Question

الأهمية الاقتصادية لعناصر السلسلة الانتقالية الاولي واستخداماتهم وبدائل كلا منهما؟

Answer 1

السلسلة الانتقالية الأولي 3d للعناصر الانتقالية

- ينتهي الترتيب الإلكتروني لعناصر هذه المجموعة بـ 3d^x 

(حيث يشير x إلى عدد الإلكترونات ،  x= 1 إلى 9 ولا تساوي صفر أو 10).

- عناصر السلسلة الانتقالية الأولي هي عشرة عناصر وهي:

السكانديوم - التيتانيوم - الفانديوم - الكروم - المنجنيز - الحديد - الكوبلت - النيكل - النحاس - الخارصين.

أولاً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر السكانديوم Sc₂₁

الوصف: يوجد بكميات صغيرة موزعة على نطاق واسع من القشرة الأرضية.

الأستخدام: 

(1) يضاف بنسبة ضئيلة إلى الألومنيوم ليكون سبيكة تتميز بخفتها وشدة صلابتها لذا تستخدم فى صناعة طائرات الميج المقاتلة.

(2) يضاف إلى مصابيح أبخرة الزئبق لإنتاج ضوء عالي الكفاءة يشبه ضوء الشمس لذا تستخدم هذة المصابيح فى التصوير التلفزيونى أثناء الليل.

ثانياً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر التيتانيوم Ti₂₂

الوصف: 

(1) عنصر شديد الصلابة كالصلب steel ولكنه أقل كثافة منه.

(2) يحافظ على قوته ومتانته في درجات الحرارة العالية.

الأستخدام: 

(1) يكون الألومنيوم سبيكة تستخدم في صناعة الطائرات ومركبات الفضاء.

(2) يستخدم في عمليات زراعة الأسنان والمفاصل الصناعية لأن الجسم لا يلفظه ولا يسبب أى نوع من التسمم.

(3) من أهم مركباته TiO₂ ثاني أكسيد التيتانيوم حيث يدخل في تركيب مستحضرات الحماية من أشعة الشمس لأن دقائقه النانوية تمنع وصول الأشعة فوق البنفسجية للجلد.

ثالثاً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر الفانديوم V₂₃

الوصف: مقاوم للتآكل.

الأستخدام: 

(1) يضاف بنسبة ضئيلة إلى الصلب ليكون سبيكة تتميز بقساوة عالية ومقاومة للتآكل لذا تستخدم في صناعة زنبركات السيارات

(2) من أهم مركباته V2O₅ خامس أكسيد الفانديوم ويستخدم في:

- صبغة في صناعة السيراميك والزجاج.

- عامل حفاز في صناعة المغناطيسيات فائقة التوصيل.

- عامل حفاز في صناعة حمض الكبريتيك بطريقة التلامس.

- عامل حفاز فى تحضير حمض البنزويك.

رابعاً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر الكروم Cr₂₄

الوصف: 

عنصر على درجة عالية من النشاط الكيميائي لكنه يقاوم فعل العوامل الجوية بسبب تكون طبقة من الأكسيد على سطحه ويكون حجم جزئيات الأكسيد المتكون أكبر من حجم ذرات العنصر نفسه مما يعطي سطحاً غير مسامياً من طبقة الأكسيد تمنع استمرار تفاعل الكروم مع أكسجين الجو.

الأستخدام: 

(1) طلاء المعادن.

(2) دباغة الجلود.

(3) أهم مركباته أكسيد الكروم الثلاثي Cr₂O₃ الذي يستخدم في عمل الأصباغ ، وثاني كرومات البوتاسيوم K₂Cr₂O₇ الذي يستخدم كمادة مؤكسدة.

خامساً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر المنجنيز Mn₂₅

الوصف: 

يستخدم دائماً في صورة سبائك أو مركبات ولا يستخدم وهو في حالته النقية لهشاشته الشديدة.

الأستخدام: 

(1) يكون مع الحديد سبائك تستخدم في صناعة السكك الحديدية لأنها أصلب من الصلب 

(2) يكون مع الألومنيوم سبائك تستخدم في صناعة عبوات المشروبات الغازية لأنها مقاومة للتآكل.

