه العناصر فيما يلي، (الجدول للاطلاع فقط)

المصير	الكتلة الذرية	نصف قطر الذرة Å	الكتلة g/cm³	درجة الغليان °C	درجة الغليان °C
سكانديوم	45.0	1.44	3.10	1397	3900
تيتانيوم	47.9	1.32	4.42	1680	3130
فانديوم	51.0	1.22	6.07	1710	3530
كروم	52.0	1.17	7.19	1890	2480
منجينز	54.9	1.17	7.21	1247	2087
حديد	55.9	1.16	7.87	1538	2800
كوبلت	58.9	1.16	8.70	1490	3520
نيكل	58.7	1.15	8.90	1492	2800
نحاس	63.5	1.17	8.92	1083	2582

📖

١- الكتلة الذرية : تزداد الكتلة الذرية بالتدريج بزيادة العدد الذرى ويشد عن ذلك النيكل ويرجع ذلك لوجود

📖

خمسة نظائر مستقرة للنيكل المتوسط الحسابي لها 58.7u

📖

٢- نصف قطر الذرة : يلاحظ أن أنصاف الأقطار الذرية لا تتغير كثيرًا عند انتقالنا عبر السلسلة الإنتقالية

📖

الأولى كما يلاحظ الثبات النسبى لنصف القطر من الكروم إلى النحاس. ويرجع ذلك إلى عاملين متعاكسين:

📖

( أ ) العامل الأول ويعمل على نقص نصف قطر الذرة بزيادة العدد الذرى حيث تزداد شحنة النواة الفعالة

📖

لهذه العناصر وكذلك يزداد عدد إلكترونات الذرة من الاسكانديوم إلى النحاس فيزداد جذب النواة

📖

للإلكترونات ويعمل على نقص في نصف قطر الذرة.

📖

(ب) العامل الثاني ويعمل على زيادة نصف قطر الذرة وهو تزايد عدد إلكترونات المستوى الفرعي 3d فتزداد

📖

قوى التنافر بينها. ونتيجة لتأثير هذين العاملين المتعاكسين نلاحظ الثبات النسبى في أنصاف أقطار

📖

هذه العناصر. وهذا يفسر سبب استخدام هذه العناصر في إنتاج السبائك.

📖

٣- الخاصية الفلزية : تظهر الخاصية الفلزية بوضوح بين عناصر هذه السلسلة ويتضح ذلك فيما يلي :

📖

( أ ) جميعها فلزات صلبة تمتاز باللمعان والبريق وجودة التوصيل للحرارة والكهرباء.

📖

(ب) لها درجات انصهار وغليان مرتفعة ويعزى ذلك إلى الترابط القوى بين الذرات والذى يتضمن اشتراك

📖

إلكترونات 3d، 4s في هذا الترابط.

📖

الإيضاء - ثانوية عامة

📖

(ج) معظمها فلزات ذات كثافة عالية وتزداد الكثافة عبر السلسلة بزيادة العدد الذري لأن الحجم الذري لهذه العناصر ثابت تقريبًا وعلى ذلك فالعامل الذي يؤثر في الزيادة التدريجية في الكثافة هو زيادة الكتلة الذرية.

📖

(د) هناك تباين في نشاط فلزات العناصر الإنتقالية الكيميائي - فالنحاس فلز محدود النشاط - وبعضها متوسط النشاط كالحديد الذري يصدأ عند تعرضه للهواء وبعضها شديد النشاط مثل السكانديوم الذري يحل محل هيدروجين الماء بنشاط شديد.

📖

٤- الخواص المغناطيسية : كان لدراسة الخواص المغناطيسية الفضل الكبير في فهمنا لكيمياء العناصر الإنتقالية. وهناك أنواع مختلفة من الخواص المغناطيسية نستعرض منها نوعان :

📖

(أ) الخاصية البارامغناطيسية : وتظهر هذه الخاصية في الأيونات أو الذرات أو الجزيئات التي يكون فيها أوربيتالات تشغلها إلكترونات مفردة (↑) وكما نعرف ينشأ عن غزل الإلكترون المفرد حول محوره مجال مغناطيسي يتجاذب مع المجال المغناطيسي الخارجي. وتعرف المادة البارامغناطيسية بأنها المادة التي تتجذب نحو المجال المغناطيسي نتيجة لوجود إلكترونات مفردة - وتتناسب قوى الجذب المغناطيسية مع عدد الإلكترونات المفردة ومعظم مركبات العناصر الإنتقالية مواد بارامغناطيسية.

📖

(ب) الخاصية الديامغناطيسية Diamagnetism : وتنشأ هذه الخاصية في المواد التي تكون الإلكترونات في جميع لأوربيتالاتها في حالة ازدواج (||) فيكون عزمها المغناطيسي يساوي صفرًا لأن كل إلكترونين مزدوجين يعملان في اتجاهين متضادين. المادة الديامغناطيسية : هي المادة التي تنتافر مع المجال المغناطيسي نتيجة لوجود جميع إلكتروناتها في حالة ازدواج.

