2.5.ธาตุแทรนซิชัน

ธาตุแทรนซิชัน (transition elements) ตามความหมายเดิม หมายถึง ธาตุที่เมื่ออยู่ในสภาพที่ไม่ว่าจะเป็นธาตุอิสระ หรือเป็นองค์ประกอบของสารประกอบ มีอิเล็กตรอนอยู่ไม่เต็มในระดับพลังงานย่อย d หรือ f                 ธาตุแทรนซิชันตามความหมายใหม่ หมายถึง ธาตุที่ไอออนของมันอย่างน้อย 1 ไอออนมีอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย d ไม่ครบ                 ถ้าจะถือว่าทุกธาตุที่อยู่ในหมู่ย่อย B เป็นธาตุแทรนซิชัน ก็พบว่ามีบางธาตุที่ไม่ได้เป็นไปตามนิยามใหม่ ธาตุเหล่านี้ได้แก่ Se และ Zn เป็นต้น ซึ่งมีโครงแบบอิเล็กตรอน ดังนี้                 Se           =    21   =>   [Ar] 3d1  4s2                 Sc3+         =    18   =>   [Ar]   หรือ 1s2  2s2  2p6  3s2  3p6    Zn          =    30   =>   [Ar] 3d10  4s2       Zn2+        =    28   =>   [Ar] 3d10 สำหรับ Cu มีโครงแบบเรียงอิเล็กตรอน ดังนี้ Cu           =    29   =>   [Ar] 3d10  4s1 Cu+         =    28   =>   [Ar] 3d10  Cu2+        =    27   =>   [Ar] 3d9                                 จะเห็นได้ว่า Sc เมื่ออยู่ในสภาพเป็นไอออน ไม่มีอิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานย่อย d เลย และไม่มีไอออนอื่นนอกจาก Sc3+ เพียงไอออนเดียว จึงไม่มีไอออนใดที่มีอิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานย่อย d ดังนั้นตามนิยามใหม่ Sc จึงไม่จัดเป็นธาตุแทรนซิชันอีกเช่นกัน ส่วน Cu และ Cu2+ ก็มีลักษณะคล้ายคลึงกันกับ Zn และ Zn2+ คือมีอิเล็กตรอนเต็มในระดับพลังงานย่อยในออร์บิทัล d แต่ Cu มีไอออนอีกไออออนหนึ่ง คือ Cu2+ ซึ่งมีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย d อยู่เพียง 9 อิเล็กตรอน จึงจัดเป็นธาตุแทรนซิชันได้ เพราะมีไอออนอย่างน้อย 1 ไอออนที่มีอิเล็กตรอนไม่ครบในระดับพลังงานย่อย d                 เนื่องจากธาตุแทรนซิชันทุกธาตุเป็นโลหะ จึงเรียกธาตุแทรนซิชันว่า โลหะแทรนซิชัน ธาตุแทรนซิชันจำแนกออกเป็น 2 กลุ่ม คือ กลุ่ม d (d-block) และกลุ่ม f (f-block)                 1. กลุ่ม d เป็นธาตุแทรนซิชันที่มีอิเล็กตรอนไม่ครบในระดับพลังงานย่อย d เรียกกลุ่มนี้ว่า ธาตุแทรนซิชันหลัก ธาตุกลุ่มนี้อยู่ระหว่าง หมู่ IIA และ IIIA มี 3 คาบ ดังนี้                                 1. อนุกรมแทรนซิชันที่ 1 (first transition series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ Sc ถึง Cu ซึ่งอะตอมหรือไอออนมีอิเล็กตรอน ในออร์บิทัล 4d ไม่ครบ                                 2. อนุกรมแทรนซิชันที่ 2 (second transition series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ Y ถึง Ag ซึ่งอะตอมหรือไอออนมีอิเล็กตรอน ในออร์บิทัล 4d ไม่ครบ                                 3. อนุกรมแทรนซิชันที่ 3 (third transition series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ La ถึง Au ซึ่งอะตอมหรือไอออนมีอิเล็กตรอน ในออร์บิทัล 4d ไม่ครบ                 2. กลุ่ม f เป็นธาตุแทรนซิชันที่มีอิเล็กตรอนไม่ครบในระดับพลังงานย่อย f เรียกกลุ่มนี้ว่า ธาตุแทรนซิชันเฉื่อย อยู่ในสองแถวล่าง ดังนี้                                 1. อนุกรมแลนทาไนด์ (lanthanide series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ Ce ถึง Lu ซึ่งมีการบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัล 4f                                 2. อนุกรมแอกทิไนด์ (actinide series) ประกอบด้วย ธาตุตั้งแต่ Th ถึง Lr ซึ่งมีการบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัล 5f ตารางที่ 8.1 ตารางธาตุแสดงกลุ่ม d และ กลุ่ม f   1. สมบัติทั่วไป                 ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติทั่วไปดังนี้ 1. ธาตุแทรนซิชันทุกธาตุเป็นโลหะ 2. สารประกอบของธาตุแทรนซิชันหลายชนิดเป็นสารพาราแมกเนติก คือ ถูกดึงดูดอย่างอ่อนๆ ด้วยแม่เหล็ก ในขณะที่                                                   สารประกอบของธาตุกลุ่ม s และกลุ่ม p เกือบทั้งหมดไม่มีสมบัตินี้ เพราะไม่มีอิเล็กตรอนเดี่ยว นอกจากนี้ธาตุอิสระบางตัวยัง                                                         ทำให้เป็นแม่เหล็กได้ เช่น เหล็กโคบอลต์ เป็นต้น ดังตารางที่ 8.2 แสดงค่าของแมกเนติกโมเมนต์ที่ได้จากการทดลอง 3. สารประกอบของธาตุแทรนซิชันส่วนใหญ่มีสี เพราะไอออนของธาตุแทรนซิชันเหล่านั้นมีสี ดังตารางที่ 8.3                                                                  ดังได้กล่าวมาแล้วว่าการเกิดสีของสารเนื่องมาจากสารนั้นดูดกลืนแสงที่ตามองเห็นไว้จำนวนหนึ่ง หรือที่ช่วงความยาวคลื่นหนึ่ง                                                 แสงส่วนที่เหลือจากการดูดกลืนจะปรากฏเป็นสีที่เข้าสู่ตา หรือที่ตามองเห็น ตัวอย่างเช่น ถ้าสารดูดกลืนแสงสีม่วง ซึ่งมีความยาวคลื่น                                               450 nm แสงที่ตามองเห็นคือ สีเหลืองแกมเขียว การดูดกลืนแสงเกิดจากอิเล็กตรอนโดยเฉพาะในออร์บิทัล d นำไปใช้ในการเปลี่ยนแปลง                                  โยกย้ายตำแหน่งที่อยู่จากลักษณะหลฃนึ่งเป็นอีกลักษณะหนึ่ง หรือจากออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานหนึ่งไปสู่ออร์บิทัลที่มีระดับพลังงาน                                           สูงกว่าในการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะมีอิเล็กตรอนอยู่ในออร์บิทัล d ไม่เต็ม หรือไม่ครบ 10 การทีสีไม่ปรากฏสี แสดงว่าสารไม่ได้ดูดกลืนแสง                                ในช่วงที่ตามองเห็น ไปดูดกลืนแสงในช่วงความยาวอื่นที่ตารับไม่ได้ เช่น แสงอินฟราเรด หรือแสดงว่าสารนั้นมีอิเล็กตรอนอยู่เต็มในออร์บิทัล d                           หรือไม่มีเลย 4. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ถ้าสารประกอบใดมีธาตุแทรนซิชันเป็นองค์ประกอบ และธาตุเหล่านี้อยู่ในสภาพที่มีเลขออกซิเดชัน                                   ค่าที่ไม่เสถียร สารประกอบนั้นจะเกิดการเปลี่ยนแปลง คือ เกิดปฏิกิริยาทำให้ธาตุแทรนซิชันนั้นมีเลขออกซิเดชันที่เสถียร เช่น Mn ใน KMnO4                               มีเลขออกซิเดชัน +7 แต่เลขออกซิเดชันที่เสถียรของ Mn คือ +2 สารนี้จึงถูกรีดิวซ์ได้ง่าย หรือเป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดี เพื่อให้มีเลขออกซิเดชันเป็น                              +2 หรือโครเมตไอออน (CrO42-) และไดโครเมตไอออน (Cr2O72-) เลขออกซิเดชันของ Cr เป็น +6 แต่ค่าที่เสถียรคือ +3 ส่วนสารประกอบ                                          ของ Fe ที่มีเลขออกซิเดชัน +2 เช่น FeSO4 ถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย หรือเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดี เพื่อให้มีเลขออกซิเดชันเป็น +3 ซึ่งเป็นค่าที่เสถียร 5. นำไฟฟ้า และนำความร้อนได้ดี

