d-బ్లాక్‌ లేదా పరివర్తన మూలకాలు

ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం

* పరివర్తన మూలకాల సాధారణ ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం:(n − 1)d^{1 − 10} ns^{1 − 2}

* వీటిలో బాహ్యస్థాయిలోని ns ఆర్బిటాల్‌ నిండిన తర్వాత అంతర స్థాయిలోని (n − 1) d - ఉపస్థాయి

 ఎలక్ట్రాన్లతో నిండుతుంది.

*  క్రోమియం (Cr) ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం3d⁴4s²కు బదులుగా 3d⁵4s¹గా ఉంటుంది. అదేవిధంగా కాపర్‌(Cu) విన్యాసం3d⁹4s²కు బదులుగా3d¹⁰4s¹గా ఉంటుంది. దీనికి కారణం 3d,4s- ఆర్బిటాళ్ల మధ్య శక్తి భేదం చాలా తక్కువగా ఉండటం వల్ల ఎలక్ట్రాన్‌ 3d- ఆర్బిటాల్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. అంతేకాకుండా సగం నిండిన లేదా పూర్తిగా నిండిన ఆర్బిటాల్‌ వల్ల పరమాణువులకు స్థిరత్వం ఏర్పడుతుంది. 

* 4d-శ్రేణిలో మాలిబ్డినం(Mo), వెండి (Ag) మూలకాలు అసాధారణ విన్యాసాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.

* d - బ్లాక్‌ మూలకాల్లో చివరి గ్రూప్‌ మూలకాలైన జింక్‌ (Zn), కాడ్మియం(Cd), పాదరసం(Hg) మూలకస్థితిలో లేదా ఇతర ఆక్సీకరణ స్థితిలో గానీ d- ఆర్బిటాల్‌ పూర్తిగా నిండి ఉంటుంది. అందువల్ల వీటిని పరివర్తన మూలకాలుగా పరిగణించరు.

అయస్కాంత ధర్మాలు

*  పదార్థాలను అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రభావానికి గురిచేసినప్పుడు, డయా అయస్కాంత పదార్థాలు అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రం కారణంగా వికర్షితమవుతాయి.

*  పారాయస్కాంత పదార్థాలు అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రం వల్ల ఆకర్షితమవుతాయి. 

*  ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రం కారణంగా చాలా బలంగా ఆకర్షితమవుతాయి.

*  ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్లు కలిగిన పరమాణువులు, అణువులు లేదా అయాన్ల పదార్థాలు పారాయస్కాంత ధర్మాన్ని, ఎలక్ట్రాన్లు జతలుగా ఉన్న పదార్థాలు డయా అయస్కాంత ధర్మాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

*  పరివర్తన మూలకాలు, వాటి అయాన్లు సాధారణంగా ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉండి పారాయస్కాంత ధర్మాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య పెరిగేకొద్దీ పారాయస్కాంత ధర్మం ఎక్కువ అవుతుంది.

*  Sc⁺³, Ti⁺⁴, Zn⁺², Cu⁺ లాంటి లోహ అయాన్లలో ఎలక్ట్రాన్లు జతలుగా ఉంటాయి. ఇవి డయా అయస్కాంత ధర్మాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. 

* ప్రతి ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్‌కు అయస్కాంత భ్రామకం ఉంటుంది. 

* ఎలక్ట్రాన్ల ఆర్బిటాల్‌ చలనం, ఆత్మ భ్రమణం వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రబలాన్ని అయస్కాంత భ్రామకం తెలియజేస్తుంది.

రంగుల అయాన్లు ఏర్పడటం

* సాధారణంగా పరివర్తన లోహాలు ఏర్పరిచే సమ్మేళనాలు ఘనస్థితిలో లేదా ద్రావణ స్థితిలో రంగును కలిగి ఉంటాయి.

