第二十一章过渡元素（一）

《第二十一章过渡元素（一）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二十一章过渡元素（一）——概述概述——什么是过渡元素？有三种分法：第一种：认为指3~8副族的元素，8个竖行，25种元素；第二种：认为指3~1副族的元素，9个竖行，28种元素；第三种：认为指3~2副族的元素，10个竖行，31种元素。本书采用第一种分法。学习过渡元素要求掌握：1价电子结构与元素性质的关系；2掌握V、Ti、Cr、Mn、W单质和化合物的性质及用途；3掌握过渡元素的四大特征；4掌握Cr、Mn各种氧化态之间的反应情况。第一节通性一价电子层结构过渡元素价电子层结构为：(n-1)d1~9nS1~2既有未满的d轨道，最外层也仅有1~

2、2个e，同系列（同周期）最外电子层相同，总趋势从左到右d电子数增大，因此半径减小，核对最外层e吸引力增强，故金属性减弱。过渡元素价电子结构的特征：1最外层只有1~2个电子；2最后一个电子填充在d轨道上；3最后两个电子层未充满。过渡元素有多种氧化态，一般可由+2氧化态依次增加到与族数相等。二过渡元素的氧化态1同周期从左到右氧化态先逐渐升高，然后又逐渐降低；2绝大多数过渡元素中，同一元素的氧化数变化是连续的；（与主族不同：卤素1、3、5、7；氧族2、4、6）3同族从上到下高氧化态稳定性增强（与主族惰性电子对效应相反）；4除第三副族+3外

3、，其它族一般最低氧化数为2，最高氧化数等于族数。三原子半径和离子半径总的来说：过渡元素与同周期第1、2主族的元素相比，原子半径较小。由图可见：1过渡元素同周期隋Z增大而r减小，但变化很缓慢。2各族从上到下总的来说r增大，但二、三过渡系列原子、离子r相近，三过渡系列的Hf（铪）甚至比二过渡系列的Zr（锆）小，因镧系收缩。镧系收缩——镧系收缩——指镧系元素的原子半径和离子半径总的来说随Z增大而减小的现象。镧系收缩的结果：使镧系金属原子半径从La到Lu共缩小14.3Pm平均每种相邻元素间缩小约1Pm；+3氧化态离子半径：La+3Lu+3

4、共缩小21.3Pm,平均每种相邻离子缩小约1.5Pm，总体看半径缩小较大。镧系收缩的直接后果：（1）使第二过渡系的Y3+钇离子半径88Pm约等于Er3+铒离子的半径88.1Pm,使得钇常与镧系共存，成为稀土元素的一员。（2）使得镧系后面各族过渡元素与相应同族上面一个元素的原子半径和离子半径几乎相等。特别是：Zr(锆）和Hf（铪）；Nb（铌）和Ta（钽）；Mo和W.四过渡元素的主要性质及特征共同特征：（1）同周期从左到右随Z增大原子半径r减小，但变化缓慢；（2）大多数呈现多种氧化态，而且多为连续的；（3）大多数离子具有颜色；（4）离子

5、及某些中性原子易形成配合物。过渡元素的主要性质——11它们都是金属：因为最外层只有1~2个电子，易失；S电子、d电子都参加成键，键强，所以硬度大、密度大，熔、沸点高，传热、导电性能好，延、展性和机械加工性能好，易相互或与其它金属生成合金。过渡元素的主要性质-2、32很多过渡金属及其化合物具有顺磁性。因为具有未成对d电子.例如：Sc、Ti、V、Cr、Mn------3大部分过渡金属有较强还原能力，性质较活泼。0M2+/M为负。其中，最活泼的是第三副族。过渡元素从左到右金属性减弱，同族从上到下活泼性减弱。4过渡元素水合离子几乎都有颜色

6、—是其区别于其它元素的特征为什么过渡元素水合离子会呈现不同颜色?可用d~d跃迁解释。因为过渡金属离子d轨道一般不充满，（据晶体场理论）在配体水的影响下，d轨道将发生分裂，形成能量不同的两组，受到光照，不同d轨道上的e会产生d~d跃迁，d~d跃迁吸收的能量一般在可见光范围，所以过渡金属水合离子就呈现其互补色。5过渡金属容易形成配合物从原子价电子构型看：（n-1)d1~8nS1~2失e成为离子,有空的nS、nP轨道，还有部分空d轨道或全空d轨道，容易接受配体提供的孤e对，所以容易形成配合物。例如：常见配合物中—Cu2+、Fe2+,3+、

7、Co2+、Ni2+等离子配合物多。实际不仅离子，某些过渡金属的中性原子也可形成配合物。五氧化物酸碱性—规律与主族同过渡元素氧化物及对应水合物的酸碱性递变规律在3~7副族比较明显，而8副族变化规律不强。（1）同周期从左到右最高氧化物及对应水合物碱性减弱而酸性增强；同族从上到下相同氧化态氧化物及水合物碱性增强而酸性减弱。（2）同一元素不同氧化态的氧化物及水合物随氧化态增高酸性增强。（上述两规律与主族相同）第三节钛分族——钛在地壳中的丰度为0.45%,大大超过铜、锌、钙等普通元素的含量。主要矿物：金红石~TiO2、钛铁矿~FeTiO3因价

8、电子构型：(n-1)d2nS2所以钛的特征氧化态——+4，稳定，+4氧化态化合物主要以共价键结合。钛是“亲生物金属”——它可代替损坏的骨头而不影响整个机体，专门用于接假肢。钛还有以下优点：强度好，质轻，刚性强而弹性系数小（即不易变形）