过渡元素

3. Preparation: 熔融 天然矿物转变成E2O5或卤化物的配合物，然后用金属热 还原： E2O5 +5Ca=5CaO+2E K2[TaF7]+5Na=2KF+5NaF+Ta 电解法制金属Ta: Ta2O5~K2[TaF7] 熔体
钒分族 三、Their compounds
1.[+5]O.S. (1)V2O5 ：
800 750 700 650 600 550 Cr 650 Mo 685 W 770
µ Ò µ À Ä Ú » ç ë Ü
铬分族
二、The simple substance
1.Physical properties: bcc结构（bodycentered cubic）,熔点和原子化能从Cr-----W升高，金属中含杂质会影响其物理性质， 如纯铬有可塑性，商用铬是最硬的金属之一.
Байду номын сангаас
3.Oxidation number and coordination number 800 V Nb Ta 750 O.S +2+3+4+5 +5 +5 700 C.N 4,6 7,8 7,8 650 4.Occurrence in nature: 600 钒铅矿，钽钛矿，铌铁矿 550
µ Ò µ À Ä Ú » ç ë Ü
1. 2. 3. 在室温下，Ti表面有一层致密的保护层，抗腐蚀、抗海水，所以钛可用 于航海和航空制造业上 在高温下，活性显著增强. MHx MX4 EO2 与酸反应：
1.
2.
与热的盐酸反应：
与 HF 或含F-离子的酸反应:
H2 1000K
X2 600K
O2 500K
MB(MB2)
B 1300K
M
C 1300K
a.在常温下，由于钝态存在，
0
钒，特别是铌、钽化学活性低， -0.5 虽然与其电位相矛盾： 加热时： -1
-0.81 -1.2 -1.1 Nb(III)/Nb -1.1 Ta2O5/Ta -0.81
4E+5O2=2E2O5 4E+5F2=2EF5
-1.5 电极电位
V(II)/V -1.2
钒分族
b.钒仅溶于热的硝酸、热的浓硫酸、王水中 Nb和Ta溶于热的 HNO3-HF 的混合酸中，（Ta连王水都 难溶） 3Ta+5HNO3+21HF=3H2[TaF7]+5NO+10H2O c. V、Nb和Ta都在氧化剂存在下，熔于熔融的碱. 4E+5O2+12KOH 4K3[EO4]+6H2O
•
这些配离子之所以有 Ti(IV)的配位化合物： 颜色是由于过氧根离子变 形性较强，发生过氧根离 a. Ti (IV)在水中为[Ti(OH) 2 (H 2O)4 ]2 简写成：TiO 2 子向钛离子上电荷跃迁
b.TiOSO4∙H2O （Charge transfer）
c.加 H2O2
pH 1时, 为： [Ti(O 2 )(OH)(H 2O)4 ] 红色
26 Fe 44 Ru 76 Os
27 Co 45 Rh 77 Ir
28 Ni 46 Pd 78 Pt
29 Cu 47 Ag 79 Au
30 Zn 48 Cd 80 Hg
引言（Introduction）
1. 定义：具有部分充填d或f壳层电子的元素，它包括周期 第四、五、六周期从IIIB到VIIIB族的元素，共有8个 直列，这些元素都是金属元素，也称为过渡金属。人们 也常将铜分族看作过渡元素，这是由于Cu2+具有3d9， Au3+具有5d8，且性质也与过渡元素十分相似. 2. 符号与在周期表中的位置： 3. 价轨道 (n-1)d,ns,np 共九个轨道 4. 氧化态：
Chapter 18 过渡元素(I)
the transition elements (I)
IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB
21 Sc 39 Y 57 La
22 Ti 40 Zr 72 Hf
23 V 41 Nb 73 Ta
24 Cr 42 Mo 74 W
25 Mn 43 Tc 75 Re
钒分族
(2).钒酸盐和多钒酸盐 a. V(V)的成在方式： + + VO2 H 条件下 34VO3 VO4 V2O7 …… OH 条件下
b.加酸时正钒酸盐的聚合：
(1).pH降低，颜色：淡黄色→深红色（聚合度增大） →黄色 (2).聚合度还取决于初始浓度. VO43-的浓溶液时 钒的总浓度<10-4M时 H H H H 3 2 VO4 HVO 4 H2 VO4 H3 VO4 VO 2
§3 铬分族（Chromium subgroup）
包括：Chromium Molybdenum Tungsten
一、General properties 1.Radius 2.First ionization energy
Seaborgium
132 130 128 126 124 122 120 118 116
1. 有可变氧化态 2. +2为特征氧化态 3. 绝大部分过渡元素的最高氧化态等于其族数 4. 随着原子序数的增加其高价氧化态越来越稳定：如未发现FeO4， 而发现OsO4
5. 配位能力：过渡元素有很强的配位能力，因为有空价轨 道和富的d电子,可形成反馈π 键.
