第13章过渡元素(一) 铜族与锌族元素

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1、第十三章　过渡元素（一）铜族和锌族【内容】13.1过渡元素的通性13.2铜族元素13.3锌族元素13.4应用微量元素与人体健康（选学内容）【要求】1．掌握铜、银、锌、汞单质、氧化物、氢氧化物、重要盐类及配合物的生成、性质和用途。2．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)；Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化。3．了解ⅠA和ⅠB；ⅡA和ⅡB族元素的性质对比。周期表中ⅠB~ⅧB族，即ds区和d区元素称为过渡元素，(见表13﹣1)。它们位于周期表中部，处在s区和p区之间，故而得名，它们都是金属，也称过渡金属。表1

2、3-1过渡元素ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧBⅠBⅡBScTiVCrMnFeCoNiCuZnYZrNbMoTcRuRhPdAgCdLaHfTaWReOsIrPtAuHgAcRfDbSgBhHsMt通常按周期将过渡元素分成三个过渡系列：位于第4周期的Sc~Zn称第一过渡系元素；第5周期的Y~Cd为第二过渡系元素；第6周期的La~Hg为第三过渡系元素。过渡元素有许多共同性质，本章先讨论它们的通性，然后介绍ⅠB及ⅡB族元素。13.1过渡元素的通性1.价层电子构型过渡元素原子的最后一个电子排布在次外层的d轨道(

3、ⅡB除外)中，最外层有1~2个s(Pd除外)电子，它们的价层电子构型为(n-1)d1~10ns1~2。2.原子半径过渡元素原子半径（如图13-1所示）一般比同周期主族元素的小，36同周期元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族前后又稍增大。同族元素从上往下原子半径增大，但第二、第三过渡系(除ⅢB外)由于镧系收缩使同族元素原子半径十分接近，导致元素性质相似。图13-1过渡元素原子半径3.氧化态过渡元素有多种氧化态，因其最外层s电子和次外层部分或全部d电子都可作为价电子参与成键，一般可由+2依次增加到与

4、族数相同的氧化态(Ⅷ族除Ru、Os外，其它元素尚无Ⅷ氧化态)，这种氧化态的显著特征以第一过渡系最为典型。表13-2第一过渡系元素的氧化数元素ScTiVCrMnFeCoNiCuZn36价电子构型3d14s23d24s13d34s23d54s13d64s23d104s23d74s23d84s23d104s13d104s236氧化数+31111+2+3+4111+2+3+4+511+2+31+4+6+6+1+2+3+41+5+6+7+2+311+61+2+3111+2+3+4111+2+1+2（下划线

5、表示常见的氧化态）36由13-2表可看出随着原子序数的增加，氧化数先是逐渐升高，后又逐渐降低。这种变化主要是由于开始时3d轨道中价电子数增加，氧化数逐渐升高，当3d轨道中电子数达到5或超过5时，3d轨道逐渐趋向稳定。因此高氧化态逐渐不稳定(呈现强氧化性)，随后氧化数又逐渐降低。不少过渡元素的氧化数呈连续变化。例如，Mn有﹢2，﹢3，﹢4，+5，﹢6，﹢7等。而主族元素的氧化数通常是跳跃式的变化。例如Sn，Pb为﹢2，﹢4；Cl为﹢1，﹢3，﹢5，﹢7等。大多过渡元素的最高氧化数等于其所在族数，这

6、一点和主族元素相似。第二、第三过渡系元素的氧化数从左到右的变化趋势与第一过渡系元素是一致的。不同的只是这两系元素的最高氧化数呈现稳定态势，而低氧化数化合物并不常见。过渡元素的氧化数，同一周期从左到右，先逐浙升高，后逐渐降低。同一族从上向下高氧化数趋向于稳定。而主族元素从上到下低氧化数趋于稳定，因为主族元素价电子层的ns电子从上到下表现为惰性电子对而不易参加成键的趋势增强。4.物理性质过渡元素都是金属，是热和电的良导体。与主族金属单质相比，过渡金属单质的硬度要大得多，其中最硬的是铬（莫氏9）。此外

7、，过渡元素原子半径较小，有较大的密度，其中第三过渡系元素几乎都具有特别大的密度，如锇、铱、铂的密度分别为22.57g.cm-3、22.42g.cm-3和21.45g.cm-3,大多数过渡元素都有较高的熔点和沸点,如钨的熔点为3407℃,是所有金属中最难熔的。这些性质都和它们具有较小的原子半径,次外层d电子参加成键,金属键强度较大密切相关。许多过渡金属及其化合物有顺磁性。这是因为它们具有未成对d电子所引起的。过渡元素的纯金属有较好的延展性和机械加工性，并且能彼此间以及与非过渡金属组成具有多种特征的

8、合金。因此它们在工程材料方面有着广泛的应用。5.化学性质钪、钇和镧是过渡元素中最活泼的金属，在空气中能迅速被氧化，与水反应放出氢，也能溶于酸，它们的次外层d轨道中仅一个电子，该电子对它们性质的影响不显著，所以它们的性质较活36拨并接近于碱土金属。其它过渡金属在通常情况下不与水作用。从标准电极电势（表13-3）看，过渡金属一般都可以从稀酸中置换出氢，其标准电极电势基本上从左到右逐渐增大，这和它们的金属性逐渐减表13-3第一过渡系元素的标准电极电势ScTiVCrMnFeCoNiCuZn(M2+/M)