第十四章过渡元素分析
第十四章过渡元素ⅣB-ⅦBⅧ-资料
( n=0 )
( n=2 )
（不稳定）
Fe2+ Fe3+无此配合物
.
无机化学
Thank you
1–3. 过渡元素的氧化态.
由于d电子的部分或全部参加成键,所以过渡 元素的氧化态一般从+Ⅱ~与族数
相同的最高氧化态.见p1049 表21–8. 同一周期.从左→右 氧化态↑ ⅦB 最高,然后
↓. 同一族.自上而下,高氧化态比较稳定,而主族
低氧化态比较稳定;
无机化学
六、资产配置
• 资产配置的定义、类别 • 战略资产配置：主要针对各资产大类 • 战术资产配置：主要针对各资产子类、行业
与酸反应 Cr( 无氧化膜 ), 可溶于稀 HN Mo、W可溶于HNO3+HF 与非金属反应. 易形成合金
无机化学
3-2.重要化合物
1.CrO3 2.Cr2O3 3.重铬酸盐 4.铬酸盐(CrO24- ) 5.钼酸盐.
无机化学
4-2.
Hale Waihona Puke .1.Mn(Ⅱ)2.MnO2 3.KMnO4
1.Mn(Ⅱ)
Mn(Ⅱ)具有还原性
2Mn2++5S2O
2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2↓
白色
棕褐色
2.MnO2
MnO2黑色粉末具有氧化性 MnO2+4HCl D= MnCl2+Cl2+2H2O 2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O pH>14预定
3MnO +4H+=2MnO+MnO2+H2O
无机化学
1-1. 过渡元素的价电子层结构.
(n-1)d1~10ns1~2 (Pd:4d105s0) d电子数较多.d电子可部分或全部成键. d轨道未充满可接受孤电子
无机化学区过渡元素优秀课件
造成这种两峰一谷的原因有三个：
其一为电子的精细结构, 即由于具有半充满 f 层(f7)的 Eu 和全充满 f 层(f14)的Yb 只用2个 6s2 电子形成金属键, 因 而键较弱、核间距较大, 故在Eu和Yb处出现两个峰值, 而Ce 平均用3.1个电子成键, 金属键较强, 其半径略小于Pr, 故在 Ce处微凹成一小谷。其余镧系元素均以三个电子成键, 故随 原子序数的增大, 半径均匀减小。
由于La到Lu的15个元素在物理性质、化学性质上的相 似性和连续性, 人们习惯上把La(4f0)到Lu(4f14)的15个元素 统称为镧系元素(简写为Ln),
同样地, 把Ac(5f0)到Lr(5f14)的15个元素统称为锕系 元素(简写为An)。这样, f区元素包含了由4f0到4f14的15 个镧系元素和由5f0到5f14的15个锕系元素。
La、Gd、Lu的构型可以 用f0、f7、f14(全空、半满和全 全满)的洪特规则来解释, 但Ce的结构尚不能得到满意的解释, 有 人认为是接近全空的缓故。
这两种电子结构可以用来说明镧系元素化学
性质的差异。
这些元素在参加化学反应时需要失去价电子, 由于4f轨道被外层电子有效地屏蔽着, 且由于 E4fE5d, 因而在结构为4fn6s2 的情况下, f电子要参 与反应, 必须先得由4f 轨道跃迁到 5d 轨道。这样, 由于电子构型不同, 所需激发能不同, 元素的化学 活泼性就有了差异。
10.1.1 镧系元素的价电子层结构
下表列出镧系元素在气态时和在固态时原子的电子层结构。
镧系元素气态原子的4f轨 道的充填呈现两种构型, 即4fn－1 5d16s2和4fn6s2, 这两种电子构型 的相对能量如左图所示。
过渡元素的结构特点与基本性质
过渡元素的结构特点与基本性质元素周期表中第四、五、六七周期元素中，第ⅢB~ⅤⅢ族，共25种元素，统称为过渡元素。
过渡元素的单质都是金属，所以也称为过渡金属元素。
见表16.1.5s0，是一种例外的电子排布)。