§1钛分族(Titanium subgroup) 从单质形成化合物必须要断开单质的
2 pH １－３ 为Ti 2O5 橙黄色（[Ti 2 (O 2 ) 2 O(H 2O)6 ]2） ,
钛分族
2.[+3]O.S
Preparation: Properties:
2TiO2+H2 2TiCl4+H2
6500C
紫色、粉末状
Ti2O3+H2O 2TiCl3+2HCl
易被氧化：4TiCl3+O2+2H2O=4TiOCl2+4HCl 歧化： 2TiCl3(s)==TiCl2(s)+TiCl4(g) ↑ 2TiCl2(s)=Ti+TiCl4(g)↑ 配位：水溶液中Ti(III)以 [Ti(H2O)6]Cl3(紫色) 形式存在，加入 乙醚并通HCl至饱和变成：[Ti(H2O)5Cl]Cl2.H2O(绿色) 乙醚层
a.制备 2NH4VO3=V2O5+2NH3↑+H2O b.性质：

1.V2O5 微溶于水，形成淡黄色酸性溶液. 2.与碱反应: V2O5+
6NaOH=2Na3VO4+3H2O + + 3.在pH<1的酸性溶液：V2O5+2H =2VO2 +H2O 4.有强氧化性： V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2↑+3H2O
§2 钒分族（Vanadium subgroup）
包括：Vanadium Niobium Tantalum Dubnium
一、General properties 1.Radius 2.First ionization energy
160 140 120 100 80 60 40 20 0
¹ ¼ °¾ ² Û ë ¶ M(V)µ ° ¾ Ä ë ¶
键能，同时伴随原子之间的相互作用 形成化合物所释放的能量。金属的原 包括： Titanium Zirconium子化能比非金属的键能大得多，在形 Hafnium Rutherfordium 成EF2,EF3,EF4的过程中，同一种金 一、General properties 属所需要的原子化能相同，而反应放 1.Radius 出的能量从EF2到EF4是增大的。对 2.First ionization energy 于原子序数大的过渡元素，原子化能 3.Oxidation number and coordination number 是增大的，所以Zr、Hf应形成最高 Ti Zr Hf 氧化态的化合物. +2+3+4 +4 +4 TiO,Ti2O3 ZrO2 HfO2 662 4. Coordination number: 660 658 Ti: 4, 6 Zr, Hf: 7, 8 656 5.Occurrence in nature: 654 652 rutile (金红石) TiO2 钛铁矿 FeTiO3 650 Ti Zr Hf 钙钛矿（Perovskite）
V 650
Nb 664
Ta 761
钒分族
二、The simple substance
Physical properties:熔沸点高，有较大的熔化热和气 化热，这说明钒族元素有较强的金属键；纯金属的延展 性好，但含O、H和C等杂质，金属弹性减弱，硬度增大 0.5 Chemical properties:
钒分族
c.VO 3离子中的O2离子被取代： 4
1. O 2 : 2 VO3 O2 4 2 2. S2 : V(O 2 )3 (红棕色)强酸性条件下 [VO2 (O 2 )2 ]3 6H V(O2 ) H2O2 2H2O
3
[VO2 (O 2 )2 ]3 (黄色) 弱酸性，弱碱性，中性 条件下 VO 3 4S2 4H2O VS3 8OH 4 4
Cr 还有负氧化 态：Cr(NO)4 (-4) Cr( NO)2(CO)3 (-2) 3.Oxidation number and coordination number
¹ ¼ °¾ ² Û ë ¶
Cr Mo W O.S 0+1+2+3 +4+5 +4+5 +4+5+6 +6 +6 4.Occurrence in nature: 铬铁矿Fe(CrO2)2 辉钼矿MoS2 黑钨矿(Fe,Mn)WO4 白钨矿CaWO4