过渡元素通性

ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ Ⅷ Ⅷ ⅠB ⅡB
100
族
Cs
250
过渡元素的原子半径
Ba
Rb
原子半径/ 原子半径 / pm
K Sr
200
Ca
Y
2. 同一周期元素从左到右原 第一过渡系 子半径缓慢减小， 子半径缓慢减小，到铜族 第二过渡系 元素又稍增大。 元素又稍增大。 第三过渡系
150
3. 有的过渡元素可形成氧化数 为0、-1、-2、-3的化合物 、 、 、 的化合物 如
配合物 [Ni(CO)4] [Co(CO)4][Cr(CO)5]2[Mn(CO)4]3形成体氧化数 0 -1 -2 -3
1313-1-5 非整比化合物
13-1-5 非整比化合物 过渡元素易形成非整比化合物
Fe2+ O2- Fe2+ O2O2O2- Fe2+
核 电 荷 增 加
，
轨 道 上 ， 最 外 层 只 有
电 子 填 充
(n-1)d1
10ns1 2
在 1 个2 次 电 外征
13-1-1 过渡元素原子特征 1 2 价层电子构型为(n-1)d1~10ns ~ 价层电子构型为 原子半径变化规律
Cs
250
过渡元素的原子半径
Ti V Cr Mn Zr Nb Mo Tc
Fe Co Ni
铁系
Ag Cd 轻铂组 Os Ir Pt Hf Ta W Re 重铂组 Au Hg Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
Ru Rh Pd
1313-1-1 过渡元素原子特征
13-1-1 过渡元素原子特征 1 2 价层电子构型为(n-1)d1~10ns ~ 价层电子构型为
无机化学多媒体电子教案
第十三章 过渡元素
第一节过渡元素概述
第一节 过渡元素概述
族 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB 周 期
钪 钛 钒 铬 锰 分 分 分 分 分 族 族 族 族 族
Ⅷ
ⅠB ⅡB 铜 锌 分 分 族 族 Cu Zn
4(第一 第一 Sc 过渡系) 过渡系 5(第二 第二 Y 过渡系) 过渡系 6 (第三 La第三 过渡系) 过渡系 Lu 7(第四 Ac第四 过渡系) 过渡系 Lr
1313-1-8 磁性
多数过渡元素或离子具有顺磁性 13-1-8 磁性 多数过渡元素的原子或离子有 未成对电子， 未成对电子，所以具有顺磁性
离子 d电子数 电子数 未成对 电子数 磁矩 (µ)/B.M. VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ 1 2 3 5 6 7 8 9 1 2 3 5 4 3 2 1 未成对d电子越多 电子越多， 未成对 电子越多，μ越大 1.73 2.833.835.924.903.872.831.73
ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ Ⅷ Ⅷ ⅠB ⅡB
100
族
1313-1-2 单质的物理性质
13-1-2 单质的物理性质 灰白色， 多呈银白色、灰白色，有金属光泽 为轻金属外， 除Sc、Ti为轻金属外，其它均为重 、 为轻金属外 金属
金属
Li
Sc Ti 其它
Os
Ir
Pt
密度 0.535 3.0 4.5 >5 22.61 22.65 21.45 -3 g·cm 最小 最大
如 1000℃时 ℃ FeO的实际组成为 的实际组成为 Fe0.89O ~ Fe0.96O
Fe2+ O2- Fe2+ O2O2- Fe2+ O2- Fe2+
1313-1-6
元 素
化合物颜色
13-1-6 化合物颜色 过渡元素形成的配离子大多有颜色
Sc Ti V CrMnFe Co Ni CuZn M2+中d电子数 - 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电子数 [M(H2O)6]2+ - 褐紫天 浅 浅 粉 绿 浅 无 10构型 颜色 d0、d绿 红 蓝红 蓝 的离子无色 Sc Ti V CrMnFe Co Ni CuZn 元 素 M2+中d电子数 0 1 2 3 4 5 6 7 电子数 [M(H2O)6]3+ 无 紫 绿 蓝 红 浅 绿 粉 颜色 紫 紫 红
、
元素
Sc V Cr 13-1-3 Ti 金属活泼性
其活泼性减弱
3. 同族元素(除Sc分族外 自上往下 同族元素 除 分族外)自上往下 分族外 金属活泼性降低
ⅡBE (M2+/M)/V Ⅷ E (M2+/M)/V 第一过渡系 Zn 第二过渡系 Cd 第三过渡系 Hg -0.7626 -0.403 +0.8535 Ni Pd Pt -0.257 +0.92 +1.2
无机化学多媒体电子教案