* పరివర్తన లోహ సమ్మేళనం రంగు కింది అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. 

i) పరివర్తన లోహ అయాన్‌లోని ఒంటరి d- ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య

ii) లోహ అయాన్‌ చుట్టూ ఉన్న లైగాండ్‌ల అమరిక, స్వభావం

* పరివర్తన మూలక సమ్మేళనం రంగు, మూలక ఆక్సీకరణ స్థితిపై కూడా ఆధారపడుతుంది. ఒకే మూలకం భిన్న ఆక్సీకరణ స్థితుల్లో భిన్న రంగులను ప్రదర్శిస్తుంది.

ఉదా: 

మాంగనీస్‌ సల్ఫేట్‌: పింక్‌ రంగు (మాంగనీస్‌ ఆక్సీకరణ స్థితి:+2)

పొటాషియం పర్మాంగనేట్‌: ఊదా రంగు (మాంగనీస్‌ ఆక్సీకరణ స్థితి:+7)

*  లోహ పరమాణువు లేదా అయాన్‌ చుట్టూ ఉన్న లైగాండ్‌ (ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్‌ జంట కలిగిన అణువులు లేదా అయాన్లు) స్వభావంపై, వాటి సంఖ్యపై పరివర్తన లోహ సమ్మేళనం రంగు ఆధారపడి ఉంటుంది.

* d -  ఆర్బిటాళ్లు అసంపూర్ణంగా నిండి ఉన్న పరివర్తన మూలక అయాన్లలో మాత్రమే d - d పరివర్తనం’ జరిపి, వాటికి రంగును కలగజేస్తాయి.

* d - ఆర్బిటాళ్లు సంపూర్ణంగా నిండి ఉన్న లేదా పూర్తిగా ఖాళీగా ఉన్న పరివర్తన మూలక అయాన్లలో d - d పరివర్తనం’ జరపదు. కాబట్టి ఇలాంటి వాటికి రంగు ఉండదు. 

ఉదా:Zn+2: రంగు ఉండదు. (d - ఉపస్థాయి ఎలక్ట్రాన్లతో పూర్తిగా నిండి ఉంటుంది)

Sc+3 , Ti4+: రంగు ఉండదు. 

(d - ఉపస్థాయిలో ఎలక్ట్రాన్లు లేకపోవడం వల్ల)

ఆక్సీకరణ స్థితులు

* పరివర్తన మూలకాలు బహుళ ఆక్సీకరణ స్థితులను ప్రదర్శిస్తాయి.

కారణం: పరివర్తన మూలకాలు ns ఎలక్ట్రాన్లతో పాటు (n - 1)d ఎలక్ట్రాన్లను పలు సంఖ్యలో కోల్పోవడంతో విభిన్న ఆక్సీకరణ స్థితులను ప్రదర్శిస్తాయి.d - బ్లాక్‌ మూలకాల్లో d- ఆర్బిటాళ్లు అసంపూర్తిగా నిండటంతో బహుళ ఆక్సీకరణ స్థితులు ప్రదర్శించటానికి కారణం.

* 3d -  శ్రేణిలో మాంగనీస్‌(Mn) +2 నుంచి +7 వరకు అన్ని ఆక్సీకరణ స్థితులను ప్రదర్శిస్తుంది. 

* ఒక పరివర్తన మూలకం ప్రదర్శించే ఆక్సీకరణ స్థితుల్లో, ఇతర ఆక్సీకరణ స్థితుల్లో తేఢా ఒకటి మాత్రమే ఉంటుంది.

ఉదా: మాంగనీస్‌ ⇒ Mn⁺² , Mn⁺³ , Mn⁺⁴ , Mn⁺⁵ , Mn⁺⁶, Mn⁺⁷

* శ్రేణి చివరి మూలకాలు +2 ఆక్సీకరణ స్థితిని మాత్రమే ప్రదర్శిస్తాయి.

ఉదా: జింక్‌ ⇒ Zn⁺²

* సాధారణంగా d ⁰ , d⁵ లేదా d¹⁰ ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం గల ఆక్సీకరణ స్థితులు స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి. 