镧系、锕系的元素的电子排布，增加的电子填入(n-2)f亚层，例如：57La 4f 05d1 6s 2，在结构上，它们最外层二个电子层都是未充满的，因此在元素周期表的划分上不属于过渡金属元素，而属于内过渡元素。
也称之为镧系、锕系元素。
镧系57La ~ 71Lu （15种元素） 4f 0~145d0-1 6s2锕系89Ac~103Lr铹（15种元素）5f 0~146d0~1 7s216.1.1 价电子构型过渡金属价电子构型的通式为：(n-1)d1~9 ns1~2。
原子核外电子排布遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特规则。
L. Pauling 原子轨道近似能级图如下：1s; 2s 2p ; 3s 3p; 4s 3d 4p; 5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p ; 7s 5f 6d也有一些电子排布例外的情况，例如：Z = 24，41 ~ 46：Nb 铌4d45s1不是4d35s241W 钨 5d46s2不是4d55s142Ru 钌4d75s1不是4d65s244Rh 铑4d85s1不是4d75s245Pd 钯4d105s0 不是4d85s24616.1.2 氧化态的规律过渡金属元素常表现为多种氧化态，其根本原因在于内层电子的排布，过渡金属外层电子排布为：(n-1)d1~9 ns1~2 ，(n-1)d轨道与ns轨道能量相近，部分(n-1)d电子参与成键。
例：Mn：+2 ~ +7均出现，主要+2，+3，+4，+6，+7.Fe：+2 ~ +6均出现，主要+2，+3，+6.过渡金属元素的最高氧化态与所在的族相等，最高氧化态= 所处的族数例：Sc +3 Ⅲ3d14s2Cr +6 Ⅵ3d54s1Mn +7 Ⅶ3d54s1但Ⅷ族：多数最高氧化态小于其族数，是因为随着有效核电荷的增加（Z *↑），不是所有(n-1)d 电子都参与成键。
BChap过渡元素全解
橙黄色；强碱性下无色
36
Ti(III)化合物
TiO2和TiCl4用H2或活泼金属还原，可得 Ti2O3和TiCl3
Ti(III)化合物一般均有色
[Ti(H2O)6]3+紫，[TiCl2(H2O)6]+绿
Nb和Ta存在镧系收 缩效应
V易形成多酸（类似 于Si、P）
39
氧化态和存在形式
氧化态
V
Nb
Ta
+2、+3
+4、+5
+5
+5
自然界存在形式
钒铅矿Pb5(VO4)3Cl、钒铀矿K(UO2)VO4、 绿硫钒石VS2
铌铁矿、钽钛矿FeM2O6
40
1. 单质
物理性质
均为银白色，熔沸点高，有较大的熔化热和 气化热
可降低Ti(IV)/Ti电极电势（次要原因） 破环氧化膜：TiO2+6HF=H2TiF6+2H2O 氧化膜破坏后，Ti极易溶解 Ti易溶于很稀的HF+HAc混酸中
26
化学性质
高温下Ti等很活泼 TiCl4
TiH2
600K
1000K
500K
Ti
TiO2
பைடு நூலகம்
1300K
TiB
1300K
TiC
TiN
精炼
Ti + 2I2 ~100oC TiI4，TiI4 >700oC Ti + 2I2
28
2. 化合物
+4
TiO2、TiOSO4、TiO32 TiCl4 TiF62-、TiCl62-、Ti(NH3)64+、Ti(NO3)4 ZrO2、HfO2、ZrF62-、ZrF73-
第14章-1过渡金属元素通性分析
Mn
Fe
717.4
759.4
1509.1
1561
3259
2957.4
Co
Ni Cu
758
736.7 746
1646
1753.0 1958
3232
3393 3554
二、电离能与氧化态
元素的电离能是衡量元素化学活泼性和说明元素 氧化态特征的参数之一:
1. 过渡金属的电离能随离子电荷的增加没有发生突变， 只是逐渐增大，(n-1)d电子与ns电子能量接近，都能起价 电子的作用，所以过渡金属表现出多种氧化态； 2. Fe3+离子的价电子构型为半充满的 3d5 稳定结构，所以 Fe具有比较小的第三电离能， Fe可直接氯化生成 FeCl3， 而 Fe 后的Co、Ni 由于第三电离能较大，直接氯化不能生 成三氯化物；
第14章-1 过渡金属元素通性
过渡金属元素在周期表中的位置
第14章-1 过渡金属元素通性
过渡元素占据长周期的第4、5、6、7周期；从 第ⅢB 族的钪族开始，到第ⅠB 族的铜族为止， 共9个直列36个元素，不包括镧系和锕系元素； 填充d电子，亦称d区元素； 1. 单质相似性，同一周期金属性递变不明显； 2. 可变的氧化态，d电子可以参与成键；
二、电离能与氧化态
第一过渡系元素的电离能 (kJ· mol-1)
元素 K Ca Sc Ti V Cr 第一电离能 418.9 589.8 631 658 650 652.8 第二电离能 3051.4 1145.4 1235 1310 1414 1496 第三电离能 4411 4912.0 2389 2652.5 2828.0 2987
3. 易形成配合物，配离子大多有颜色；
4. 单质或化合物往往具有磁性和催化性；
过渡元素化学知识点总结
过渡元素化学知识点总结过渡元素具有以下特点：1. 电子结构：过渡元素的电子结构特点主要是d轨道的填充，使得它们的化学性质发生变化。
具体来说，过渡元素通常有一个未填满的d轨道，这使得它们的化学性质具有多样性和复杂性。
2. 氧化态：过渡元素通常能够显示多种氧化态，这与其未填满的d轨道有关。
例如，铁元素可以显示+2和+3的氧化态，铜元素可以显示+1和+2的氧化态，这种性质使过渡元素在形成化合物时具有很大的灵活性。
3. 彩色化合物：由于过渡元素的未填满的d轨道和多重氧化态，它们通常能形成彩色的化合物。
这些彩色化合物在生活中有很多应用，比如颜料、染料、陶瓷等，彩色化合物也是化学研究和实验室实验中的常见物质。
4. 催化性质：过渡元素在催化反应中起着重要的作用。
由于其不规则的电子填充和氧化态变化，使得其化合物在催化反应中具有活性和选择性。
比如钯、铑、铂等催化剂在工业上有重要的应用，如有机合成、汽车尾气处理等领域。
5. 锂离子电池：锂离子电池作为一种重要的储能装置，过渡元素在其中起着关键作用。
比如正极材料主要由过渡金属氧化物和磷酸盐组成，其中含有镍、钴、锰等过渡元素，它们的电化学性能决定了电池的容量和循环寿命。
6. 过渡金属配合物：过渡元素通常能够形成配合物，即与配体形成稳定的化合物。
这些配合物具有多种性质，如颜色、磁性、光谱性质等，具有多样的应用。
比如金刚石、钟亭草碱等药物中都含有过渡金属配合物。
过渡元素化学知识点总结：1. 电子结构：过渡元素的电子结构特点是d轨道的填充，未填满的d轨道决定了过渡元素的化学性质的复杂性和多样性。
2. 氧化态：过渡元素通常能够显示多种氧化态，这与其未填满的d轨道有关，使得过渡元素具有很大的化学活性和灵活性。
3. 彩色化合物：过渡元素的多重氧化态和未填满的d轨道使得其形成的化合物通常具有彩色，这些彩色化合物在生活中有很多应用。
4. 催化性质：过渡元素在催化反应中有重要的应用，其化合物在催化反应中具有活性和选择性。
元素周期表中过渡元素的性质与应用
元素周期表中过渡元素的性质与应用元素周期表是化学家们总结和分类元素的重要工具，其中过渡元素是指周期表中第3-12组元素，包括3d、4d、5d轨道上的元素。
过渡元素具有独特的性质和广泛的应用，对于理解物质的组成和性质变化有着重要的意义。
本文将讨论过渡元素的性质以及它们在不同领域的应用。
一、过渡元素的性质1. 多价性和化合价变化：过渡元素具有多个氧化态，即多价性。
这是由于过渡元素具有既能失去电子形成正离子，也能获得电子形成负离子的能力。
因此，它们能够形成不同的化合价，参与到多种反应中。