(3) يستخدم ثاني أكسيد المنجنيز MnO₂ كعامل مؤكسد قوي ويستخدم في صناعة العمود الجاف. وعامل حفاز في انحلال فوق أكسيد الهيدروجين للحصول على الأكسجين.

(4) كبريتات المنجنيز MnSO₄ يستخدم كمبيد للفطريات.

(5)  برمنجات البوتاسيوم KMnO₄ الذي يستخدم كمادة مؤكسدة ومطهرة.

Answer 2

سادساً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر الحديد Fe₂₆

الوصف:

- أكثر العناصر الانتقالية وفرة فى القشرة الأرضية.

- الحديد النقي لين نسبياً ليس شديد الصلابة.

- قابل للتمغنط.

الأستخدام: 

(1) يستخدم فى الصناعات التالية:

الخرسانة المسلحة - أبراج الكهرباء - السكاكين - مواسير البنادق والمدافع - الأدوات الجراحية - المغناطيسيات.

(2) يستخدم كعامل حفاز في صناعة النشادر بطريقة هابر - بوش

(3) يستخدم كعامل حفاز في تحويل الغاز المائي (خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون) إلى وقود سائل بطريقة فيشر - تروبش.

سابعاً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر الكوبلت Co₂₇

الوصف:

- له 12 نظير مشع أهمها الكوبلت 60

- قابل للتمغنط مثل الحديد.

الأستخدام: 

(1) يستخدم مثل الحديد في فى صناعة المغناطيسيات والبطاريات الجافة في السيارات الحديثة.

(2) الكوبلت 60 يصدر أشعة جاما التى تتميز بقدرة عالية النفاذ لذا تستخدم في:

- عمليات حفظ المواد الغذائية.

- التأكد من جودة المنتجات حيث تكشف عن مواقع الشقوق ولحام الوصلات.

- في الطب في الكشف عن الأورام الخبيثة وعلاجها.

ثامناً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر النيكل Ni₂₈

الوصف: مقاوم للصدأ وله مظهر لامع.

الأستخدام: 

(1) صناعة بطاريات النيكل - كادميوم Ni-Cd القابلة لإعادة الشحن.

(2) يكون مع الصلب سبائك تتميز بالصلابة ومقاومة الصدأ ومقاومة الأحماض.

(3) يكون مع الكروم سبائك تستخدم ملفات التسخين والأفران الكهربية لأنها تقاوم التآكل حتى وهي مسخنة لدرجة الأحمرار.

(4) يستخدم النيكل فى طلاء معادن كثيرة ليحميها من الأكسدة والتآكل ويعطيها شكلاً أفضل.

(5) يستخدم النيكل المجزأ كعامل حفاز في هدرجة الزيوت 

تاسعاً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر النحاس Cu₂₉

الوصف: النحاس هو أول فلز عرفه الأنسان

الأستخدام: 

(1) يستخدم في صناعة الكابلات الكهربائية لأنه موصل جيد للكهرباء

(2) يستخدم فى صناعة سبائك العملات المعدنية.

(3)  يستخدم في صناعة سبيكة البرونز (نحاس + القصدير)

(4) يستخدم فى صناعة سبيكة النحاس الأصفر (نحاس + خارصين)

(5) كبريتات النحاس CuSO₄ يستخدم كمبيد حشري وكمبيد للفطريات في عمليات تنقية مياة الشرب.

(6) محلول فهلنج يستخدم في الكشف عن سكر الجلوكوز حيث يتحول من اللون الأزرق إلى اللون البرتقالي.

عاشراً/ الأهمية الأقتصادية لعنصر الخارصين Zn₃₀

الوصف: لا يعتبر عنصر إنتقالي

الأستخدام: 

(1) يستخدم في جلفنة باقي الفلزات لحمايتها من الصدأ

(2) أكسيد الخارصين يدخل فى صناعة الدهانات - المطاط - مستحضرات التجميل.

(3) يستخدم كبريتيد الخارصين ZnS في صناعة الطلائات المضيئة وشاشات الأشعة السينية.