ตารางที่ 8.2 ค่าแมกเนติกโมเมนต์ของโลหะแทรนซิชันในสารละลาย

ตารางที่ 8.3 แสดงสีของไอออนบวกของโลหะแทรนซิชันที่เกิดไอออนกับโมเลกุลของน้ำ    (ตัวเลขในวงเล็บ คือ จำนวนอิเล็กตรอนในออรืบิทัล d) สีที่ปรากฏ ไอออนบวก สีที่ถูกดูดกลืน ความยาวคลื่นของสี ที่ถูกดูดกลืน (nm) ไม่มีสี แดง ม่วง น้ำเงิน Sc3+(0), Cu+(10), Zn2+(10) Mn2+(5), Co2+(7) V2+(3), Cr3+(3), Mn3+(4) Cr2+(4), Cr3+(6), Cu2+(9) IR น้ำเงินแกมเขียว

เหลืองแกมเขียว

เหลือง 800-106 490-500 560-580 580-600 2. เลขออกซิเดชัน                 โครงแบบอิเล็กตรอนเป็นสิ่งสำคัญในการใช้ศึกษาปฏิกิริยาเคมีของธาตุ เพราะเป็นตัวกำหนดสมบัติทางกายภาพ                                                          และทางเคมีของธาตุ สำหรับธาตุแทรนซิชันพวกกลุ่ม d อิเล็กตรอนในออร์บิทัล d และ s ในระดับพลังงานสูงสุดจะมีเกี่ยว                                                                ข้องในปฏิกิริยาเคมี ดังนั้น อะตอมของธาตุที่มีจำนวนอิเล็กตรอนก่อนในออร์บิทัล d และ s เข้าไปเกี่ยวข้องในปฏิกิริยาเคมีไม่เท่ากัน                                                จึงมีสมบัติไม่เหมือนกัน การที่อิเล็กตรอนในออร์บิทัล d มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเกิดพันธะเคมี จึงทำให้ธาตุแทรนซิชันแต่ละธาตุมี                                                เลขออกซิเดชันได้หลายค่า ดังตารางที่ 8.4  ตารางที่ 8.4 เลขออกซิเดชันของธาตุแทรนซิชันชุดที่ 1 (ธาตุที่มีเลขอะตอม 21-25) ธาตุ เลขออกซิเดชัน สมบัติ Sc +2 +3 ไม่ปรากฏว่ามี มีเลขออกซิเดชันค่านี้เพียงค่าเดียว, Sc รีดิวซ์ H2O เป็น H2(g) Ti +2 +4 ไม่เสถียรใน H2O, รีดิวซ์ H2O, เตรียมโดยรีดิวซ์ Ti(IV) ด้วย Zn เสถียรที่สุด V +1 +2 +3 +4 +5 ไม่ค่อยพบ ถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย เสถียร เสถียรที่สุด ณ ภาวะปกติ เป็นตัวออกซิไดซ์ปานกลาง เช่น V2O5 Cr +2 +3 +6 ถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย เสถียรที่สุด เป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดี เช่น CrO42- และ Cr2O72- Mn +2 +3 +4 +6 +7 เสถียรที่สุด เสถียรในไอออนเชิงซ้อน เป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดี เช่น MnO2 เสถียรในสารละลายเบสเท่านั่น เช่น MnO42- เป็นตัวออกซิไดซ์อย่างแรง เช่น MnO4 - Fe +2 +3 +4 +6 เสถียรแต่ถูกออกซิไดซ์เป็น +3 ได้ง่าย เสถียรที่สุด ไม่ค่อยพบ ไม่ค่อยพบ Co +2 +3 เสถียรที่สุดใน H2O ออกซิไดซ์ H2O ได้ และเสถียรในไอออนเชิงซ้อน Ni +2 +3 เสถียรที่สุด ไม่ค่อยพบ, เป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดีมาก  ตารางที่ 8.4 เลขออกซิเดชันของธาตุแทรนซิชันชุดที่ 1 (ต่อ) ธาตุ เลขออกซิเดชัน สมบัติ Cu +1 +2 Cu+ ถูกออกซิไดซ์และรีดิวซ์ใน H2O      2Cu+   ®  Cu2+  + Cu เสถียรในไอออนเชิงซ้อน เสถียรที่สุดใน H2O Zn +2 มีเลขออกซิเดชันค่านี้เพียงค่าเดียว

ข้อสังเกตเกี่ยวกับเลขออกซิเดชันของธาตุแทรนซิชันชุดที่ 1

1. ทุกธาตุ ยกเว้น Sc ที่มีเลขออกซิเดชันหลายค่า จะมีค่าที่เป็น +2 อยู่ด้วยค่าหนึ่งที่เป็นดังนี้ เพราะต้องใช้อิเล็กตรอนในออร์บิทัล 4s ซึ่งมีอยู่ 2 อิเล็กตรอน และเป็นอิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานนอกสุดออกไปเสียก่อน ดังนั้น เลขออกซิเดชันค่านี้เกิดจากการสูญเสียอิเล็กตรอนใน 4s นั่นเอง ยกเว้น Cr และ Cu ซึ่งมีอิเล็กตรอนใน 4s เพียง 1 อิเล็กตรอน จึงต้องใช้อิเล็กตรอนจาก 3d ด้วยอีก 1 อิเล็กตรอน เพื่อให้มีเลขออกซิเดชันเป็น +2                          2. จำนวน 5 ธาตุแรกของชุดนี้ มีเลขออกซิเดชันค่าที่สูงสุดตรงกับเลขของหมู่นั้น เช่น เลขออกซิเดชันสูงสุดของ V คือ +5 ธาตุนี้อยู่ในหมู่ VB และเลขออกซิเดชันสูงสุดของ Mn คือ +7 ธาตุนี้อยู่ในหมู่ VIIB เป็นต้น                 เลขออกซิเดชันของเลขแทรนซิชันชุดที่ 2 และ 3 แสดงไว้ในตารางที่ 8.5 และ 8.6 ตามลำดับ  ตารางที่ 8.5 แสดงเลขออกซิเดชันของเลขแทรนซิชันชุดที่ 2(เลขออกซิเดชันที่สามัญ คือ ค่าที่ขีดเส้นใต้) เลขเชิงอะตอม ธาตุ เลขออกซิเดชัน 39 40 41 42 43 44 46 47 48 Y Zr Nb Mo Tc Ru Pd Ag Cd +3 +2, +3, +4 +2, +3, +4, +5 +2, +3, +4, +5, +6, +8 +2, +3, +4, +5, +6, +7 +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8 +2, +3, +4 +1, +2, +3 +2