2. 颜色和吸收光谱：许多过渡元素及其化合物具有鲜明的颜色，这是由于它们能够吸收一定波长的光，在可见光区域发生电子跃迁。
例如，铜的化合物呈现蓝绿色、钴的化合物呈现鲜艳的红色等。
这一性质使得过渡元素在颜料、染料等方面有重要应用。
3. 催化活性：许多过渡元素及其化合物具有良好的催化活性。
它们可以在反应中降低活化能，加速反应速率。
常见的过渡金属催化剂包括钯、铂、镍等，它们在有机合成、能源转化等领域发挥着重要作用。
4. 形成强稳络合物：过渡元素常常形成稳定的配合物。
它们能够与配体发生配位键，形成配位化合物。
这些络合物具有丰富的结构和性质，广泛应用于催化、荧光材料、生物医学等领域。
5. 磁性行为：过渡元素和其化合物具有丰富的磁性行为。
其中，具有未被填满的d轨道的过渡金属离子更容易表现出明显的磁性。
这一性质使得它们在磁性材料、数据存储等领域有广泛应用。
二、过渡元素的应用1. 工业催化剂：许多过渡金属催化剂被广泛应用于化工生产中。
例如，钯催化剂可用于加氢反应、芳香化反应等；铑催化剂可用于氧化反应等。
这些催化剂能够提高反应速率、选择性和产率，降低生产成本。
2. 电子材料：过渡元素及其化合物在电子材料领域发挥着重要作用。
铜、铝、铁等过渡金属被广泛应用于电线、电缆等导电材料中。
同时，过渡金属氧化物也是光电子器件、可见光催化剂等的重要组成部分。
过渡族主要元素性质的测定课件
2.01
58℃， 200~230℃ 部分分解出 HCl ,无水 MnCl2 红色 片状，熔点为
650℃
60(10℃)
72
⑴ Mn(OH)2 (白色)
Mn 2 2OH 无O2 Mn(OH)2 (s,白)
Mn(OH)2
1 2
O2
MnO(OH)2 (s,棕黄色)
二羟氧锰
MnO(OH)2 (x 1)H2O MnO2 xH2O(s,黑褐色) Mn(OH)2 2H Mn2 2H2O
过渡族主要元素性质的测定
1
过渡族主要元素介绍
2
铬 、锰、 铁
3
铜、银
4
汞
一、过渡族主要元素概述
1. 过渡族主要元素的原子半径和电离能 2. 过渡族主要元素的物理性质 3. 过渡族主要元素的化学性质 4. 过渡族主要元素的氧化态 5. 过渡族主要元素离子的颜色 注：过渡族元素也叫d区元素
d区元素的原子半径和电离能
Δ 3Mn 2O2 Mn3O4 Mn X2 MnX2 (X F) Mn F2 MnF4和MnF3
•在氧化剂存在下与熔融的碱作用：
熔融
2Mn 4KOH 3O2 2K2MnO4 2H2O
3、锰的化合物 Mn的价电子构型：3d54s2
可形成多种氧化值：从-2~+7， 最高氧化值=价电子数
淡绿色晶体
硫酸亚铁铵 (Mohr 盐) (NH4)2Fe
(SO4)2·6H2O
绿色晶体
1.895~1.893
1.87 -
在空气中风 化变为白色 粉末，热至 73 ℃时变白，90 ℃时熔融， 250℃时开始 分解，失去
SO3
100℃左右失 去结晶水
26.5，能溶于 甘油，不溶 于乙醇，水 溶液易被氧
第14章过渡元素(二)
5．盐的溶解度及水解 两族元素的硝酸盐都易溶于水。II B族元素的硫酸盐易溶，而 钙、锶、 钡的硫酸盐则是微溶。两族元素的碳酸盐又都难溶 于水。
IIB族元素的盐在溶液中都有一定程度的水解，而钙、锶和 钡的盐则不水解。 6．某些性质的变比规律 II B族元素的金属活泼性自上而下减弱，但它们的氢氧化物 碱性则自上而下增强。 而IIA族元素的金属活泼性以及它们的氢氧化物碱性，自上而 下一致增强。
的共价性，不管在程度上或范围上都比IIA族元素的化合物所表 现的共价性为大。IIB族金属离子形成配合物的倾向比IIA族金 属离子强得多。
4．氢氧化物的酸碱性 II B族元素的氢氧化物是弱碱性的，且易脱水分解。 IIA的氢氧化物则是强碱性的，不易脱水分解。 而Be(OH)2和Zn(OH)2都是两性的。
黄血盐
Cu2[Fe(CN)6] 红棕色
第三节 锌族元素的重要化合物 一、锌族元素的通性