📖

ت.د.ب

📖

أي المواد الآتية ديامغناطيسي وأيها بارامغناطيسي : ذرة الخارصين (Zₐ (d¹²)، أيون النيكل (d⁸) (Π) كلوريد الحديد (d⁶) (Π)

📖

الحل :

الذرة أو الأيون	التوزيع الإلكترونى لأوربيتالات d	عدد الإلكترونات المفردة	الخاصية المغناطيسية
Zₙ	d¹⁰	11 11 11 11	ديامغناطيسي
Ni²⁺	d⁸	11 11 11 11	بارامغناطيسي
Fe³⁺	d⁶	11 11 11 11	بارامغناطيسي

📖

ويمكن عن طريق قياس وتقدير العزوم المغناطيسية للمادة تحديد عدد الإلكترونات المفردة ومن ثم تحديد التركيب الإلكترونى لأيون الفلز.

📖

رتب كاتيونات المركبات الآتية تصاعدياً، حسب عزمها المغناطيسي :

⁦

FeC l_{3}, C r_{2} O_{3}, Ti O_{2}

⁩

📖

4- النشاط الحفني Catalytic activity : تعتبر الفلزات الانتقالية عوامل حفز مثالية، فالنيكل المجزأ يستخدم في عمليات هدرجة الزيوت والحديد المجزأ في تحضيرغاز النشادر بطريقة هابر - بوش.

⁦

N_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)} 50 0^{\circ} C /200 atm Fe 2 N H_{3 (g)}

⁩

⁦

2 S O_{2 (g)} + O_{2 (g)} V_{2} O_{5} 45 0^{\circ} C 2 S O_{3 (g)}

⁩

⁦

S O_{3 (g)} + H_{2} O_{(f)} ⟶ H_{2} S O_{4 (aq)}

⁩

📖

وترجع أهمية فلزات السلسلة الانتقالية الأولى كعوامل حفز إلى استخدام إلكترونات 4s , 3d في تكوين روابط بين الجزيئات المتفاعلة وذرات سطح الفلز مما يؤدي إلى تركيز هذه المتفاعلات على سطح الجاهز وإلى أضعاف الرابطة في الجزيئات المتفاعلة مما يقلل طاقة التنشيط ويساعد في سرعة التفاعل.

⁦

H_{2} O_{5} MnO_{2} 2 H_{2} O_{(l)} + O_{2 (g)}

⁩

⁦

\boldsymbol{&#x27; in math mode at position 22: …ymbol{2H₂O₂(l)}⁩̲\xrightarrow{\t…" style="color:#cc0000">\boldsymbol{2H₂O₂(l) ⁦\boldsymbol{\xrightarrow{\text{MnO}_2} 2\text{H}_2\text{O}_{(l)} + \text{O}_{2(g)}}</span></span></bdo></span>⁩}⁩

📖

# الراصد

⚗️

[Ar] , 4s² , 3d⁵

⚗️

يعتبر الحديد عصب الصناعات الثقيلة. ويأتي ترتيب الحديد الرابع بين العناصر المعروفة في القشرة الأرضية بعد عناصر الأكسجين والسيليكون والألومنيوم حيث يكون 5.1% من وزن القشرة الأرضية وتزداد كميته تدريجيًا كلما اقتربنا من باطن الأرض. ولا يوجد الحديد بشكل حر إلا في النيازك (90%). ويوجد الحديد في القشرة الأرضية على هيئة خامات طبيعية تحتوي على مختلف أكاسيد الحديد مختلطة بشوائب وتتحدد صلاحية خام الحديد للأستخلاص بنسبة الحديد فيه وبتركيب الشوائب المصاحبة له وبوجود العناصر الضارة المختلطة معه مثل الكبريت والفوسفور والزرنيخ وغيرها. ويوضح الجدول الآتي أهم خامات الحديد التي تستخدم في تصنيعه.

العام	الاسم الكيميائي	الصيغة الكيميائية	الخواص	نسبة الحديد من الخام	أماكن وجوده في مصر
الهيماتيت	أكسيد الحديد (III)	Fe₃O₃	– لونه أحمر داكن – سهل الاختزال	50 - 60 %	الجزر الغربى – لمدينة أسوان – – الواحات البحرية
الليمونيت	أكسيد الحديد (III) – المنهدرت	2Fe₃O₃. 3H₂O	– أصفر اللون – سهل الاختزال	20 - 60 %	المراحات البحرية
المحنيت	أكسيد الحديد – المغناطيسي	Fe₃O₄	– أسود اللون – له خواص مغناطيسية	45 - 70 %	الصحراء الشرقية
السيدريت	كربونات الحديد (II)	FeCO₃	– لونه رمادي مصفر – سهل الاختزال	30 - 42 %	–

💡

فكر وناقش

تدريب الوزارة

لماذا يسهل تأكسد Fe²⁺ → Fe³⁺ بينما يصعب Mn²⁺ → Mn³⁺؟ فكّر في استقرار ⁦ $d^{5}$ ⁩ قبل قراءة الحل.

