金属催化剂及其催化过程课件.ppt

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1、金属催化剂及其催化过程本章将着重讨论电子因素和几何因素对金属催化作用的影响。背景知识：元素周期表元素周期表有7行，即7个周期。从各元素原子的电子层结构可知，当主量子数n依次增加时，n每增加1个数值就增加一个新的电子层，周期表上就增加一个周期。因此，元素在周期表中所处的周期数就等于它的最外电子层数n。而每一个周期所含原子数目与对应能级组最多能容纳的电子数目一致。第4周期过渡元素(10个)：21Sc(钪)~30Zn(锌)，新增电子均填充于3d轨道。第5周期过渡元素(10个)：39Y(钇)~48Cd(镉)，新增电子均填充于4d轨道。第6周期过渡元素(24个)：57La(镧)~70Yb(镱

2、)，新增电子均填充于4f轨道，称为镧系元素(14个)。71Lu(镥)~80Hg(汞)，新增加电子均填充于5d轨道。第7周期(不完全周期)过渡元素(25)：89Ac(锕)~102No(锘)，新增电子均填充于f轨道，称为锕系元素(14个)。103Lr(铹)~112Uub(未有中文名)。预计可以到118号。(一)周期与能级关系（二）族与原子的电子组态主族：周期表中共有7个主族，IA~VIIA。内层轨道全充满，最后1个电子填入ns或np亚层上，价层电子的总数等于族数，即等于ns和np两个亚层上电子数目的总和。例如元素13Al，核外电子排布是1s22s22p63s23p1，电子最后填入3p亚

3、层，价层电子构型为3s23p1，价层电子数为3，故为IIIA族。零族元素(或VIIIA）是稀有气体，其最外层也已填满，呈稳定结构。副族元素：周期表中共有7个副族，IB~VIIB。全是金属元素，最后一个电子填入(n-1)d或(n-2)f亚层上，也称过渡元素(transitionelement),其中镧系和锕系称为内过渡元素(innertransitionelement)。IIIB~VIIB族元素，价电子总数等于(n-1)d和ns两个亚层电子数目的总和，也等于其族数。例如元素25Mn的填充次序是1s22s22p63s23p63d54s2，价层电子构型是3d54s2，价层电子数为7，所以

4、是VIIB族。IB和IIB族由于其(n-1)d亚层已经填满，所以最外层ns亚层上电子数等于其族数。VIII族：处于周期表中间，共有三个纵列，最后1个电子填在(n-1)d亚层上，也属于过渡元素。但其外层电子构型是(n-1)d6~10ns0,1,2,电子总数是8～10。此族多数元素在化学反应中的价数并不等于族数。（三）元素在周期表中的分区根据价层电子组态的特征，可将周期表中的元素分为5个区，这实际上是把价层电子构型相似的元素集中在一个区元素在周期表中的分区示意图s区元素：最后1个电子填充在ns轨道上，价层电子的构型是ns1或ns2，位于周期表的左侧，包括IA和IIA族，它们都是活泼金属

5、，容易失去电子形成+1或+2价离子。p区元素：最后1个电子填充在np轨道上，价层电子构型是ns2np1~6，位于长周期表右侧，包括IIIA~VIIA族元素。大部分为非金属。0族稀有气体也属于p区。s区和p区的共同特点是：最后1个电子都排布在最外层，最外层电子的总数等于该元素的族数。s区和p区就是按族划分的周期表中的主族。d区元素：它们的价层电子构型是(n-1)d1~9ns1~2，最后1个电子基本都是填充在倒数的第二层(n-1)层d轨道上的元素，位于长周期的中部。这些元素都是金属，常有可变化的氧化值，称为过渡元素。它包括IIIB~VIII元素。ds区元素：价层电子构型是(n-1)d1

6、0ns1~2，即次外层d轨道是充满的，最外层轨道上有1~2个电子。它们既不同于s区，也不同于d区，故称为ds区，它包括IB和IIB族，处于周期表d区和p区之间。它们都是金属，也属过渡元素。f区元素：最后1个电子填充在f轨道上，价层电子构型是(n-2)f0~14ns2或(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2，它包括镧系和锕系元素(各有14种元素)，由于本区包括的元素较多，故常将其列于周期表之下。它们的最外层电子数目相同，次外层电子数目也大部分相同，只有外数第三层的电子数目不同，所以每个系内各元素的化学性质极为相似，都为金属，将它们称为内过渡元素。实例分析：已知某元素的原子序数为

7、25，试写出该元素原子的电子排布式，并指出该元素在周期表中所属周期、族和区。解：该元素的原子应有25个电子。根据电子填充顺序，它的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s2或写成[Ar]3d54s2。其中最外层电子的主量子数n=4，所以它属于第4周期的元素。最外层电子和次外层d电子总数为7，所以它位于VIIB族。3d电子未充满，应属于d区元素。过渡金属，特别是VIII族金属应用较广。过渡金属的化学性质与原子的d轨道紧密联系着。同时金属的催化作用与其晶体结