1.阶层电子构型：Zn
Cd
3d104s2 4d105s2
Hg 5d106s2
2.氧化态：他们均可形成氧化数为+2的化合物。Hg还 可形成氧化数为+1的化合物，两个Hg以共价键相连
3.金属活泼性： Zn
Cd
Hg
M 2
淡黄色
[Ag(S2O3)2]3-
I- AgI CN- [Ag(CN)2]-
黄色
S2- Ag2S
黑
4.Cu(Ⅰ)与Cu(Ⅱ)的相互转化
(1)Cu(Ⅰ) Cu(Ⅱ)
A
: Cu 2
0.170
Cu
0.522
Cu
高温、干态时，Cu(Ⅰ)的盐稳定，水溶液中Cu+ 歧化分解为Cu2+及Cu。
元素周期表中的过渡元素
元素周期表中的过渡元素元素周期表是化学中最为重要的工具之一，它按照元素的原子序数排列，将各种元素分类并展示其基本性质。
其中，过渡元素是元素周期表中的一个重要分类。
本文将对过渡元素进行详细的介绍和解析。
一、什么是过渡元素过渡元素，又称过渡金属元素，是指元素周期表中位于d区的元素。
具体来说，它们位于周期表的第4至7周期，并且填充d轨道的电子数量从1至10，即d1至d10。
过渡元素具有一些特殊的性质，使得它们在化学反应和催化过程中起到重要的作用。
二、过渡元素的特性和性质1. 原子结构和电子配置过渡元素的原子结构是它们特殊性质的基础。
由于过渡元素具有填充d轨道的电子，其电子配置比较复杂。
以铁（Fe）为例，其电子配置为 [Ar] 3d^6 4s^2。
可以看出，过渡元素的电子配置中包含了未填满的d轨道和填满的s轨道。
2. 多种化合价和化合物形成过渡元素常常能够形成多种化合价和化合物。
这是因为过渡元素的d轨道中的电子容易发生配位反应，形成不同化合物的结构。
以铜（Cu）为例，它可以形成Cu+和Cu2+两种离子，分别与不同的配体形成多种不同的配合物。
3. 颜色和催化性能过渡元素及其化合物常常具有鲜艳的颜色，这是由于它们的d轨道电子发生跃迁所致。
这种特性使得过渡元素被广泛应用在染料、颜料和催化剂等领域。
例如，钛（Ti）被广泛用于催化剂制备中，而铬（Cr）则用于制造不锈钢。
4. 磁性和电导性由于过渡元素具有未填充的d轨道电子，它们常常表现出良好的磁性和电导性。
例如，铁（Fe）和钴（Co）是常见的磁性材料，可以用于制造磁铁和磁带。
铜（Cu）和银（Ag）则是良好的电导体，广泛用于导线和电路中。
三、过渡元素的应用1. 催化剂过渡元素及其化合物在催化剂制备中具有重要的应用。
催化剂可以加速化学反应速率，降低反应温度和能源消耗。
铂（Pt）和钯（Pd）常被用作催化剂，例如在汽车尾气净化中，它们能将有害气体转化为无害物质。
2. 电池和电子器件过渡元素在电池和电子器件中也发挥着重要的作用。
过渡元素的结构化学i -回复
过渡元素的结构化学i -回复什么是过渡元素的结构化学？如何计算过渡元素的电子排布？过渡元素的结构化学对于化学反应有什么影响？本文将分步解答这些问题，并深入探讨过渡元素的结构化学。
1. 什么是过渡元素的结构化学？过渡元素是指位于周期表中3d, 4d和5d区的元素，它们由于具备一些特殊的结构和电子排布而被称为过渡元素。
过渡元素的结构化学研究的是这些元素的化学性质和反应机制，以及它们的结构和构型如何影响这些性质和反应。
2. 如何计算过渡元素的电子排布？过渡元素的电子排布可以通过填充d轨道和s轨道上的电子来确定。
为了简化计算，我们可以使用元素的原子序数来确定这个排布。
例如，咱们来看一下铁元素（Fe，原子序数26）的电子排布：首先，填充1s轨道上的2个电子。
然后填充2s轨道上的2个电子。
接下来，填充2p轨道上的6个电子。
然后，填充3s轨道上的2个电子。
接着，填充3p轨道上的6个电子。
然后，填充4s轨道上的2个电子。
最后，填充3d轨道上的6个电子。
3. 过渡元素的结构化学对于化学反应有什么影响？过渡元素的结构和电子排布对于其化学性质和反应机制有着重要的影响。