ఉదా: Fe⁺² ఆక్సీకరణ స్థితిలో(d⁶) కంటే Fe⁺³ ఆక్సీకరణ స్థితిలో (d⁵) స్థిరంగా ఉంటుంది. 

Fe⁺²= ఫెర్రస్‌     Cu⁺ = క్యూప్రస్‌ 

Fe⁺³= ఫెర్రిక్‌     Cu⁺² = క్యూప్రిక్‌

* ఒక మూలకం ఏర్పరిచే బహుళ ఆక్సీకరణ స్థితుల్లో అల్ప ఆక్సీకరణ స్థితులను ‘అస్‌’ ఆక్సీకరణ స్థితులని, అధిక ఆక్సీకరణ స్థితులను ‘యిక్‌’ ఆక్సీకరణ స్థితులని అంటారు.

* 3d శ్రేణి మూలకాల్లో అల్ప ఆక్సీకరణ స్థితులు,4d, 5d శ్రేణి మూలకాల్లో అధిక ఆక్సీకరణ స్థితులు అధిక స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

*  4d,5d శ్రేణి మూలకాల్లో రుథీనియం (Ru), ఆస్మియం (Os) లు గరిష్ఠ ఆక్సీకరణ స్థితి +8 గల RuO4 , OsO4 లను ఏర్పరుస్తుంది.

భౌతిక ధర్మాలు

* సాధారణంగా అన్ని పరివర్తన మూలకాలు అధిక తాంతవత, అధిక అఘాతవర్థనీయత, అధిక ఉష్ణ, విద్యుత్‌ వాహకత, లోహద్యుతి లాంటి విలక్షణ లోహ ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తాయి.

* పరివర్తన లోహాలకు (Zn, Cd, Hg మినహా) చాలా గట్టిదనం ఉండి, అధిక ద్రవీభవన, బాష్పీభవన స్థానాలు ఉంటాయి.

మాదిరి ప్రశ్నలు

1. d-  బ్లాక్, f- బ్లాక్‌ మూలకాలను వరుసగా ఏమని పిలుస్తారు?

1) పరివర్తన, అంతర పరివర్తన మూలకాలు      2) అంతర పరివర్తన, పరివర్తన మూలకాలు

3) పరివర్తన, ప్రాతినిధ్య మూలకాలు     4) ప్రాతినిధ్య, అంతర పరివర్తన మూలకాలు

జ: 1

2. కింది ఏ పరివర్తన మూలకాలు అసాధారణ ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి?

1) క్రోమియం   2)కాపర్‌       3) వెండి      4) పైవన్నీ

జ: 4

3. కింది వాటిలో వెండి ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం ఏది? 

1)  [Ar]4s²3d⁹    2) [Ar]4s¹3d¹⁰     3) [Kr]5s_²4d⁹     4)[kr]5s¹4d¹⁰ 

జ: 4

4. కింది వాటిలో అయస్కాంత భ్రామకం ప్రమాణాలు?

1) మోల్‌/లీటర్‌    2) బోర్‌ మాగ్నటాన్‌     3) వోల్ట్‌       4)  నానోమీటర్‌ 

జ: 2

5. కింది వాటిలో పరివర్తన మూలకాలు కానివి?

1)  Fe, Co, Ni     2) Zn, Cd, Hg       3) Cu, Ag, Au       4) Sc, Ti, V

జ: 2

6. కింది వాటిలో సరైంది?

i) పారాయస్కాంతత్వం ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్లు ఉండటం వల్ల ఏర్పడుతుంది.

ii) ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య పెరిగేకొద్దీ, అయస్కాంత భ్రామకం పెరుగుతుంది.

1)  i మాత్రమే     2)  ii మాత్రమే    3) i, ii     4) ఏదీకాదు

జ:3

7. కింది వాటిలో డయా అయస్కాంతత్వం ప్రదర్శించే లోహ అయాన్‌ ఏది?

1) Sc⁺³    2) Zn⁺²    3) 1, 2   4) Fe⁺²

జ: 3