第10章过渡元素一

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1、第10章过渡元素（一）[教学要求]１、掌握过渡元素的价电子构型的特点及其元素通性的关系。２、掌握过渡元素钛、钒、铬、钼、钨和锰的单质及化合物的性质和用途，一般了解同多酸和杂多酸知识。３、一般理解晶体场理论的基本内容和应用。４、了解钛、钨的冶炼原理。1本章讲解内容第一节过渡元素的通性第二节晶体场理论第三节钛分族第四节钒分族第五节铬分族第六节锰分族2第一节过渡元素的通性按周期划分一、过渡元素在周期表中的位置第一过渡系钇和镧系第二过渡系又称为希土元素第三过渡系按电子层锕系全部结构划分是放射性元素d区：(n-1)d1-9ns1-2f区：(n-2)f1-14(n-1)d0-2ns23

2、第一过渡系元素：只有1-1过渡元素的价电子构型24Cr的S价电子为4s1，其余的均为4s2。元素ScTiVCrMnFeCoNi价电子构型3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s2元素yZrNbMoTcRuRhPd价电子构型4d15s24d25s24d45s13d54s14d65s14d75s14d85s14d105s0元素LaHfTaWReOsIrPt价电子构型5d16s25d26s25d35s25d46s25d56s25d66s25d76s25d96s1第二过渡系：只有39Y和第三过渡系元素：只有最后40Zr的s价电子

3、为5s2和1的元素78Pt的s价电子为6s，最后的46Pd的s价电子为其余的均为6s2。5s0外，其余的均为5s141-2过渡元素的氧化态(表21-4page822)元一、最高氧化ScTiVCrMnFeCoNi素数等于所属族+ⅡⅡ+Ⅱ+Ⅱ+Ⅱ+Ⅱ+Ⅱ数。+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ氧化+Ⅳ+Ⅳ+Ⅳ+Ⅳ+Ⅳ态+Ⅴ二、同一元素的+Ⅵ+Ⅵ+Ⅵ可变氧化态中，+Ⅶ一般高价氧化态较稳定。元YZrNbMoTcRuRhPd素+Ⅱ+Ⅱ+Ⅱ+Ⅱ+Ⅱ+Ⅱ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅲ三、同族元素比+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅳ较，由上到下，氧化+Ⅳ+Ⅳ+Ⅳ+Ⅳ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅴ态+Ⅴ+Ⅴ+Ⅴ高价态趋于稳定+Ⅵ+Ⅵ

4、+Ⅵ+Ⅵ+Ⅶ5+Ⅶ+Ⅷ1-3过渡元素的原子和离子半径所以第五和第六周期的同付族同同族周元期素元比素较比，较第，五从、左六到周右期，元原元素及其化合物，性质相似，素子的或原离子子或半离径子一半般径变极小为，相但近变化结构相似，以致给分离工作带(幅镧度系很收小缩，的还结出果现)。个别反常现象来了困难。61-4单质的性质一、物理性质除钪和钛<５外，其余的均>５，都是•密度大重金属，密度最大的是铂系元素，如•熔点高Os为22.57，Ir为22.42，Pt为21.45•硬度大•机械性能强熔点最高的金属是W（3683K）•电和热的较好导体硬度最大的金属是Cr由于过渡元素具有优良的机械加

5、工性，彼此间以及与非过渡金属组成具有多种特性的合金，在工程材料方面有着广泛的应用。钛合金CrFeNi耐腐蚀机械性能强不锈钢7二、化学性质１、d区元素中以ⅢB族元素的化学性质最活泼。能与空气、水、稀酸等反应。２、第一过渡系元素比较活泼，除V外，均能与稀酸反应置换出氢。３、第二、第三过渡系元素不活泼(ⅢB族例外)均不能与稀酸反应，W和Pt不与浓硝酸反应，但溶于王水，Nd、Ta、Ru、Rh、Os、Ir等不与王水反应。81-5过渡元素化合物的一般性质一三、、氢容氧易化形物成的配酸合碱物性过渡元素的氢氧化物的酸碱性变化与主族元素的变化规律过渡元素具有很强的配位能力，其原因是：基本是相

6、同的，但其递变过程不如主族明显。１、过渡元素的价电子轨道多(5个d轨道，１个s轨道，3个p一、同周期元素比较，从左到右，碱性减弱，酸性增强。轨道)。二、同族元素比较，从上到下，碱性增强，酸性减弱。２、空价电子轨道可以接受配体电子对形成σ配键。三、同元素不同价态比较，高价态酸性较强，低价态碱性３、填满的d电子对可以与配体形成d-π反馈键。较强。二、离子的颜色过渡元素的水合离子大部分都有一定的颜色，这是因为电子的跃迁能级一般在可见光的范围(d0结构的离子无色)：水合离子Ti3+V2+V3+Cr3+Mn2+Fe2+Fe3+Co2+Ni2+颜色紫红紫绿蓝紫肉色浅绿浅紫粉红绿9第二节

7、晶体场理论(CrystalFieldTheory)2-1基本要点晶体场理论与价键理论不同，金属离子与配体之间的作用力，价键理论看作是一、中心离子共价键力，晶体场理论则认为是库仑力与配位体间的作用力是库仑１、中心离子d轨道有5种不同的空间取向，力但d轨道的能量是简并的(相等)。二、中心离子２、d轨道在球场对称负电场的作用，能的d轨道在配量升高，但仍然是简并的。位体场的影响３、d轨道在非球场负电场的作用下，d轨下会发生分裂道能级发生分裂。三、d轨道的分裂使d电子将优先占据能量较低的轨道，电子发生重排，使体使体系总的能量