过渡元素(一)

第二十一章过渡元素(一)

Ti V Cr Mn (Mo W)

第一节通性

§1-1 过渡金属通性

一、

1．金属

2．还原性

3．多种氧化态

4．可有顺磁性

5．配合物

§1-2 轻重过渡系比较

1．3d ~ 4、5d 无节点余尾现象小

3d轨道受电荷影响大

2．五个不同对轻过渡系来说

1）I3大

2）低氧化态稳定(与主族不同，主要Bi(Ⅴ)>Bi(Ⅲ)

3）易高自旋4d、5d低自旋

4）不易簇合物簇合物

5）配位数小

§1-3 周期性

一、氧化态：书P822

从左到右↑Mn ↓说明当3d5以上时3d电子就趋向稳定，难以成键

∴高氧化态的氧化性↑

二、原子、离子半径书P824

1．从左到右半径

2．很慢下降：因为d电子屏蔽效应差3．La系收缩

4．Cu的半径上升由于d10屏蔽↑

§1-4 物理、化学性质

一、物理性质

1．键的强度大

2．r小密度大

3．金属键强bp,mp大w mp

3683K=3419K

二、化学性质

1．活泼金属M + O2MO

M + H+H2↑

Sr Y La + H2O H2↑

从左到右金属性↓

从上到下ⅢB 金属性

其他金属性↓

因为决定他们的因素是

核电荷

半径 对于 主族：半径变化较多

副族：半径变化不大(特别La 系收缩)极不活泼 核电荷变化为主

§1-5 氧化物的酸碱性

从左到右，碱性减弱

氧化态上升时，碱性氧化物 酸性氧化物 从上到下，碱性应减弱(因为金属性减弱) 但碱性上升，因对于高价金属来说，原子核的引力从上到下减弱

§1-6 水合离子的颜色

Ti 3+ V 2+ V 3+

Cr 3+ Mn 2+ Fe 2+ Fe 3+ Co 2+ Ni 2+ 紫红 紫

绿 蓝绿 肉色 浅绿 淡紫 粉红 绿 §1-7 配合物

第二节 钛分族

Ti Tifanium

Zr Zirconium +4价

Hf Hafnium

单质 TiO 2结构 氧化物 氯化物

过渡

§2-1 存在和提炼

一、 TiO 2金红石

FeTiO 3钛铁矿

二、提炼

ΔH 0=-72.1KJ·mol -1 ΔS 0

=221 J·mol -1

·K -1

ΔH 0=-520.4KJ·mol -1 ΔS 0=-208 J·mol -1·K -1 后一反应由于更负，故可进行(一般800~900) §2-6 性质和用途

Ti ρ=4.43机械强度>Fe 且抗腐 熔点高

Ti用途广泛

航空宇航

石油化工

钛制人造骨

合金钢

Ti4+比Ti3+稳定，但Ti还原

§2-3 TiO2

金红石(Rutile)

a=b≠c

Ti(0,0,0) (1,0,0) O(x,x,0) (1-x, 1-x,0)

y

(0,1,0) (0,0,1) (x,x,1) (1-x,1-x,1) (1,1,0) (0,1,1) (21+x,21-x,21)

(1,0,1) (1,1,1) (21-x,21+x,21)

(21,21,21)

§2-4 卤化物TiCl4TiCl3

一、TiCl4(无色液体) mp -240C bp 136.50C 1．水解性强

TiCl4 + 3H2O H2TiO3 + 4HCl

二、TiCl3紫色晶体

TiO2+ + 2H+ + e Ti3+ + HO E0=0.1V 它比Sn2+的还原性还强，极易被O2氧化故用乙醚(0.7g·cm-3)苯(0.88 g·cm-3)将其覆盖

分析化学中将钛试液溶于强酸溶液(H2SO4-HCl)得Ti4+

加Al Ti3+用Fe3+滴定

3TiO2++ Al + 6H+3Ti3++ Al3++ 3H2O

Ti3+ + Fe3+ + H2O TiO2+ + Fe2+ + 2H+

§2-5 其它

一、配合物

TiCl 4 + 2HCl(浓

) H 2[TiCl 6] (NH 4)2[TiCl 6](黄) H 2O 2作配体 TiO 2+ + H 2O 2

[TiO(H 2O 2)] 2+

橘黄色

二、 压电陶瓷 PbZr 1-X T X O 3尖晶石型结

构

压力P 高压 放电起火

第三节 V 分族

§3-1 概述

一、rV rFe ∴V 铁矿多

二、单质的性质和用途

1) 处于过渡时期从

NH 4+

2)3d 能级的特点：受电荷影响大，故高价得电子能力从上到下F 是下降的

性质：Wb Ta 不溶于王水，但溶于HF 和 HNO 3+HF V Nb Ta 可与熔融碱反应 §3-2 V 的化合物

主要为Ⅴ 亦可为Ⅳ,Ⅲ,Ⅱ

VO 2+ VO 3- VO 2+

一、V 2O 5 2NH 4VO 4 V 2O 5 + 2NH 3 + H 2O

两性偏酸

V 2O 5 + NaOH Na 3VO 4 氧化性

V 2O 5 + HCl H 2O + Cl 2 + VOCl 2 已知：E 0V 2O 5 / VO 2+=1.00V E 0Cl 2/ Cl -=1.36V 试求 V 2O 5应和多浓的HCl 反应才可？ 6H + VO + 2Cl 2VO + 3HO + Cl ε=-0.36-205916.0lg 262

2]

Cl []H []VO [-++ 6000C