第十八章 过渡元素(i)(

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1、第十八章　过渡元素（I）Chapter18　TheTransitionElements（I）引言（Introduction）一、Definition：具有部分充填d或f壳层电子的元素。它包括第四、五、六周期从ⅢB到Ⅷ族的元素，共有8个直列，这些元素都是金属元素，也称为过渡金属。人们也常将铜分族看作过渡元素，这是由于Cu2+具有3d9，Au3+具有5d8，且性质也与过渡元素十分相似的缘故。二、Elements’Symbol:三、ValenceOrbital(n-1)d、ns、np共九个轨道四、OxidationState：　1．过渡元素都有可变氧化态，2．+2氧化态几乎为所有过

2、渡元素的特征氧化态，3．绝大部分过渡元素的最高氧化态等于其族数：Sc2O3、CrO3、Mn2O7，4．随着原子序数的增加其高价氧化态越来越稳定：如未发现FeO4，而发现OsO4。其Df=-302kJ·mol-1五、CoordinationCapacity：过渡元素有很强的配位能力，因为有空的价轨道，与配位原子形成σ配键；又有富的d电子，可与配体的π*反键轨道或nd空轨道形成反馈π键。§18-1　钛分族TheTitaniumSubgroup包括：Titanium(Ti)Zirconium(Zr)Hafnium(Ha)Rutherfordium(Rf)Valenceelectro

3、nconfiguration：(n-1)d2ns2一、GeneralProperties　1．Radius：从到是增大的，而和是相似的，这是由于镧系收缩造成的，使、分离困难，只能采取离子交换（ionexchange）法或溶剂萃取（solventextraction）法来分离它们。2．Firstionizationenergy(I1)：从--稍微有点升高。2683．Oxidationnumber+2,+3,+4+4+4、、、从单质形成化合物必须要断开单质的键能，同时伴随原子之间的相互作用形成化合物所释放的能量。金属的原子化所需能量比非金属的键能大得多，在形成MF2、MF3、MF

4、4的过程中，同一种金属所需要的原子化能是相同，而反应放出的能量从MF2到MF4是增大的。对于原子序数大的过渡元素，原子化能是增大的，所以Zr、Hf应形成最高氧化态的化合物而得以稳定。　4．Coordinationnumber：Ti：4，6Zr、Hf：7，85．Occurrenceinnature：金红石(rutile)：TiO2，钛铁矿(ilmenite)：FeTiO3钙铁矿(perovskite)：CaTiO3二、TheSimpleSubstances　1．Physicalproperties：银白色金属，为轻金属，、为高熔点的重金属2．Chemicalproperties

5、：(1)在室温下，Ti表面有一层致密的保护层，抗腐蚀、抗海水，所以钛可用于航海和航空制造业上(2)在高温下，活性显著增强　　　(3)与酸反应：a．与热的盐酸反应：2Ti(s)+6H+(g)+12H2O(l)2[Ti(H2O)6]3+(aq)+3H2(g)b．与或含离子的酸反应：M(s)+6HF(aq)2H+(aq)+(aq)+2H2(g)(M=Ti、Zr、Hf)3M(s)+4HNO3(aq)+18HF(aq)3H2[MF6](aq)+4NO(g)+8H2O(l)Explanation：，，而，即，所以与反应，生成，而与HF或含离子的酸反应，生成。　3．Preparation:

6、由于Ti、Zr和Hf在高温时化学性质很活泼，所以制备纯态很困难(magnesiothermicreaction)(sodiothermicreaction)提纯：Ti(粗)+2I2(s)TiI4(s)TiI4(g)Ti(s)+2I2(g)三、TheirCompounds　1．[+4]O.S.(1)TiO2钛白：用作高级颜料和皮革、塑料的添加剂a．properties：难溶于水和稀酸，但可溶于浓H2SO4268，TiO2·nH2O　　　TiO2·nH2O　　　　　α型钛酸（可溶于酸、碱）　　β型钛酸（不溶于酸、碱）　　　其α型钛酸的反应活性大于型钛酸b．preparation：

7、干法：TiO2(金红石)+2Cl2+2CTiCl4↑+2CO↑TiCl4+O2TiO2+2Cl2在此制备过程中，Cl2可循环使用。湿法(硫酸法)：TiOSO4水解：TiOSO4+H2OTiO2·nH2O+H2SO4促进水解的方法有：稀释水解、加碱水解、加热水解等。c．Ti(IV)含量的测定：（用Al还原Ti(IV)）以KSCN为指示剂，用标准溶液滴定，来测定的含量终点指示为红色(2)TiCl4a．preparation:TiO2+2Cl2+2CTiCl2↑+2CO↑或TiO2+CCl4+2CTiCl4↑