以下是一些常见的影响因素：- 价态变化：过渡元素通常可以在反应中改变氧化态。
这是由于过渡金属中心的d电子可以相互转移和重排，从而产生不同的氧化态。
- 反应速率：过渡金属通常具有较高的反应活性，这是由于其d电子层的特殊结构和构型。
这些电子可以参与反应中的电子传递和配位作用，从而加速化学反应的速率。
- 配位化学：过渡金属通常可以形成配合物，这是由于其d电子层可以与其他分子或离子发生配位作用。
这种配位作用可以影响化学反应的机理和产物。
- 光谱性质：过渡金属通常具有丰富的光谱性质，这是由于其d电子的能级结构和跃迁性质。
这些光谱性质可以用于研究过渡金属的结构和反应机制。
综上所述，过渡元素的结构化学涉及到过渡金属的电子排布和化学性质之间的关系。
通过了解过渡元素的电子结构和构型，我们可以更好地理解和预测其化学性质和反应行为。
《过渡元素概述》课件
1 鼠标悬停
当鼠标悬停在元素上时，使用过渡元素可以 实现平滑的鼠标移入效果，为网页添加互动 性。
2 点击事件
当元素被点击时，使用过渡元素可以实现点 击后的过渡动画，让用户感知到元素被点击 的反馈。
3 属性变化
当元素的属性发生变化时，使用过渡元素可 以使属性的变化平滑过渡，使网页的交互更 加自然。
4 页面加载
过渡元素的注意事项
性能 浏览器兼容性
过渡元素的性能较差，不宜过度使用。
不同浏览器上的过渡元素表现可能会有所不同， 需考虑兼容性问题。
当页面加载时，使用过渡元素可以实现页面 的平滑过渡效果，给用户更好的视觉体验。
如Байду номын сангаас使用过渡元素？
CSS属性transition
使用transition属性来指定需要过渡的属性以及过渡 时长。可以控制过渡效果的速度曲线和循环播放。
CSS属性transform-origin
使用transform-origin属性来规定3D变换的基点，可 以控制元素转换的中心点位置。
《过渡元素概述》PPT课 件
过渡元素指的是在CSS中，可以在不同状态之间实现平滑过渡效果的元素。 通过过渡元素可以让网页更加丰富、更加生动。
过渡元素是什么？
过渡元素是CSS中能够实现平滑过渡效果的元素。通过改变元素的属性，我们可以在不同状态之间实现流畅 的过渡效果，从而增加网页的动感和吸引力。
过渡元素的使用场景
化学中的过渡元素
化学中的过渡元素
过渡元素是化学元素周期表中3到12族元素的总称，它们在化学性质上表现
出许多独特的特征。
过渡元素在化学反应中常常扮演催化剂的角色，对催化反应具有重要影响。
在自然界中，过渡元素广泛存在于矿物、岩石和生物体系中。
过渡元素的特性
1.电子结构复杂：过渡元素的原子内电子结构相对较为复杂，其中的
电子填充到d轨道中，形成不同的电子排布。
2.多价态：过渡元素常常呈现不同的氧化态，由于d轨道的电子容易
失去或获得，使其能在不同的氧化态之间转变。
3.催化活性：过渡元素常常表现出良好的催化活性，对于许多化学反
应中的反应速率有显著影响。
过渡元素的应用
1.合金制备：过渡元素常用于合金的制备中，如钛合金、钨合金等，
合金常常具有优良的机械性能和耐高温性能。
2.催化剂：过渡元素广泛应用于化学工业中的催化剂制备，如铂、钯、
铁等元素在氢化反应、氧化反应中发挥着重要作用。
3.生物体系：过渡元素在生物体系中也扮演着重要角色，如铁元素在
血液中的氧气运输、锌元素在酶活性中的作用等。
过渡元素的周期表分布
过渡元素在周期表中主要分布在3到12族之间，包括铁系、铬系、锰系、镍
系等，它们的物理化学性质各有不同，但都具有过渡元素的共同特征。
总之，过渡元素在化学中扮演着重要角色，其多样的化学性质和广泛的应用使
其成为化学领域中不可或缺的一部分。
希望通过对过渡元素的研究和应用，能够推动化学技术的发展和创新。
《过渡元素化学》课件
化学工业：用 航空航天工业： 于制造催化剂、 用于制造耐高 染料、农药等 温、耐腐蚀的
