《过渡元素化学》ppt课件

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1、第4章过渡元素化学一、过渡元素概述ⅢB~ⅡB族元素为主过渡元素。电子构型为(n-1)d1-10ns1-2。左邻s区“过渡”到右邻的p区。ⅢB族元素的某些性质与s区相似，而ⅡB族某些性质与p区金属元素相似。1主过渡元素分为“轻过渡元素”（第一……）与“重过渡元素”（第二、三过渡系列）。第二、第三过渡系列的同族元素性质相似，与第一系列的同族元素表现出明显的差异。f区元素镧系锕系元素称为“内过渡元素”。21、d区元素的共同特征*高熔点、导热导电性好、硬度大、密度大彼此易形成合金，工业上很有价值。*多溶

2、于无机酸，钛族到铬族呈钝态，工业催化剂大部分是过渡元素及其化合物。*表现多种氧化态，且易形成配合物。*其离子和化合物（包括水合离子）大多数都呈现美丽的特征颜色。32、轻、重过渡系元素性质比较*同周期d区元素，从左至右许多性质（原子半径、电离能、金属活泼性）递变不显著。*镧系收缩使第五、六周期元素的性质相似，与第四周期元素性质差异较大。*第一……单质密度小，称轻过渡系元素；*第二、三……单质的密度较大称重过渡系。4（1）氧化态轻…低氧化态比较稳定，一般稳定存在的是+2价水合离子（也有+3价）高氧化

3、态[O]，重…则多以高氧化态存在（与p区相反）因为：第一过渡系的IE3高，3d电子难以失去；当原子处于高价态时，3d轨道更靠近核内部，不利于和配体价轨道重叠成键。5（2）磁性轻过渡元素可形成高自旋或低自旋配合物，重过渡元素倾向于形成低自旋配合物。因为①3d轨道的空间比4d、5d的要小，成对能大。②3d轨道受配体场影响不如4d、5d那样大，导致其分裂能比较小，因此可“高”可“低”。6（3）形成M-M金属键的倾向轻…不易形成含有M-M金属键的原子簇。重过渡系元素形成的簇合物则较为广泛，有简单的双核卤

4、素簇合物如Re2O82-，也有多核的簇合物如M3、M4、M5、M６类的M6X12n+(M=Nb、Ta)。因为4d、5d轨道伸展的空间比3d的大，两个成键原子间的轨道易于重叠造成的。7（4）配位数因重…原子和离子半径大，∴能形成高配位数的化合物，配位数为6的配合物相当普遍。配位数为7、8、9、10也常出现。如MF72-和MF83-(M=Nb、Ta)等，而轻过渡系元素的配位数则常是4、6，其它的值很少。83、f区和d区过渡系元素性质比较*镧系元素包括57-71号(La-Lu)15种元素，*锕系包括8

5、9-103(Ac-Lr)15种元素，*Lu、Lr可属镧系锕系之后的ⅢB族的元素。*通常将镧系元素以Ln表示，*锕系元素则以An来表示。9（1）同过渡系元素性质的相似性(有效核电荷)①d区元素未充满d轨道受到周围原子的影响。（d电子的化学）。②Ln，4fn6s2,4f更靠近核，受影响较小。∴化学性质十分相似。③An，5f轨道伸展空间更大，受外界影响比4f大。所以An间的性质差别比Ln的大，特别是前半部分元素有性质更像d过渡元素。10（2）f区和d区过渡系元素性质比较①氧化态d区元素多变价f区元素多

6、为+3价②配位性质3d过渡系离子（75-60pm）Ln3+半径大（106-85pm）Ln配位能力弱，但配位数高。An配合物也少，多为螯合物或π配合物11二、重过渡元素1、重过渡元素的特点①基态原子构型（特例）②原子半径和离子半径○○○○12③高氧化态稳定,低…不稳定。5f受吸引少④随主量子数的增大，d轨道在空间伸展增大，参与成键能力↗，原子化焓↗，金属键↗，原子结合紧密。金属的熔沸点高、硬度大。*重…金属容易形成原子簇化合物。132、典型重过渡金属各论（1）、锆40和铪72①镧系收缩使二者半径几

7、乎相等。难以分离。②Zr、Hf熔点高、硬度大、性质稳定。③与王水或氢氟酸反应生成卤合物④高温与卤素、氧均能发生反应。⑤不溶于(HF)非氧化性酸。不与多数冷的酸碱反应，是良好的抗酸、抗碱的耐腐蚀材料。14⑥高温Zr,Hf与N2,C反应、生成间充化合物。⑦ZrO2惰性，熔点2700℃，耐火、绝缘。极难溶于水，不与强碱反应。⑧Zr,Hf(+4稳)，(MO2),(MX4)及其配合物，MO2是稳定的离子型化合物。*与+4价相比，低氧化态Zr,Hf的稳定性差。15(2)铌41和钽73性质相近。惰性、熔点高、

8、硬度大，易钝化，不易形成简单的离子。M2O5惰性，易形成簇合物。①Nb熔点2470℃，硬质合金的添加成分。Ta熔点为3000℃,耐腐(钽坩埚)、抗酸、碱。②在高温时Nb、Ta均同O2、X2反应：③不溶于非氧化性酸，能溶于热、浓HNO3，HF是它们这样金属的最好溶剂。④二者均溶于熔融的碱中。16（3）、钼42和钨74有0，2，3，4，5，6等多种氧化态。①Mo,W高熔点，高硬度，性质稳定。②不溶于非氧化性酸中（HF除外）。③高温时同氧，卤素反应M+3F→MF62M+3O2→2MO3④溶于熔融Na2