南京大学大学化学课件第十六章.pdf

第 16 章 过渡元素 主要内容: 16.1 过渡元素引论 16.2 镧系元素和稀土元素 16.3 钛和钒 16.4 铬、钼和钨 16.5 锰 16.6 铁系元素 16.7 铜、银、锌、汞 16.1 过渡元素引论(Introduction) 一、概述 过渡元素(d区金属)： 过渡元素(d区金属)： 具有部分填充d或f壳层电子的元素。 狭义：(n-1)d1~8ns1~2 ⅢB~Ⅷ 8列 广义：(n-1)d1~10ns1~2 ⅢB~ ⅡB 10列 d 区元素的电子分别填充在 3d 亚层、4d 亚层和 5d 亚 层上 . 1996年2月德国科学家宣布发现112号元素， 使第四 过渡系的空格终于被填满. 第一过渡系 第二过渡系 第三过渡系 第四过渡系 内过渡元素 二、 过渡元素通性 1-9 1-2 原子的价电子层构型 (n-1)d ns 由于能级交错，电子填充时是先填ns后填(n-1)d，但 ns电子后失(n-1)d电子。 未充满的d电子 ①填在内层轨道上 ② 与ns能量差较小, 可部分失去而参与成键 ； ③屏敝作用小，r变化不大（缩小）； ④部分d电子未成对； 原子半径和电离能 : 同族从上到下原子半径略增加 5~6周期基本接近 过渡金属的电离势 电离势变化总趋势: 同周期 左→右 小→大 (2) 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 密度最大的单质：锇(Os ) 22.48 g·cm-3 ●导电性，导热性，延展性好 (3) 氧化态 特点： 1、同一元素具有多种氧化态 （n-1)d与ns轨道能量相近，部分(n-1)d 2 、最高氧化态等于族数（ⅢB ~ ⅦB族） 但Ⅷ族：多数最高氧化态 族数， Z * ↑，不是所有(n-1)d 电子均可参与成键。 同周期元素族氧化态稳定性变化趋势 同周期元素族氧化态稳定性变化趋势 ●左氧化态先升高后降低右， 形成族氧化态的趋势减弱 氧化态的稳定性 同一周期 ⅢB ⅦB Ⅷ 最高氧化态 +3 +7 +6 最高氧化态稳定性↘ 低氧化态稳定性↗ 例: 第一过渡系列： • 氧化性 θ 3+ 2+ + 2- - 2- 其中：φ / V Sc TiO VO Cr O MnO FeO A 2 2 7