ตารางที่ 8.6 แสดงเลขออกซิเดชันของเลขแทรนซิชันชุดที่ 3

(เลขออกซิเดชันที่สามัญ คือ ค่าที่ขีดเส้นใต้) เลขเชิงอะตอม ธาตุ เลขออกซิเดชัน 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg +3 +3, +4 +2, +3, +4, +5 +2, +3, +4, +5, +6 +3, +4, +5, +6, +7 +2, +3, +4, +5, +6, +8 +1, +2, +3, +4, +5, +6 +2, +3, +4, +5, +6 +1, +3 +1, +2 จากตารางธาตุ Hg ซึ่งมีโครงสร้างโครงแบอิเล็กตรอนป็น [Xe] 4f14  5d10  6s2 พบว่า Hg มีเลขออกวิเดชันเป็น +1 และ +2                                              การที่ Hg มีเลขออกซิเดชันเป็น +1 แสดงว่ามีการสูญเสียอิเล็กตรอนเพียง 1 อิเล็กตรอนจากระดับพลังงานย่อย 6s และมีอิเล็กตรอน                                            เหลืออยู่ 1 อิเล็กตรอน ซึ่งนับว่าเป็นอิเล็กตรอนเดี่ยว Hg+ จึงน่าจะมีสมบัติเป็นพาราแมกเนติก แต่จากการทดลองพบว่าเป็นไดอะแมกเนติก                           อธิบายได้จากข้อมูลที่ได้จากการทดลองพบว่าสารประกอบที่มี Hg+ เป็นองค์ประกอบอยู่ในรูปของไดเมอร์  กล่าวคือ สองโมเลกุลรวมเข้า                                ด้วยกันเป็นโมเลกุลเดียว เช่น Hg2Cl2 เกิดจาก HgCl สองโมเลกุลรวมกัน ดังนั้น Hg+ สองไอออนรวมกันอยู่ในรูปของ Hg22+ แสดงว่าอิเล็ก                                ตรอนเดี่ยวในโมเลกุล s ของแต่ละระดับพลังงานย่อย 6s รวมเข้าด้วยกันเป็นคู่ ทำให้ไม่มีอิเล็กตรอนเดี่ยว จึงมีสมบัติเป็นไดอะแมกเนติก 3 รัศมีของอะตอม ขนาดของอะตอมของธาตุแทรนซิชันลดลงจากซ้ายไปขวาในคาบเดียวกันของธาตุทำนองเดียวกันกับธาตุทั่วไป เพียงแต่การเพิ่มขึ้น หรือลดลงของขนาดอะตอมมีไม่มากนัก กล่าวคือ อะตอมมีขนาดใกล้เคียงกัน แม้ว่าอะตอมที่มีเลขเชิงอะตอมสูงขึ้น ซึ่งหมายถึงจำนวนโปรตอนจะเพิ่มมากขึ้นด้วย ขนาดอะตอมก็ลดลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ทั้งนี้ เป็นเพราะอะตอมที่เพิ่มขึ้นถูกกำบัง หรือถูกผลักโดยอิเล็กตรอนที่อยู่ถัดเข้าไป ทำให้การดึงดูดกับนิวเคลียสเป็นไปได้ไม่ดีเท่าที่ควร รัศมีของอะตอมของาตุแทรนซิชัน ดังแสดงตามตารางที่ 8.7 ตารางที่ 8.7 รัศมีอะตอมธาตุแทรนซิซัน ชุดที่ ธาตุและรัศมีอะตอม (A°) 1 Sc 1.60 Ti 1.46 V 1.31 Cr 1.25 Mn 1.29 Fe 1.36 Co 1.25 Ni 1.24 Cu 1.28 Zn 1.33 2 Y 1.80 Zr 1.57 Nb 1.41 Mo 1.36 Tc 1.30 Ru 1.33 Rh 1.34 Pd 1.38 Ag 1.44 Cd 1.49 3 La 1.88 Hf 1.57 Ta 1.43 W 1.37 Re 1.37 Os 1.34 Ir 1.35 Pt 1.38 Au 1.44 Hg 1.4 4. พลังงานการแตกตัวเป็นไอออน                 พลังงานการแตกตัวเป็นไอออน หรือพลังงานไอออไนเซชัน (ionization energy) ของธาตุแทรนซิชัน สัมพันธ์กับขนาดของอะตอม ถ้าอะตอมมีขนาดเล็กลง พลังงานไอออนไนเซชันจะเพิ่มขึ้น แต่ถ้าอะตอมมีขนาดเพิ่มขึ้น พลังงานไอออไนเซชันจะลดลง สำหรับธาตุเรพรีเซนเตตีฟ ค่านี้จะลดลงจากบนลงล่าง เมื่อเปรียบเทียบภายในคาบเดียวกัน แต่ธาตุแทรนซิชันการเพิ่มขึ้น หรือลดลงไม่มาก  เนื่องจากขนาดอะตอมแตกต่างกันเพียงเล็กน้อย ดังตารางที่ 8.8 ตารางที่ 8.8 แสดงพลังงานไอออนไนเซชันของธาตุแทรนซิชัน ชุดที่ ธาตุและรัศมีอะตอม (A°) 1 Sc 632 Ti 660 V 651 Cr 653 Mn 718 Fe 763 Co 760 Ni 737 Cu 746 Zn 907 2 Y 616 Zr 672 Nb 665 Mo 694 Tc 720 Ru 711 Rh 720 Pd 805 Ag 732 Cd 869 3 La 540 Hf 675 Ta 763 W 771 Re 761 Os 842 Ir 868 Pt 866 Au 891 Hg 1008 5. ธาตุแทรนซิชันหมู่ต่างๆ                 5.1 ธาตุหมู่ IIIB หรือธาตุตระกูลสแคนเดียม (scandium family)  (Sc, Y, la….Lu, Ac……Lr)                         สแคนเดียม มาจากคำว่า สแคนดิเนเวีย ซึ่งเป็นแหล่งค้นพบธาตุส่วนใหญ่ในหมู่นี้ ได้แก่ สแคนเดียม อิตเทรียม แลนทานัม                                     และอนุกรมแลนาไนด์ แอกทิเนียม และอนุกรมแอกทิไนด์                          ธาตุสแคนเดียม อิตเทรียม และแลนทานัม มีการจัดเวเลนซ์อิเล็กตรอนในแบบ (n-1) d1 ns2 ธาตุเหล่านี้เกิดไอออน +3                                             เท่านั้น โดยมีโครงแบบอิเล็กตรอนในแบบ (n-1) d1 ns2 ซึ่งไม่ควรแสดงสมบัติเหมือนไอออนของธาตุเรพรีเซนเตตีฟมากกว่า สารประกอบ                                ส่วนใหญ่ไม่มีสี สแคนเดียมมีสมบัติทั่วไปคล้ายอะลูมิเนียมมมาก เช่น ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำ Sc(H2O)3 หรือ Sc2O3.xH2O ไม่ละลายน้ำ                                     และมีสมบัติเป็นทั้งกรดและเบส (amphoteric) สำหรับอิตเทรียม และแลนทานัมมีสมบัติคล้ายกัน แต่ว่องไวต่อปฏิกิริยามากกว่าสแคนเดียม                 ธาตุในอนุกรมแลนทาไนด์มีสมบัติต่างไปจากพวกที่ได้กล่าวข้างต้น ธาตุพวกนี้มีอิเล็กตรอนใน 4f - ออร์บิทัลไม่เต็ม มีสมบัติทั่วไป                            เช่นเดียวกับโลหะแทรนซิชัน และมีความคล้ายคลึงกันมากดังจะเห็นได้จากค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน และรัศมีไอออน ซึ่งแสดงในตารางที่ 8.1                             ธาตุในอนุกรมนี้จะมีขนาดเล็กลงเป็นลำดับเมื่อเลขเชิงอะตอมสูงขึ้น และสามารถแสดงเลขออกซิเดชันได้หลายค่า เมื่อเกิดสารประกอบซึ่งรวม                            ทั้งสารประกอบเชิงซ้อนด้วย แต่เลขออกซิเดชันที่สำคัญ คือ +3 ในธรรมชาติธาตุเหล่านี้มักเกิดรวมๆ กัน เช่น แร่โมนาไซด์ (monozite) การแยก                        ธาตุเหล่านี้ออกจากกันให้บริสุทธิ์ทำได้ยาก ปกติใช้วิธีผ่านเรซินแลกเปลี่ยนไอออน (ion exchange resin) ในสภาวะที่เหมาะสม โดยทั่วไปแล้ว                            ธาตุพวกนี้มีอยู่บนผิวโลกในปริมาณค่อนข้างน้อย จึงจัดเป็นธาตุที่หายาก                 ธาตุในอนุกรมแอกทิไนด์ทุกธาตุเป็นธาตุกัมมันตรังสี และมีหลายธาตุที่ไม่พบในธรรมชาติ แต่สร้างขึ้นได้ ธาตุเหล่านี้แสดงเลขออกซิเดชัน                    ได้หลายค่าเช่นเดียวกัน                 5.2. ธาตุหมู่ IVB หรือธาตุตระกูลไทเทเนียม (Ti, Zr, Hf)                 ธาตุหมู่นี้ประกอบด้วยธาตุไทเทเนียม เซอร์โคเนียม และแฮฟเนียม สำหรับสองธาตุแรกนั้นอาจมีเลขออกซิเดชันได้ทั้ง +2, +3 และ +4 แต่แฮฟเนียมมีได้เพียง +4 เท่านั้น ซึ่งก็เป็นไปตามแนวโน้มของเลขออกซิเดชันของธาตุแทรนซิชัน น่าสังเกตว่าในกรณีที่มีเลขออกซิเดชันเป็น +4 ก็แสดงว่าไม่มีอิเล็กตรอนใน d - ออร์บิทัลเลย เช่นเดียวกับ Sc (III) นั่นเอง สมบัติทั่วไปของธาตุหมู่นี้จะคล้ายของหมู่ IVA คือ มีลักษณะโคเวเลนซ์สูง บางสารประกอบอยู่เป็นโมเลกุลเดี่ยว เช่น TiCl4 บางสารประกอบก็อยู่เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่แบบโครงร่างตาข่าย เช่น TiO2                 ธาตุไทเทเนียมจัดป็นโลหะแทรนซิชันที่มีสมบัติของโลหะแทรนวิชันครบถ้วน กล่าวคือ มีลักษณะขาววาวคล้ายเงิน จุดหลอมเหลวและจุดเดือดเหลวสูง แข็ง เหนียว ดึงให้เป็นเส้นได้ เป็นโลหะแทรนซิชันที่มีความหนาแน่นต่ำที่สุด ส่วนมากใช้ทำชิ้นส่วนของเครื่องบินไอพ่น และถ้าผสมกับโลหะอื่นเล็กน้อย เช่น 5% Al และ Fe, Cr และ Mo อย่างละ 2% จะได้โลหะเจือที่ทนความร้อนดีมากขึ้น และใช้ประโยชน์ได้ดีกว่าโลหะเจือใดๆ ของอะลูมิเนียม ที่สภาวะปกติไทเทเนียมค่อนข้างเฉื่อยมาก ทนได้แม้แต่แก๊สคลอรีนแห้ง แต่ถ้าอุณหภูมิสูงมากๆ (สูงกว่า 500 °C) ก็จะสามารถทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับอโลหะได้สารประกอบโคเวเลนซ์ เช่น TiO และ TiCl2 เป็นต้น นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยากับไอน้ำให้แก๊สไฮโดรเจนได้ด้วย                     ด้วยเหตุนี้ การเตรียมธาตุไทเทเนียมจากสารประกอบจึงไม่สามารถใช้วิธีถลุงอย่างธรรมดาได้ในอุตสาหกรรมมักใช้วิธีรีดิวซ์ TiCl4 ด้วยแมกนีเซียมในบรรยากาศที่ไม่มีออกซิเจน                 Ti (II) เป็นตัวรีดิวซ์ที่แรงมาก สามารถรีดิวซ์น้ำแล้วได้แก๊สไฮโดรเจน Ti (III) ถ้าอยู่ในอากาศจะถูกออกซิไดซ์เป็น Ti (IV) ในธรรมชาติไทเทเนียมจะอยู่ในรูปออกไซด์ TiO2 เป็นส่วนใหญ่ เช่น แร่รูไทล                 เซอร์โคเนียม และแฮฟเนียม เป็นธาตุที่มีความคล้ายคลึงกันมากทั้งหมด (145 และ 144 pm ตามลำดับ) และสมบัติทางกายภาพและทางเคมี สารประกอบของาตุทั้งสองที่รู้จักกันมาก ได้แก่ ออกไซด์ สำหรับ ZrO2 นอกจากจะมีจุดหลอมเหลวสูงมาก (3100 K) แล้วยังมีสมบัติพิเศษ คือ เมื่อทำให้ร้อนมากๆ จะทนต่อกรด-เบส และมีสมบัติเชิงกลดีมาก ดังนั้นจึงนิยมใช้เป็นวัสดุทนไฟ โดยเฉพาะผิวภายในเตาเผาอุณหภูมิสูง ถ้าเปรียบเทียบกับ TiO2 จะพบว่า ZrO2 และ HfO2 เป็นเบสมากกว่า และละลายกรดได้ดีกว่า นอกจากนี้ ไอออน Zr 