🎮

استكشف — ملء مدارات ⁦

3 d

⁩ من Sc إلى Zn

حرّك Z من ⁦ $21$ ⁩ إلى ⁦ $30$ ⁩. بدّل «متوقع/فعلي» عند Cr وCu — شاهد نصف امتلاء ⁦ $d^{5}$ ⁩ وامتلاء ⁦ $d^{10}$ ⁩.

📊

بطاقات التركيب — جدول الوزارة 🧪

ScIIIB · ⁦

+ 3

⁩⁦

[Ar] 4 s^{2} 3 d^{1}

⁩Sc₂O₃

TiIVB · ⁦

+ 4, + 3, + 2

⁩⁦

[Ar] 4 s^{2} 3 d^{2}

⁩TiO₂

VVB · ⁦

+ 5 \dots + 2

⁩⁦

[Ar] 4 s^{2} 3 d^{3}

⁩V₂O₅

CrVIB · ⁦

+ 6, + 3, + 2

⁩⭐ ⁦

4 s^{1} 3 d^{5}

⁩CrO₃

MnVIIB · ⁦

+ 7 \dots + 2

⁩⁦

[Ar] 4 s^{2} 3 d^{5}

⁩KMnO₄

FeVIII · ⁦

+ 3, + 2

⁩⁦

[Ar] 4 s^{2} 3 d^{6}

⁩Fe₂O₃

CoVIII⁦

[Ar] 4 s^{2} 3 d^{7}

⁩CoCl₃

NiVIII⁦

[Ar] 4 s^{2} 3 d^{8}

⁩NiO

CuIB · ⁦

+ 2, + 1

⁩⭐ ⁦

4 s^{1} 3 d^{10}

⁩CuO

ZnIIB · ⁦

+ 2

⁩⁦

[Ar] 4 s^{2} 3 d^{10}

⁩ZnO

⚡

قاعدة هوند — ملاحظتا ⁦

١

⁩ و⁦

٢

⁩

هوند🔼
مفرد → Mn ⁦

3 d^{5}

⁩

ازدواج👥
Mn→Zn ⁦

3 d^{10}

⁩

Cr ⭐
⁦

4 s^{1} 3 d^{5}

⁩

Cu ⭐
⁦

4 s^{1} 3 d^{10}

⁩

⚔️

duel — Fe²⁺ vs Mn²⁺ 🧪

Fe²⁺ → Fe³⁺
Fe ⁦

3 d^{6}

⁩
Fe³⁺ ⁦

3 d^{5}

⁩ ✅
يسهل التأكسد ⚡

🆚

Mn²⁺ → Mn³⁺
Mn²⁺ ⁦

3 d^{5}

⁩ ✅
Mn³⁺ ⁦

3 d^{4}

⁩ ❌
يحتاج KMnO₄ 💪

📐

قواعد التأكسد — ملاحظات ⁦

٣

⁩–⁦

٥

⁩

⁦ $3$ ⁩ +2
فقد ⁦

4 s

⁩

⁦ $4$ ⁩ Mn +7
↓ إلى Zn +2

⁦ $5$ ⁩ تعدد
4s ثم 3d

IB⭐
Cu استثناء

⁦

V (4 s^{2} 3 d^{3}) 648 V^{+} 1364 V^{2 +} 2858 V^{3 +} 4643 V^{4 +} 6523 V^{5 +}

⁩

📜

تعريف العنصر الانتقالي

العنصر الانتقالي: الذي تكون فيه orbitals ⁦d⁩ أو ⁦f⁩ مشغولة وغير ممتلئة — في الحالة الذرية أو في أي حالة تأكسد.

🪙

فلزات العملة vs Zn — بطاقات 🃏

🪙

Cu Ag Au

⁦

d^{10}

⁩ ذرياً — عند ⁦

(+ 2/ + 3)

⁩ → ⁦

d^{9} / d^{8}

⁩ غير ممتلئ → ✅ انتقالية

Coinage+2/+3

🚫

Zn Cd Hg

⁦

d^{10}

⁩ ذرياً وفي (+2) → ❌ ليس انتقالياً

IIBd¹⁰ دائماً

🗺️

تصور — مسار التأكسد

flowchart LR
 A["4s e⁻"] --> B["+2 شائع"]
 B --> C["+3d e⁻"]
 C --> D["+3,+4…"]
 E["Cr Cu"] --> F["d⁵ d¹⁰ استثناء"]
 G["Mn +7"] --> H["أقصى تأكسد"]

⚠️

أخطاء شائعة

❌

Cr: ⁦ $4 s^{2} 3 d^{4}$ ⁩

✅

⁦ $4 s^{1} 3 d^{5}$ ⁩

📐

مثال ٢: تحديد التوزيع الإلكتروني لذرات الكروم من المخططات التوضيحية…

أيُّ الأشكال الآتية يُمثِّل التوزيع الإلكتروني لذرة الكروم؟