合金材料
核工业：用于 制造核燃料和 核反应堆的部
件
环保工业：用 于处理废水、 废气等污染物
过渡元素在生物体内 的作用：如铁、铜、 锌等在血液、骨骼、 神经等系统中的作用
过渡元素在药物中 的应用：如铁、铜、 锌等在药物中的作 用
汇报人：
原子结构：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律 电子排布：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律 电子排布特点：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律 电子排布规律：过渡元素原子核外电子排布具有周期性规律
金属性：过渡元素中，金属性最强的是铼，最弱的是铋 非金属性：过渡元素中，非金属性最强的是铋，最弱的是铼 电离能：过渡元素中，电离能最高的是铼，最低的是铋 过渡元素的物理性质与其金属性和非金属性有关，电离能是衡量元素化学性质的重要指标
磁性：过渡 元素具有磁 性，其中铁、 钴、镍等元 素具有较强 的磁性
热导率：过 渡元素的热 导率较高， 其中铜、银 等元素具有 较高的热导 率
电导率：过 渡元素的电 导率较高， 其中铜、银 等元素具有 较高的电导 率
熔点：过 渡元素的 熔点较高， 其中钨、 钼等元素 具有较高 的熔点
硬度：过 渡元素的 硬度较高， 其中钨、 钼等元素 具有较高 的硬度
应用：氧化物和氢氧化物在工业、化学实验和日常生活中有广泛的应用，如催化剂、颜料、药物等
盐类：过渡元素与 酸或碱反应生成的 化合物，如氯化铁、 硫酸铜等
络合物：过渡元素 与有机配体形成的 化合物，如铁氰化 钾、铜氨络合物等
性质：盐类和络合物 具有不同的物理和化 学性质，如颜色、溶 解度、稳定性等
第十四章过渡元素
（ 1 ） 在空气中的稳定性
Cu 在常温下不与干燥空气中的 O2 反应，加热时生成黑色的 CuO
2 Cu + O2 —△— 2 CuO Au，Ag 加热时也不与空气中的 O2 反应 。
Cu 在常温下与潮湿的空气反 应，生成绿色 Cu（OH）2•CuCO3
2 Cu + O2 + H2O + CO2 —— Cu（OH）2•CuCO3
（ 2 ） Ag（I）的氧化还原性
Ag2+
1.980 V
Ag+
0.799 V
Ag
从银的元素电势图看出，在水 溶液中 Ag+ 不歧化，也很难被氧化 成 Ag2+ 。
Ag2+
1.980 V
Ag+
0.799 V
Ag
Ag（I）有氧化性，它和醛基 之间的银镜反应，就是将醛基氧化 成羧基，自身被还原成单质银。
Cu2 + + Cu + 6 Cl－ —— 2 [ CuCl3 ]2－ 还原剂 Cu，络合剂 Cl－。 由于 Cl－ 的浓度不同，配离子
也可能是 [ CuCl2 ]－ 或 [ CuCl4 ]3－。
Cu2 + + Cu + 6 Cl－ —— 2 [ CuCl3 ]2－ 加大量水稀释时，生成 CuCl
例如 Ag 和 O2 不发生反应，但 在 KCN 溶液中 ，则 Ag 可以被氧化
4 Ag + O2 + 8 CN－ + 2 H2O —— 4 [ Ag（CN）2 ]－ + 4 OH－
而 Cu 在 NaCN 溶液中可被 H2O 氧化，放出 H2
2 Cu + 8 CN－ + 2 H2O —— 2 [ Cu（CN）4 ]3－ + H2 + 2 OH－
高中化学竞赛中过渡元素的讲解
过渡元素(一)要求(1)从电子层结构的特点理解d区元素的通性。
(2)了解钛、钒、铬重要化合物的化学性质。
了解钼、钨的重要化合物。
(3)掌握Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)重要化合物的化学性质以及各氧化态锰之间相互转化关系。
(4)掌握铁、钴、镍的化合物在反应性上的差异。
