青海大学无机化学第四章d区元素(一)讲述教程.ppt

第四章 d区元素(一) §4.5 铁 钴 镍 §4.4 锰 §4.3 铬 钼 钨 §4.2 钛 钒 §4.1 d区元素概述 §4.1 d区元素概述 4.1.6 d区元素离子的颜色 4.1.5 d区元素的氧化态 4.1.4 d区元素的化学性质 4.1.3 d区元素的物理性质 4.1.2 d区元素的原子半径和 电离能 4.1.1 d区元素简介 4.1.1 d区元素简介 d区元素包括周期系第ⅢB～ⅦB,Ⅷ,ⅠB～ ⅡB元素，不包括镧系和锕系元素。d区元 素都是金属元素。 第一过渡系：第四周期元素从钪(Sc)到锌Zn;    第二过渡系：第五周期元素从钇(Y)到镉(Cd);    第三过渡系：第六周期元素从镥(Lu)到汞(Hg)。 同周期d区元素金属性递变不明显，通常按 不同周期将过渡元素分为三个过渡系： 4.1.2 d区元素的原子半径和电离能 1.d区元素在周期表中的位置 3. d区元素的原子半径 2. d区元素原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2 (Pd为5s0) 总趋势：同周期 左右由小大,幅度不大。 同副族 不规律。 4.d区元素的第一电离能 4.1.3 d区元素的物理性质 熔点、沸点高 熔点最高的单质：钨(W) 硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr) 密度大 密度最大的单质：锇(Os) 导电性，导热性，延展性好。 熔点变化示意图 4.1.4 d区元素的化学性质 第一过渡系的单质比第二过渡系的单质 活泼； 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。 总趋势：从上到下活泼性降低。 4.1.5 d区元素的氧化态 多种氧化态。例如：Mn的氧化态呈连续状， Mn(CO)5Cl(+1)，Mn(CO)5，NaMn(CO)5(-1)。 注：红色为常见的氧化态。 为什么 p 区元素氧化数的改变往往是不连续的，而 d 区元素往往是连续的？ d 区元素增加的电子填充在 d 轨道，d 与 s 轨道接近 ，d 电子可逐个地参加成键。 p 区元素除了单个 p 电子首先参与成键外，还可依次拆开成对的 p 电子，甚至 ns2 电子对，氧化数总是增加 2。 随周期性的增加，为什么主族元素低氧化 态趋于稳定，而过渡元素高氧化态趋于稳定？ ● 主族因 “惰性电子对效应” ● 过渡元素是 I1 和 I2 往往是第 二、三 过渡系 列比第 一过渡系列大 ， 但从 I3 开始 ，往往相反： （I1+I2）MJ · mol-1 （I3+I4）MJ · mol-1 Ni 2.49 8.69 Pt 2.66 6.70 4.1.6 d区元素离子的颜色 Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Fe(Ⅲ) Cu(Ⅱ) 水合离子呈现多种颜色。 4.2.1 钛及其化合物 钛：1791年英国Cornish 教区牧师，兼业余化学家William Gregor 最先得到钛的不纯氧化物。1795年德国化学家M. H. Klaproth 独立发现同样的化合物，并按希腊神话中被罚生活于地球隐秘之火中的天与地的子女－－Titans之名，将新元素命名为钛（Titanium）。 1.发现史 §4.2 钛 钒 一、钛概述 钛（Ti）锆（Zr）铪(Hf)位于周期系第IVB 族，统称钛副族。 价电子层结构（n-1）d2ns2，稳定化态为IV。 2.元素性质 钛主要存在于钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2； 锆主要存在于锆英石ZrSiO4和斜锆石ZrO2； 铪通常与锆共生。 3.钛单质 1) 物理性质　　银白色，密度4.54，比钢铁的7.8小，比铝的2.7大，较轻，强度接近钢铁，兼有铝铁的优点，既轻强度又高(航天材料, 眼镜架等)。 记忆性合金 (镍钛合金, NT)，加工成甲形状，在高温下处 理数分钟至半小时，于是NT合金对