4+ และ Hf 4+ ยังไม่ค่อยถูกไอโดรไลส์มากเท่า Ti 4+ เมื่อละลายในกรด HF เข้มข้น จะได้ไอออนเชิงซ้อน [ZrF5] 2- และ [HfF6] 2- เช่นเดียวกับ Ti                 8.5.3 ธาตุหมู่ VB หรือธาตุตระกูลวาเนเดียม (V, Nb, Ta)                 ธาตุกลุ่มนี้ ได้แก่ วาเนเดียม ไนโอเบียม และแทนทาลัม ธาตุทุกตัวมีเลขออกซิเดชันหลายค่า คือ วาเนเดียม +2, +3, +4, +5 ส่วนไนโอเบียม และแทนทาลัมมีเฉพาะ +3 และ +5 เท่านั้นที่สำคัญ                 สมบัติทางเคมีของวาเนเดียมคล้ายกับของไทเทเนียม แต่มีปริมาณในธรรมชาติน้อยกว่าโลหะวาเนเดียมอาจเตรียมได้จากการรีดิวซ์ VCl4 ด้วยแมกนีเซียม หรือรีดิวซ์ V2O5 ด้วยอะลูมิเนียม ในธรรมชาติมักเกิดปนกับโลหะอื่น สินแร่ที่สำคัญได้แก่ พาโทรไนต์ (pattronite) ซึ่งเป็นพวกซัลไฟด์ที่ซับซ้อน วาเนดิไนต์ [vanadinite, Pb5(VO4)3] และคาร์โนไทต์ [carnotite, K(UO2VO4). 3/2 H2O]                 สำหรับคาร์โนไทต์มีความสำคัญในการผลิตยูเรเนียมมากกว่า แต่มีวาเนเดียมเป็นผลพลอยได้ สารประกอบของวาเนเดียมที่มีเลขออกซิเดชัน +5 มีสมบัติเป็นตัวออกซิไดส์ จะถูกรีดิวซ์ได้สารประกอบที่มีเลขออกซิเดชันต่ำลงเป็นค่าต่างๆ แล้วแต่ความแรงของตัวรีดิวซ์ที่ใช้ตัวรีดิวซ์ที่ค่อนข้างอ่อน เช่น SO2, Fe2+,Sn2+ , C2O42- และ I- จะรีดิวซ์ V (V) ให้เป็น V(V)                 ออกไซด์ VO2 เป็นได้ทั้งกรดและเบส ทำปฏิกิริยากับด่างหลอมเหลว จะได้ไอออนลบต่างๆ เช่น VO32- และ VO44- เป็นต้น ถ้าให้ทำปฏิกิริยากับกรด จะได้สารละลายสีน้ำเงินของ VO2+ สารประกอบเฮไลด์ของ V(IV) ได้แก่ VF4,VCl4,VBr4 และ VI4 เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียร                                 ถ้ารีดิวซ์ V(V) ด้วยตัวรีดิวซ์ที่แรงขึ้น เช่น H2 , CO จะได้ V(III) สำหรับ V O  เป็นออกไซด์เบส ทำปฏิกิริยากับกรดได้สารละลายสีเขียวของ [V(H2O)6]3+                 สารประกอบ V (II) เป็นตัวรีดิวซ์ที่แรงมาก VO เมื่อละลายในกรดจะได้สารละลายสีม่วงอ่อน หรือสีของ [V(H2O)6]3+ ซึ่งสามารถรีดิวซ์น้ำได้อย่างช้าๆ                 การเปลี่ยนเลขออกซิเดชันต่างๆ ของวาเนเดียมสามารถติดตามได้โดยปฏิกิริยาของวาเนเดียม (+5) กับ Zn /HCl และให้ความร้อนในภาชนะปิดจะเห็นสีของสารละลายเปลี่ยนเป็นสีนำเงิน (+4) เขียว (+3) ม่วง (+2) ตามลำดับ ทั้งนี้เป็นไปตามลำดับของค่า E0 (ในสารละลายกรด)                                ประโยชน์ของวาเนเดียม ส่วนมากใช้ผสมเหล็กเป็นโลหะเจือเพื่อเพิ่มสมบัติในการดึงเป็นเส้นได้ดีขึ้น                 ไนโอเบียม และแทนทาลัมทั้งสองธาตุนี้มีสมบัติทั่วไปคล้ายคลึงกันมาก มักจะเกิดด้วยกันในธรรมชาติและแยกจากกันได้ยาก ทำให้เป็นโลหะบริสุทธิ์ยากมาก มีสิ่งที่น่าสนใจคล้ายกัลเซอร์โคเนียมแบะแฮฟเนียม กล่าวคือ การนำไฟฟ้าของไนโอเบียมสูงขึ้นมาก เมื่ออุณหภูมิต่ำลง และในที่สุดจะกลายเป็นตัวนำยวดยิ่ง (superconductor) เมื่ออุณหภูมิต่ำธาตุทั้งสองนี้มีปะปนอยู่เป็นจำนวนพอสมควรในแร่ดีบุก                 5.4 ธาตุหมู่ VIB หรือธาตุตระกูลโครเนียม (Cr,Mo,W)                 ธาตูหมู่นี้ได้แก่ โครเนียม โมลิบดีนัม และทังสเตน (วุลแฟรม, Wolfram) มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงมาก สมบัติทางเคมีของโครเนียมคล้ายของวาเนเดียม เพียงแต่ทำให้บริสุทธิ์ยากกว่าวาเนเดียม ประโยชน์สำคัญของโครเมียม คือ ใช้เคลือบผิวโลหะ เพื่อป้องกันการผุกร่อนและเพื่อความสวยงาม ทั้งนี้เนื่องจากผิวของสิ่งที่เคลือบแล้วจะเป็นมันวาวและค่อนข้างเฉื่อยค่อปฏิกิริยา ความจริงโครเมียมสามารถถูกออกซิไดส์ด้วยออกซิเจนในอากาศกลายเป็นออกไซด์ได้หลายชนิด แต่ที่พบมากที่สุดคือ Cr2O3  ปฏิกิริยาการเกิดออกไซด์ของโครเมียมสามารถเกิด ได้สมบูรณ์ถ้าเป็นผงละเอียด แต่ถ้าอยู่เป็นก้อนหรือเป็นแผ่นจะเกิดออกไซด์เฉพาะผิวนอก (protective oxide film) เท่านั้น                 ในธรรมชาติ โครเมียมมักอยู่ในรูปของออกไซด์ผสม แร่ที่สำคัญ คือ โครไมต์ (chromite, FeO,Cr2O3) การผลิตอาจทำได้โดยรีดิวซ์แร่ด้วยคาร์บอนในเตาไฟฟ้าจะได้โลหะเจื่อเหล็กกับโครเมียมที่เรียกว่า เฟร์โรโครม (ferrochrome)                                                                  โลหะเจือนี้ใช้ผสมในเหล็กกล้าทำให้มีคุณสมบัติทนทานและแข็งแรงขึ้น