第6章过渡金属元素.ppt

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1、第6章过渡金属元素6.1过度元素的通性6.2ⅣB～ⅥB族金属元素及其化合物6.3ⅦB，ⅧB族金属元素及其化合物6.4稀土金属及其应用本章教学要求了解过渡元素的通性本章教学要求掌握铬的化合物、锰的化合物的性质了解稀土金属的应用过渡元素(两种观点)：①周期表中d区元素（包括ⅢB～ⅧB）称为过渡元素。②周期表中d区元素和ds区元素（包括ⅢB～ⅧB、ⅠB、ⅡB共10列）统称为过渡元素。本教材中：过渡元素指d区和ds区，包括ⅢB～ⅧB、ⅠB、ⅡB共10列。由于这些元素内层的d能级正在填充，所以称为过渡元素。同周期过渡元素性质相近，因

2、此，把过渡元素分成三个系列。第四周期的过渡元素，称为第一过渡系；第五周期的过渡元素，称为第二过渡系；第六周期的过渡元素，称为第三过渡系。镧系和锕系称为内过渡元素（电子主要填充在更内层的f轨道上）。6.1过度元素的通性过渡元素原子的结构特点：随着核电荷的递增，电子依次填充在次外层的d轨道上，最外层只有1～2个电子；其价电子构型为：(n-1)d1~10ns1~2(例外Pd4d105s0)。由于过渡元素原子的结构特点，故有许多通性。6.1.1物理性质过渡金属的单质：显示典型的金属性质，有金属光泽、延展性、是热和电的良导体1.熔点

3、、沸点及硬度过渡金属：熔点、沸点高，硬度大，密度大，升华热大，金属性强的特点原因：较小的原子半径，有效核电荷较大，较高的价电子数，金属键强熔沸点高的金属主要集中在d区，尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB族的金属。同一周期从左到右依次升高，在ⅥB（(n-1)d5ns1）熔、沸点最高，ⅦB以后，熔、沸点逐渐降低，ⅡB已是低熔点金属。Hg的熔点最低（234.13K，即-39.020C）。熔沸点最高的是W（熔点3653K、沸点6200K）；硬度最大的是Cr（莫氏硬度为9）；密度最大的是Os（22.6×103kg·m-3）；熔点最低的是H

4、g（234.13K，即-39.020C）。2.水合离子的颜色（在晶体场的影响下，d轨道发生能级分裂）过渡金属的水合离子、含氧酸根离子和配离子常是有颜色的；主族金属的相应离子是无色的。离子有颜色的原因较复杂，常解释为：这些离子的d轨道有未成对电子，这些电子的基态和激发态的能量较接近，一般只要是可见光中的某些波长的光就可使电子激发，当d电子由基态跃迁到能量较高的激发态能级所需的能量在可见光范围内时，就会吸收一定范围的可见光，从而呈现出互补色可见光的颜色，而价电子层没有未成对d电子的离子大多是无色的。如：d0、d10等就比较稳定

5、，不易激发，这些离子一般无色，如Sc3+、Ag+、Zn2+等。6.1.2化学性质1.金属活泼性①同一过渡系金属：活泼性从左到期右逐渐减弱（ⅡB除外）。ⅢB是过渡元素中最活泼的金属。例如，Sc、Y、La在空气中能迅速被氧化，与水反应放出H2，活泼性接近于碱土金属。第一过渡系元素（Cu除外），在酸性溶液中，EθM+/M＞0（Cu除外），所以，这些金属能溶液于非氧化性稀酸，并能置换出H2。同时，EθM+/M从左到右逐渐升高，表明金属的还原性减弱。第二、三过渡系金属元素都有不活泼，与氧化性酸在加热时才有可能发生反应。②同一族的过渡

6、元素，除ⅢB外，其他各族元素活泼性都是自上而下降低。ⅣB：Ti+2HCl=TiCl2而Zr、Hf仅能溶液于王水及氢氟酸。一般认为是由于同族元素自上而而下，原子半径增加不大，，核电荷数却增加较多，故对电子吸引力增强，所以第二、三过渡系元素的活泼性急剧下降。2.多种氧化数过渡元素有多种氧化态。因为它们除最外层的s电子可以作为价电子外，次外层的d电子也可部分或全部作为价电子参加成键，形成多种氧化态。在形成低氧化态（+1、+2、+3）化合物时，一般以离子键相结合。它们在水溶液中，容易形成组成确定的水合离子。当形成高氧化态（+4或+

7、4以上）化合物时，则以极性共价键相结合。同一过渡系金属元素：氧化数从左到期右，随着核电荷的增加，最高氧化数先是逐渐升高，经过ⅦB和ⅧB，随后氧化数又逐渐变低，最后与ⅠB铜族元素的低氧化态衔接。原因可能是：第一过渡系元素随着核电荷的增加，未配对的d亚层电子数目也依次增加，所以最高氧化数先是逐渐升高；当3d亚层电子数目达到5或超过5时，未配对的d亚层电子数目又逐渐减少，同时核电荷又依次增加，而原子半径则逐渐减小，d亚层电子更难失去，因此最高氧化数逐渐降低。3.易形成配合物过渡元素有很强的形成配合物的倾向，不仅能形成简单的配合物

8、和螯合物，还可以形成多核配合物、羰基配合物等。主要原因有：1、过渡元素的离子（原子）有能级相近的9价电子轨道，包括一个ns轨道，3个np轨道，5个（n-1）d轨道，这些能级相近的轨道易形成一组杂化轨道，来接受配位体提供的孤对电子，形成较稳定的配位键。2、过渡元素的电负性比p区元素小，半径比s区小，极化能