第十六章 d区元素（一）

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1、第十六章d区元素(一)[教学要求]1．了解过渡元素的原子结构特征和通性。2．了解钛、钒及其重要化合物的性质。3．了解铬单质的性质。掌握Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)化合物的酸碱性、氧化还原性及其相互转化。*了解钼、钨的重要化合物。4．掌握Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)重要化合物的性质。5．掌握Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)重要化合物的性质及其变化规律。掌握Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)重要化合物的性质及其变化规律。熟悉铁、钴、镍的重要配合物。[教学重点]1．过渡元素的价电子构型特点及

2、其与元素通性的关系。2．Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质。[教学难点]第四周期d区金属元素氧化态、最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、水合离子以及含氧酸根颜色等变化规律。[教学时数]10学时[主要内容]1．第一过渡系元素的基本性质。2．Ti、TiO2、H4TiO4、TiCl4、TiCl3的性质。3．V、V2O5、钒酸盐和多钒酸盐的性质。4．Cr的性质，Cr(III)、Cr(VI)化合物的性质。5．Mn的性质，Mn(II)、Mn(IV)、Mn(VI)、Mn

3、(VII)化合物的性质。6．Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质和用途。[教学内容]§16.1d区元素概述16.1.1d区元素概述1.d区元素在周期表中的位置d区元素(d区金属)：周期表中具有部分填充d壳层电子的元素.第一过渡系：周期表中第四周期的d区(3d)元素包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni.第二过渡系：周期表中第五周期的d区(4d)元素包括Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd.第三过渡系：周期表中第六周期的d区(5d)元素包括Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt.第四过渡

4、系：周期表中锕(89号)到112号元素。镧系元素：镧(57号)和镥(71号)之间的15种元素。锕系元素：锕(89号)和铹(102号)之间的15种元素。f区元素：镧系元素和锕系元素的总称(f区金属,内过渡元素.d区元素显示出许多区别于主族元素的性质：a.熔、沸点高，硬度、密度大的金属大都集中在这一区b.不少元素形成有颜色的化合物c.许多元素形成多种氧化态从而导致丰富的氧化还原行为d.形成配合物的能力比较强，包括形成经典的维尔纳配合物和金属有机配合物e.参与工业催化过程和酶催化过程的能力强d区元素所有这

5、些特征不同程度上与价层d电子的存在有关，因而有人将d区元素的化学归结为d电子的化学.2.d区元素原子的价电子层构型(n-1)d1-10ns1-2(Pd为5s0)3.d区元素的原子半径总趋势:同周期左→右大→小，第Ⅷ族后增大变化原因:同一周期：r变化受两因素的制约：核电荷数增加，引力增强，r变小；核外电子数增加，斥力增强，r变大；随原子序数的增加原子半径逐渐减小:增加的电子不足以完全屏蔽核电荷；左--右，有效核电荷Z*增加，r变小。长周期中部（ｄ区）各元素的原子半径随核电苛增加减小缓慢:电子填入(n-

6、1)d层，屏蔽作用大，Z*增加不多，r减小缓慢。ⅠB,ⅡB（ｄｓ区）原子半径略有增大，此后又逐渐减小:d10构型,屏蔽显著,r略有增大。同一族：主族：从上到下，外层电子构型相同，电子层增加的因素占主导r增加。副族：第四周期到第五周期　　　r增大，第五周期到第六周期　　r接近。例如：4.d区元素的第一电离能总趋势：同周期左®右由小®大,幅度不大。同副族不规律。16.1.2d区元素的物理性质●熔点、沸点高熔点最高的单质：钨(W)3683±20℃●硬度大硬度最大的金属：铬(Cr)摩氏9.0●密度大密度最大

7、的单质：锇(Os)●导电性，导热性，延展性好原子化焓集中地反映了单质的物理性质,下表给出d区金属的原子化焓。过渡金属的原子化焓一般高于主族金属元素，原子化焓特高的那些元素处于第二、第三过渡系中部，而钨则是所有金属中最高的。金属钨由于在高温下挥发得极慢而被用作灯丝材料。Zn，Cd，Hg明显不同于其他过渡元素，原子化焓接近于碱金属。Hg和Na的蒸气被用于荧光灯(即日光灯)和路灯。金属元素的原子化焓是金属内部原子结合力强弱的一种标志，较高的原子化焓可能是由于较多的价电子（特别是较多的未成对电子）参与形成金

8、属键.这种结合力似乎也应该反映在过渡元素的上述物理性质上.16.1.3d区元素的化学性质（1）第一过渡系的单质比第二过渡系的单质活泼；总趋势：同族从上到下活泼性降低。例：第一过渡系除Cu外均能与稀酸作用，第二、三过渡系仅能溶于王水、氢氟酸，而Ru,Rh,Os,Ir不溶于王水。（2）与活泼非金属(卤素和氧)直接形成化合物。（3）与氢形成金属型氢化物如：VH18，TaH0.76,LaNiH5.7。（4）与硼、碳、氮形成间充型化合物。16.1.4d区元素的氧化态过渡金属元素