ถ้าต้องการโลหะบริสุทธิ์อาจทำได้โดยนำแร่ดังกล่าวมาเผากับ K2CO3 ในอากาศ จะได้ K2CrO4 ซึ่งละลายน้ำจึงแยกออกจาก FeO ได้ นำ K2CrO4  มาตกผลึกเพื่อให้ได้สารบริสุทธิ์ จากนั้นจึงรีดิวซ์ด้วยคาร์บอน และด้วยอะลูมิเนียม ดังนี้                 สารประกอบของ Cr (II) เป็นตัวรีดิวซ์ที่แรงมาก สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้ Cr(III) ทันที ปฏิกิริยานี้ใช้ประโยชน์ในการขจัดออกซิเจนออกจากแก๊สชนิดต่างๆ ที่ผสมกันอยู่ Cr (II) เมื่ออยู่ในน้ำจะอยู่ในรูปสารประกอบ [Cr(H2O)6]2+ มีสีน้ำเงิน และจะถูกออกซิไดส์กลับเป็น Cr (III) ซึ่งมีสีเขียวทันทีที่สัมผัสออกซิเจนในอากาศ ดังนี้                 Cr (III) ถือได้ว่าเป็นสภาวะที่เสถียรที่สุดในกลุ่มของโครเมียม ปกติไม่เป็นทั้งตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดส์ สารประกอบส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ดี ยกเว้นออกไซด์ และไฮดรอกไซด์ Cr2O3  มีสีเขียวเตรียมได้โดยการเผา (NH4)2 Cr2O7 ซึ่งสลายตัว                  โมลิบดีนัม และทังสเตนธาตุทั้งสองนี้มีสมบัติคล้ายคลึงกันมาก อาจเตรียมได้โดยการรีดิวซ์ของธาตุทั้งสองด้วยไฮโดรเจน ซึ่งจะได้โลหะบริสุทธิ์ในสภาพที่เป็นผงใช้ประโยชน์ในการทำชิ้นส่วนของเครื่องมือที่ใช้งานในอุณหภูมิสูง เช่น หลอดรังสีเอกซ์ เส้นลวดในหลอดไฟฟ้า (tungsten wire) เมื่อเจือดมลิบดีนัมลงในเหล็กจะทำให้เหล็กกล้าขึ้น ส่วนทังสเตนจะช่วยทำให้เหล็กกล้ามีความแข็งตัวอยู่ในช่วงอุณหภูมิกว้างขึ้นกว่าเดิม                 โมลิบนัม และทังสเตนมักเกิดสารประกอบโดยมีเลขออกซเดชันสูงๆ เช่น +4 ,+5 , +6 ที่สำคัญคือ +6  MO(VI)  และ W(VI) ไม่เป็นตัวออกซิไดส์ที่แรงเหมือน Cr (VI) ออกไซด์มีสมบัติเป็นกรดเมื่อละลายในเบสจะให้กลุ่มของไอออนลบ เช่น             [Mo7O24]6- ,                 [HW6O21]5-                 5.5 ธาตุหมู่ VIIB หรือธาตุตระกูลแมงกานีส (Mn, Tc , Re)                 ธาตุหมู่นี้ได้แก่ แมงกานีส เทคนีเชียม และรีเนียม สำหรับแมงกานีสมีสมบัติทั่วไปคล้ายเหล็กแต่แข็งกว่าและเปราะกว่า ทนความร้อนได้ไม่เท่าเหล็ก ละลายน้ำได้สารละลายกรดเจือจางที่เป็นตัวออกซิไดส์ และไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยากับธาตุต่างๆ แต่ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นจะทำปฏิกิริยารุนแรงอาจถึงขั้นลุกไหม้ เช่น การเกิด MnCl2 , Mn3N2 ความว่องไวต่อปฏิกิริยาของแมงกานีสส่วนหนึ่งอธิบายได้จากธาตุนี้ไม่มีออกไซด์เคลือบอยู่ที่ผิวเหมือนโลหะแทรนซิชันอื่นบางธาตุ                 แมงกานีสมีปริมาณค่อนข้างมาก ในบรรดาโลหะหนักด้วยกันแมงกานีสมีามกเป็นที่สองรองจากเหล็ก และมักจะพบในรูปของออกไซด์ เช่น Mno2 , Mn3O4 การแยกเป็นโลหะทำได้โดยเผาออกไซด์แล้วรีดิวซ์ด้วยอะลูมิเนียม ดังนี้                 แมงกานีสสามารถเกิดสารประกอบโดยมีเลขออกซิเดชันตั้งแต่ +2 จนถึง +7 แต่ที่สำคัญจะมี +2 , +4 และ +7 โดยทั่วไป Mn (II) เสถียรที่สุด และปกติไอออน MnO4- เมื่อถูกรีดิวซ์ในสารละลายจะให้ไอออน Mn2+  เท่านั้น ดังนี้                 การที่สารประกอบของ Mn (II) เสถียรมากอาจเนื่องมาจากการที่ Mn มีการจัดเวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบ 3d54s2 ถ้าเสียไป 2 อิเล็กตรอนจะกลายเป็น 3d5 ซึ่งเป็นแบบบรรจุครึ่ง (half-filled configuration)                 Mn (III) ไม่ค่อยเสถียร สารประกอบออกไซด์ และสารเชิงซ้อนที่เสถียรบ้าง เช่น Mn2O2 (สีน้ำตาล) , [Mn(CN)6]3- และ [MnF6]3- เป็นต้น                 สารประกอบ Mn (IV) มักไม่เสถียรโดยเฉพาะในสารละลายกรด ยกเว้น MnO2 ซึ่งเสถียรมากไม่ละลายในกรดเจือจางแต่ละลายในกรดที่เข็มข้นขึ้น เมื่อทำให้ร้อนจะถูกรีดิวซ์เป็น Mn(II) หรือ Mn(III) ดังนี้                 เทคนีเซียมเป็นธาตุที่สร้างขึ้น ไม่พบในธรรมชาติและเป็นธาตุกัมมันตรังสี เทคนีเชียมและรีเนียมมีความคล้ายคลึงกันมาก และมีสมบัติต่างจากแมงกานีส เทคนีเชียมมักเกิดสารประกอบที่มีเลขออกซิเดชัน +4 และ +7 ส่วนของรีเนียมมี +3 , +4 และ +7 สารประกอบที่สำคัญได้แก่ออกไซด์ของ Tc2O7 และ Re2O7 ซึ่งได้จากการเผาโลหะในอากาศ                 5.6 ธาตุหมู่ VII