第十三章 过渡元素
第一节结束
第一节 结束
La Zr Hg Sc Hf Cd Au Ta W Re Os Ir Pd Ag Ti Nb Mo Tc Ru Rh Pt V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ Ⅷ Ⅷ ⅠB ⅡB
100
族
Cs
250
Rb Ba
原子半径/ 原子半径 / pm
K Sr
1313-1-4 氧化数 具有多种氧化数
元素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3dn 3d1 3d2 3d3 3d5 3d5 3d6 3d7 3d8 3d9 3d10 +2 +2 +2 +2 +2 +1 +2 主 +2 要 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +2 +4 +4 +4 氧 +5 化 +6 +6 数 +7 1.从左到右 元素最高氧化数升高 ⅦB后又降低 从左到右, 从左到右 元素最高氧化数升高, 后又降低 稳定氧化数 不稳定氧化数
1313-1-3 金属活泼性
Mn E (M2+/M)/V — -1.63 -1.13 -0.90 -1.18 可溶该金 各种 热HF 浓H2SO4 稀HCl 稀H2SO4 属的酸 酸 HCl HNO3 HF H2SO4 HCl等 HCl等 元素 Fe Co Ni Cu Zn E (M2+/M)/V -0.44 -0.277 -0.257 0.34 -0.7626 Sc、Y、La 是过渡元素中最活泼金属 、 、 HCl 稀 浓 稀HCl 稀H SO 可溶该金 H SO 稀HCl 2 4 H2SO4 等 2 4 属的酸 H2SO4等 HCl等 HCl等 缓慢) 等 (缓慢 缓慢 2. 第一过渡系金属除 外, E (M2+/M)均为负值 增大, 同一周期元素从左到右总趋势 E (M2+/M)增大 增大 1. 第一过渡系金属除Cu外 均为负值
1313-1-6
化合物颜色
过渡元素形成的配离子大多有颜色 同一中心离子与不同配体形成配合物时, 同一中心离子与不同配体形成配合物时 由于晶体场分裂能不同, 由于晶体场分裂能不同 d-d跃迁时所需 跃迁时所需 能量不同, 而显不同的颜色 能量不同 而显不同的颜色
[Ni(H2O)6]2+ [Ni(NH3)6]2+ 配合物 d-d 跃迁时吸收光 1176 925 波长(λ)/nm 波长 配离子颜色 绿 蓝
200
Ca
3. 同族元素从上往下原子半径 过渡元素的原子半径 增大，但五、六周期(除 增大，但五、六周期 除ⅢB) 外由于镧系收缩使其同族元 第一过渡系 素原子半径十分接近， 素原子半径十分接近，导致 第二过渡系 第三过渡系 其元素性质相似。 其元素性质相似。 Y
150
La Zr Hg Sc Hf Cd Au Ta W Re Os Ir Pd Ag Ti Nb Mo Tc Ru Rh Pt V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
1313-1-7 配位催化
过渡元素易形成配合物 13-1-7 配位催化 过渡元素的原子或离子具有部分 催化剂 反应 空的(n-1)d，空的 、np轨道 空的 ，空的ns、 轨道 Fe/Mo 合成氨 可接受配体的孤电子对 Pt/Rh 氨氧化为NO 氨氧化为 过渡元素的离子一般具有较高的 V2O5 SO2氧化为SO3 氧化为 电荷、较小的半径，极化力强， 电荷、较小的半径，极化力强， Pd Raney Ni催化加氢 催化加氢 对配体有较强的吸引力 过渡元素及化合物有催化特性
13-1-4 ⅦB 氧化数 Ⅷ 族 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB
ⅠB ⅡB
具有多种氧化数 族 ⅢBⅣBⅤBⅥB ⅦB Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅷ ⅠBⅡB Ⅱ 一过渡系 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn +3 +3 +4 +3 +2 +2 +2 +2 +1 +2 主要 +2 +4 +5 +6 +4 +3 +6 氧化数 +7 二过渡系 Y Zr Nb Mo Tc RuRhPd Ag Cd 主要氧化数 +3 +4 +5 +6 +7 +4 +3 +2 +1 +2 三过渡系 Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg +3 +4 +5 +6 +7 +8 +3 +2 +1 +1 主要氧化数 +4 +4 +3 +2 2. 从上往下 高氧化数化合物稳定性增加 从上往下,
Ba