第23章d区金属(一)1.ppt

第一过渡系元素电子结构的特点是都有未充满的d轨道，最外层也仅有1-2个电子，过渡元素通常指价电子层结构即：(n-1)d1-10ns1-2。 它们的(n-1)d和ns轨道能级的能量相差很小，d电子也可部分或全部作为价电子参加成键。一般由+2价直到与族数相同的氧化态(VIII例外)。 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属接近。同族元素的活泼性从上到下依次减弱。 过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族数的氧化态。 1、第一过渡系元素除钪外都可失去4s 2形成+II氧化态阳离子。 2、由于3d和4s轨道能级相近，因而可失去一个3d 电子形成+III氧化态阳离子。 3、随着原子序数的增加，氧化态先是逐渐升高，达到与其族数对应的最高氧化态，从Ti到Mn的最高氧化态往往只在氧化物、氟化物或氯化物中遇到，随后出现低氧化态。 4、同一元素氧化态的变化是连续的。 5、第一过渡系列后半部的元素（V,Cr,Mn,Fe,Co）能出现零氧化态，它们与不带电的中性分子配位体形成羰基配合物。 　　 　　同种元素，不同氧化态的氧化物，其酸碱性随氧化数的降低酸性减弱，碱性增强。 　Mn2O7　　MnO3　　MnO2　　Mn2O3　　MnO　　 　强酸性　 　酸性　 　两性　 　弱碱性　 　碱性 　　这是由于其水合物中非羟基氧的数目减少。 　　同一过渡系内各元素的最高氧化态的氧化物及水合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。 　　　　Sc2O3　　TiO2　　CrO3　　Mn2O7　　　　　　　　　　　 　　　　强碱　 　两性　 　酸性　　 强酸 　　同族元素，自上而下各元素相同氧化态的氧化物及其水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。 　　　H2CrO4　　　H2MoO4　 　　H2WO4 　　　　　　　 　　　中强酸　　　　弱酸　　　　两性偏酸性 各元素不同氧化态化合物氧化还原稳定性的变化趋势与规律： 1、第四周期过渡金属元素氧化态的标准电极电势从左至右由负值逐渐增加到正值，表明同周期金属还原性依次减弱。 2、第四周期过渡金属元素的最高氧化态含氧酸的标准电极电势从左至右随原子序数的递增而增大，即氧化态逐渐增强。 3、第四周期过渡金属元素的中间氧化态化合物在一定条件下不稳定，既可发生氧化反应，也可发生还原反应，有一些元素的化合物（如Cu+、 V3+、Mn3+、 MnO42-）还可发生歧化反应。 　　 　　　配合能力强，易形成一系列配合物，因d轨道不满而参加成键时易形成内轨型配合物。 　　　它们的电负性较大，金属离子与配体间的相互作用加强，形成较稳定的配合物。 　　　中心离子半径在0.075~0.06nm范围内的配合物表现的较突出，主要表现在配位体交换慢，有些很慢。 　　　 　　一、存在与发现 　　钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2。　　 　　　钛是英国化学家格雷戈尔(Gregor R W ，1762-1817)在1791年研究钛铁矿和金红石时发现的。四年后，1795年，德国化学家克拉普罗特(Klaproth MH ，1743-1817)在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种元素。他主张采取为铀(1789年由克拉普罗特发现的)命名的方法，引用希腊神话中太旦神族“Titans”的名字给这种新元素起名叫“Titanium”。中文按其译音定名为钛。 　　　格雷戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。因为钛的氧化物极其稳定，而且金属钛能与氧、氮、氢、碳等直接激烈地化合，所以单质钛很难制取。直到1910年才被美国化学家亨特(Hunter M A )第一次制得纯度达99.9%的金属钛。 23－5 钒 　　　1830年瑞典化学家塞夫斯特伦（ Sefstrom N G，1787-1845)在研究斯马兰矿区的铁矿时，用酸溶解铁，在残渣中发现了钒。因为钒的化合物的颜色五颜六色，十分漂亮，所以就用古希腊神话中一位叫凡娜迪丝“Vanadis”的美丽女神的名字给这种新元素起名叫“Vanadium”。中文按其译音定名为钒。 塞夫斯特伦、维勒、贝采里乌斯等人都曾研究过钒，确认钒的存在，但他们始终没有分离出单质钒。在塞夫斯特伦发现钒后三十多年，1869年英国化学家罗斯科（Roscoe H E，1833-1915)用氢气还原二氧化钒，才第一次制得了纯净的金属钒。 [颜色变化]  紫色 → 绿色 → 蓝色 → 绿色 → 黄色[现象解释] d 区金属 第23章 第一过渡系 第二过渡系 第三过渡系 23－1　　引言 23－2－1　金属的性质 23－2　第一过