                ธาตุในหมู่นี้ประกอบด้วยกลุ่มธาตุตามแนวนอน และแนวดิ่งในตารางธาตุดังนี้

เหล็ก                      (Fe)        โคบอลต์                (Co)       นิกเกิล                   (Ni) รูทีเนียม                (Ru)       โรเดียม                  (Rh)       แพลเลเดียม          (Pd) ออสเมียม              (Os)        อิริเดียม                                 (Ir)         แพลทินัม              (Pt)                 การจัดธาตุทั้งหมดนี้ไว้ในหมู่เดียวกันก็เนื่องจากพบว่า ธาตุที่เรียงกันตามแนวนอนมีสมบัติใกล้เคียงกันมากกว่าธาตุที่เรียงกันตามแนวดิ่ง กลุ่มธาตุนี้แบ่งกลุ่มย่อยได้ดังนี้ 1.             กลุ่มเหล็กหรือธาตุตระกูลเหล็ก (Iron family) ประกอบด้วยเหล็ก โคบอลต์ และนิกเกิล 2.             ธาตุตระกูลแพลทินัม (Platinum Family) ซึ่งหมายถึงธาตุที่หนักกว่าของหมู่ VII บางครั้งยังแบ่งเป็น 2.1      กลุ่มเบา (Light platinum triads) ได้แก่ รูทีเนียม โรเดียม และ แพลเลเดียม 2.2      กลุ่มหนัก (Heavy Platinum triads) ได้แก่ ออสเมียม อิริเมียม อิริเดียม และ แพลทินัม ธาตุตระกูลเหล็ก                 เหล็ก โคบอลต์ และนิกเกิล เป็นโลหะแข็ง มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง สารประกอบของธาตุเหล่านี้มักมีเลขออกซิเดชัน +2 และ +3 เป็นส่วนใหญ่ เหล็ก                 เหล็กถลุงได้จากสินแร่เหล็ก ซึ่งมีธาตุต่างๆ ประกอบอยู่ด้วย ดังนี้ คาร์บอน 4% , ซิลิคอน 2% , ฟอสฟอรัส และแมงกานีสประมาณ 1% และกำมะถันอีกเล็กน้อย ตัวอย่างโลหะเจือของเหล็กกล้า ดังตารางที่ 8.9 ตาราง 8.9 ตัวอย่างโลหะเจือในเหล็กกล้า ชื่อโลหะ ส่วนผสมโดยประมาณ (%) ประโยชน์ สมบัติพิเศษ 1. เหล็กกล้าปลอดสนิม (stainless steel) 73Fe, 18Cr,8Ni + C เครื่องตัดและเครื่องใช้หลายชนิด ทนต่อการกัดกร่อน 2. เหล็กกล้าทังสเตน (tungsten steel) 94Fe, 5W, + C ทำเครื่องตัดความเร็วสูง มีความแข็งสูงมาก 3. อินวาร์ (invar) 64Fe , 36Ni ทำลานนาฬิกา มีการขยายตัวต่ำมาก 4. เหล็กกล้าแมงกานีส (manganese steel) 86Fe, 13Mn, +C ทำลูกกลิ้งบดหิน มีความแข็งและเหนียว 5. เพอร์มัลลอย (permalloy) 78Ni, 21Fe, + C ทำแม่เหล็กไฟฟ้า ถูกเหนี่ยวนำให้เป็นแม่เหล็กได้รุนแรงมาก โดยกระแสไฟฟ้าและจะเสื่อมอย่างรวดเร็วเมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน                 เหล็กสามารถเกิดสารปประกอบกับอโลหะได้หลายชนิดเมื่อให้ความร้อนแต่ไม่ทำปฏิกิริยากัย ไนโตรเจน เมื่ออยู่ในสารละลายเหล็กมักอยู่ในรูปของ Fe2+ และ Fe3+ ปนกัน เนื่องจาก Fe (II) ถูกออกซิไดส์โดยอากาศได้ง่ายโดยเฉพาะในสภาวะเป็นกลางหรือเป็นเบส                 ทั้ง Fe (II) และ Fe(III) เกิดสารประกอบเชิงซ้อนมากมาย บางตัวให้สีเข้ม และมีประโยชน์ในงานวิเคราะห์ ตัวอย่างเช่น ใช้ K4 [Fe(CN6)] และ K3[Fe(CN6)] เพื่อวิเคราะห์ปริมาณของ Fe3+ และ Fe2+ ตามลำดับโดยอาศัยปฏิกิริยาต่อไปนี้ เคมีอินทรีย์ในปัจจุบันถือว่าสารที่ได้จากปฏิกิริยาทั้งสองนี้ความจริงเป็นสารเดียวกัน และเขียนรวมก้นได้เป็น KFe [Fe(CN)6] ซึ่งต่อมาพบว่าสารนี้มีโครงสร้างเป็น Fe4[Fe(Cn)6]3.xH2O, x = 14 ถึง 16                 แต่ถ้าสลับคู่ปฏิกิริยา คือให้ Fe2+  ทำปฏิกิริยากับ [Fe(CN)6]4 และ Fe3+ ทำปฏิกิริยากับ [Fe(CN)6]3- จะได้ตะกอนสีขาวและเขียวตามลำดับ ดังนี้ ในการวิเคราะห็เหล็กที่มีปริมาณน้อยจะใช้วิธีทำให้เหล็กเกิดสารเชิงซ้อนกับสารที่เหมาะสม เช่น ทำให้ Fe3+ รวมกับ SCN- และ Fe2+ รวมกับ 1 ,10 –phenanthroline (phen) จะได้สารละลายสีแดงเลือดนกและแดงส้มตามลำดับ ซึ่งสามารถวัดการดูดกลืนแสงได้โดยใช้เครื่องมือสเปกโทรโฟโตมิเตอร์                 โคบอล์                 เป็นโลหะที่มีสีขาวปนน้ำเงินเล็กน้อยเป็นสารประเภทเฟร์โรแมกเนติก มีความแข็ง และความแข็งแรง มากกว่าเหล็ก และค่อนข้างเฉื่อยต่อปฏิกิริยา แต่รวมตัวกับอโลหะได้บ้างเมื่อให้ความร้อนการถลุมออกมาเป็นโลหะบริสุทธิ์ค่อนข้างยุงยากจึงทำให้มีราคาแพง                 เมื่อเติมสารละลายแอมโมเนียหรือNaOH ลงในสารละลายที่มี CO2+ จะได้ตะกอนสีน้ำเงิน Co(OH)2 ซึ่งละลายได้ในเบสเข้มข้นกลายเป็น [Co(OH)4]2-และละลายในสารละลายแอมโมเนียได้เป็น [Co(OH)6]2+ ซึ่งเมื่อทิ้งไว้ในอากาศจะถูกออกซิไดส์ต่อไปเป็น [Co(NH3)6]3+ Co (II) มีความเสถียรมากในสภาวะปกติ แต่ถ้าอยู่ในสารประกอบเชิงซ้อนสภาวะ +3 มักจะเสถียรมากขึ้น ดังจะเห็นได้จากการเปรียบเทียบค่า E0 ดังต่อไปนี้                                      พบว่า [Co(NH3)6]4+ สามารถรีดิวซ์น้ำแล้วให้ไฮโดรเจนได้ แสดงว่าเป็นตัวรีดิวซ์ที่แรงมาก แต่ถ้าเป็น [Co(H2O)6]2+    จะเสถียรส่วน [Co(H2O)6]3+เป็นตัวออกซไดส์ที่แรงมาก                 นิกเกิล                 นิกเกิลเป็นอีกธาตุหนึ่งที่มีสมบัติเป็นสารแม่เหล็ก มีสีขาวคล้ายเงิน ในธรรมชาติมักเกิดในรูปของซัลไฟด์ NiS เช่น แร่มิลเลอไรต์ นอกจากนี้อาจเกิดร่วมกับสารหนู และพลวง เนื่องจากผิวของโลหะเมื่อถูกอากาศจะถูกเคลือบด้วยชั้นออกไซด์บางๆ จึงนิยมใช้เป็นอิเล็กโทรดที่ใช้งานในสภาวะเบส และเป็นโลหะเขือทนความร้อน เช่น ลวดนิโครม nichrome (Ni = 8% , Cr = 20% )                 สารประกอบของนิกเกิลส่วนใหญ่จะมีเลขออกซิเดชัน +2 เชน NiS , NiO และ NiCl.6H2O เป็นต้น สารประกอบเชิงซ้อนของนิกเกิลส่วนใหญ่จะมีเลขออกซิเดชัน +2 เช่นเดียวกับ เช่น [Ni(NH3)4]2+ ซึ่งเตรียมได้ดังนี้ ธาตุตระกูลแพลทินัม                 ธาตุกลุ่มนี้มีสมบัติคล้ายๆกัน มีจุดหลอมเหลว และจุดเดือดสูงมาก ซึ่งแสดงถึงความแข็งแรงของพันธะโลหะ และยังเป็นสาเหตุให้ธาตุเหล่านี้ไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยา เมื่อให้ความร้อนสูงขึ้นจะสลายตัวเป็นโลหะ ดังนั้น จึงพบโลหะพวกนี้ในรูปของธาตุอิสระในธรรมชาติอยู่บ้าง มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า แต่ที่สำคัญคือ +2 ถึง +4 เท่านั้น

ตารางที่ 8.10 สมบัติบางประการของกลุ่มธาตุแพลทินัม

สมบัติ Ru Rh Pd Os Ir Pt

เลขเชิงอะตอม

44 45 46 76 77 78 โครงแบบเวเลนซ์อิเล็กตรอน 4d75s1 4d85s1 4d10 5d66s2 5d9 5d96s1 พลังงานไอออไนเซชัน(Kj mol-1) 717 726 811 850 880 870 รัศมีอะตอม (pm) 124 125 125 126 126 129 จุดหลอมเหลว (0C) 2497 1977 1550 2697 2447 1770 จุดเดือด (0C) 3727 3727 3027 4227 4127 3827     ในสภาพที่เป็นโลหะ ธตุเหล่านี้มีลักษณะต่างกันบ้าง เช่น รูทีเนียม และออสเมียม มีสีเท่าแข็งมากแต่เปราะ โรเยมและอิริเดียมมีสีขาว สำหรับโรเดียมค่อนข้างอ่อน สามารถดึงเป็นเส้นได้ แพลเลเดียมมีประโยชน์ในงานเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่พื้อนผิว เช่น ใช้เป็นตัวเร่งในการทำปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของสารอินทรีย์บางชนิด ส่วนแพลทินัมมีสมบัติในหารนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดีมาก และเฉื่อยต่อปฏิกิริยา จึงนิยมใช้ทอิเล็กตรอนโทรดและอุปกรณ์ที่ทนความร้อนแต่ต้องระวังไม่นำไปใช้กับธาตุบางตัว เช่น กำมะถัน ฟอสฟอรัส สารหนู พลวง และตะกั่ว เพราะสามารถเกิดปฏิกิริยาได้ นแกจากนี้ยังให้ทำเครื่องประดับได้อย่างดี                  5.7 IB  หรือธาตุระกูลทองแดง (Cu , Ag, Au )                 ธาตุหมู่นี้ได้แก่ ทองแดง เน และทองคำ มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเปน (m- 1 ) d10 ns คล้ายโลหะแอลคาไล (หมู่ IA ) แต่มีสมบัติคล้ายกันเพียงเล็กน้อยเท่านั้น โดยธาตุเหล่านี้มีความหนาแน่น จุดหลอมเหลว จุดเดือดสูงกว่าและเป็นตัวนำที่ดีกว่าธาตุหมู่ IA มาก ค่าพลังงานไอออนไนเซชันค่อนขางสูง ศักย์รีดักชันเป็นบวกมาก                 สมบัติดังกล่างทำให้ธาตุตระกูลนี่ไม่ค่อยว่องไว้ต่อปฏิริยา ไม่ถูกออกซิไดส์ง่ายเหมือนโลหะแอลคาไล การที่ไม่ค่อยรวมตีวกับธาตุอื่น และมีผิวเป็นมันวาวทำให้เป็นที่นิยมใช้ในการทำเครื่องประดับ และทำเหรียญต่างๆ บางครั้งจึงเรียกว่า โลหะเงินตรา (coinage metal)                                 ทองแดง                 ทองแดงในธรรมชาติมีทั้งที่เป็นโลหะอิสระและเป็นสารประกอบ เช่น ซัลไฟต์ ของ CuFeS2 (copper pyrites) และ  Cu2S (chalcocite) เมื่อให้ความร้อนและรีดิวซ์จะได้โลหะทองแดงค่อนข้างง่ายดังนี้                 โลหะท่ได้ยังไม่บริสุทธิ์มักมีเหล็กปน ถ้าจะให้บริสุทธิ์ต้องใช้วิธีแยกสลายด้วยไฟฟ้า (electrolyisis) โดยให้แท่งทองแดงที่ไม่บริสุทธิ์ทำหน้าที่เป็นแอโนด ซึ่งจะค่อยๆ ละลายออกมาเป็นไอออน Cu2+ ในสารละลาย และจะไม่รับอิเล็กตรอนเป็นทองแดงบริสุทธิ์ที่แคโทด                 ในสารประกอบส่วนมากทองแดงจะมีเลขออกซิเดชัน +2 และ +1 สำหรับ Cu (III) นั้นไม่ค่อยเสถียรบ้าง เช่น KcuO2 และ K3CuF6 สารประกอบของ Cu (I) เมื่ออยู่ในสารละลายมักกลายเป็นโลหะทองแดงและ Cu (II) ทองแดงเป็นโลหะที่ใช้ประโยชน์ได้มาก เช่น ทำลวดนำไฟฟ้า ใช้ทำโลหะเจือ เช่น เจือกับนิกเกิบและสังกะสี (nickel silver) ใช้ทำเหรียญกษาปณ์ เจือกับสังกะสีได้ทองเหลือง เจือกับดีบุกได้บรอนซ์ เป็นต้น                 เงินและทองคำ                 เงินและทองคำจัดว่ามีอยู่ในปริมาณน้อยในโลก สารประกอบของธาตุทั้งสองนี้สามารถทำให้สลายตัวเป็นโลหะบรสุทธิ์ได้ง่าย เมื่อเทียบกับโลหะอื่นๆ เลขออกซิเดชันส่วนใหญ่ของเงินจะเป็น +1 ซึ่งอยูในสภาพที่เสถียร นอกจากนี่ก็มี +2 บ้างเล็กน้อย ส่วนทองคำที่มีเลขออกซิเดชัน +3 สามารถเกิดเป็นสารประกอบมากกว่า                 สีของสารประกอบหลายตัวของเงินจะคล้ำลงเมื่อถูกแสงเนื่องจากเกิดสารสลายตัวจากสมบัติดังกล่าวจึงนำมาใช้ในการถ่ายและล้างรูปขาว-ดำ สารที่นิยมใช้คือ AgBr ซึ่งนับเป็นสารประกอบของเงินที่นำมาใช้ประโยชน์มากที่สุด สรุปกระบาวนการถ่ายและล้างรูปได้เป็นขั้นตอน ดังนื้                 1. การถ่ายภาพ เมื่อแสงตกกระทบแผ่นฟิล์ม ซึ่งเคลือบด้วย AgBR จะทำให้ AgBr บางส่วนเปลี่ยนไปอยู่ที่สถานะกระตุ้น                                   2. การล้างฟิล์ม                 2.1 นำฟิล์มที่ถูกแสงแล้วมาทำปฏิกิริยากับตัวรีดิวซ์ที่เหมาะสา ซึ่งเรียกว่าสารทำให้เกิดภาพ (developer) เช่น hydroquinone และ metol เป็นต้น AgBr ที่สถานะกระตุ้นจะถูกรีดิวซืเป็นโลหะเงินเม็ดเล็กๆ ติดอยู่บนแผ่นฟิล์ม                           2.2 ฟิล์มเดียวกันนี้จะมีบางส่วนที่ไม่ถูกแสงและยังคงเป็น AgBr อยู่ ซึ่งจะล้างออกไปได้โดยทำให้เกิดไอออนเชิงซ้อนกับ S2O32-                                 สารละลายไทโอซับเฟตที่ใช้ในขั้นนี้เรียกว่า น้ำยาไฮโป ทำให้ได้ฟิล์มสีขาวดำตรงข้ามกัยที่เป็นจริง ส่วนที่มีสีดำคือส่วนที่เคยถูกแสง และในที่สุดจะกลายเป็นโลหะเงินเม็ดเล็กๆ ส่วนสีขาวหรือใสคือส่วนที่ไม่ถูกแสงซึ่ง AgBr ถูกล้างออกไปเหลือแต่แผ่นฟิล์มว่างๆ เรียกว่า ฟิล์มเนกาทิฟ                 ในการอัดรูปก็อาศัยกระบวนการทำนองเดียวกันเพียงแต่เปลี่ยนจากฟิล์มมาใช้กระดา(ษที่ฉายด้วย AgBr เมื่อให้แสงผ่านฟิล์มที่ล้างแล้วทะลุไปยังกระดาษดังกล่าวแล้วนำไป้ล้าง ส่วนที่เคยเป็นสีขาวในฟิล์มก็จะกลายเป็นสีดำในรูป และส่วนที่เคยเป็นสีขาวทำให้ได้ภาพขาวดำที่เหมือนของจริง                 สารประกอบของทองคำมีไม่มากนัก และเท่าที่มีมักจะเป็นสารประกอบซึ่งทองคำมีเลขออกซิเดชัน +3 ประโยชน์ของทองคำนอกจากจะใช้เครื่องประดับแล้วยังใช้เป็นกองทุนของชาติซึ่งแสดงถึงความมั่นคงทางเศรษฐกิจของประเทศ         5.8 ธาตุหมู่ IIB หรือธาตุตระกูลสังกะสี (Zn , Cd ,Hg)                 ธาตุหมู่นี้ได้แก่ สังกะสี แคดเมียม และปรอท ซึ่งมีเวเลนต์อิเล็กตรอนเป็น (n – 1) d10 ns2 สมบัติทั่วไปของธาตุทั้งสามต่างจากพวกโลหะแทรนซิชันอื่นๆ มาก และมีส่วนคล้ายกับธาตุเรพรีเซนเตติฟ ธาตุทั้งสามแสดงเลขออกซิเดชันสูงสุดเป็น +2 สำหรับปรอทมีเลขออกซิเดชัน +1 Hg (I) ไม่เป็นพาราแมกเนติก                 ธาตุตระกูลสังกะสีเตรียมได้ง่าย และใช้ ประโยชน์มาก สังกะสีและปรอทในธรรชาติมักอยู่ในรูปของซัลไฟด์ โดยสังกะสีเกิดร่วมกับเหล็กและตะกั่ว เช่น สฟาเลอไรต์ [sphalerite, (ZnFe)S] อยู่ร่วมกับกาลีนา [galena, PbS] ปรอทซัลไฟด์ (cimmabar , HgS)                 โลหะทั้งสามมีลักษณะขาว วาวคล้ายเงิน แต่สังกะสีและแคดเมียมจะข่นมัวลงเมื่อถูกอากาศทั้งนี้เพราะเกิดออกไซด์ที่ผิว (ZnO , CdO ) จึงใช้ประโยชน์ในการชุบโลหะเพื่อป้องกันสนิมใช้เจือโลหะอื่น เช่น ทองเหลืองซึ่งมีสังกะสีเจือ ส่วนปรอทใช้ทำเทอร์โมมิเตอร์ อิเล็กโทรดใช้เจือโลหะอื่น เช่น อะมับกัม (amalgam) และใช้เป็นสารสีในการผลิตสีแดง ที่มา: https://sites.google.com/site/smbatikhxngthatulaeasarprakxb/thatu-thae-rn-si-chan