熟悉铁、钴、镍的重要配合物。
(5)了解铂及其重要化合物的性质。
(一) 过渡元素通性过渡元素一般是指原子的电子层结构中d轨道或f轨道仅部分填充的元素。
因此过渡元素实际上包括d区元素和f区元素。
本章主要讨论d区元素。
d区元素价电子构型为(n-1)d1~8ns1~2(Pd 4d10和Pt 5d96s1例外), 最外两层电子均未填满。
由此构成了d区元素如下通性：(1)单质相似性最外层电子一般不超过2个，较易失去，所以它们都是金属。
又因为d区元素有较大的有效核电荷，d电子有一定的成键能力，所以它们一般有较小的原子半径、较大的密度、较高的熔点和良好的导电导热性。
例如Os的密度(22.488 g∙cm−3)，W的熔点(3380 o C，Cr的硬度都是金属中最大的。
d区元素化学活泼性也较接近。
(2)有可变氧化态因(n-1)d轨道和ns轨道的能量相近，d电子可以全部或部分参与成键，所以除ⅢB族只有＋3氧化态外，其他各族都有可变的氧化态。
氧化态变化趋势是同一周期从左到右逐渐升高，然后降低；同一族从上到下高氧化态趋于稳定。
例如MnO4−有强氧化性，而ReO4−无氧化性。
例1对同一族元素来说，随周期数增加，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?主族元素(主要表现在ⅢA，ⅣA，ⅤA族)随周期数增加，低氧化态趋于稳定的原因一般归因于“惰性电子对效应”。
为什么过渡元素随周期数增加高氧化态趋于稳定呢? 仔细研究一下过渡元素的电离能可发现：I1和I2往往是第二、第三过渡系列比第一过渡系列的大，但从I3开始，往往第二、第三过渡系列比第一过渡系列的小。
过渡元素化校
2、原子结构特征
（1）原子半径和离子半径：
ⅢB—ⅡB元素的原子半径/pm
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB
Ⅷ
ⅠB ⅡB
结论：1）与同周期碱金属和碱土金属相比，原子半径都较小。如：
r（k）=203pm，r（Ca）=174pm，原因：电子层数没变，核电荷数增加
2）从左到右原子半径先逐步减小，但接近d10时半径又 稍增大（d电子屏蔽效应小，d电子充满后，屏蔽效应加 强有关）。
六 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 七 Ac
第一过渡系 第二过渡系 第三过渡系
2－2 过渡元素的价电子层结构
过渡元素价电子层结构：(n-1)d 1-10 ns 1-2 (Pd:4d105s0) 为了便于学习和理解，我们又把过渡元素分成两大类：
（1）从ⅢB族—Ⅷ族元素 其结构特点是：最后一个电子依次填充在次外层的d
过渡金属离子和某些过渡金属原子，由于存在空的nS、nP和 部分甚至全空的 d 轨道，可以接受配体提供的孤对电子，形成 配位键，形成配位离子和配位化合物。
如：K4[Fe(CN)6]、K3[Fe(CN)6]、 [Ag(NH3)2]OH、 [Cu(H2O)4]2+等 铂系元素由于原子半径小，d电子数较多，且易变形，更易
练练fefe的相互转化的febr逐滴至过量feihifeclfe少hnofe过量hnonaoh溶液fe检验现象溶液呈血红色红褐色沉淀fe检验naoh溶液kscn溶液后再加氯水或过氧化氢白色沉淀灰绿色红褐色先无现象再加后溶液呈血红色兰色沉淀兰色沉淀1家用炒菜铁锅用水清洗放置后出现红棕色的锈斑在此变化过程中不发生的化学反应是4e4ohfe3efe2在稀盐酸中投入铜粉没有现象在此溶液中加入下列物质铜会溶解的是适量银粉bc生铁中除含碳外还含simn和少量sp等
过渡元素(一)
第19章过渡元素（一）19.1 引言过渡元素位于周期表中部，原子中d或f亚层电子未填满。
这些元素都是金属，也称为过渡金属。
根据电子结构的特点，过渡元素又可分为：外过渡元素（又称d区元素）及内过渡元素（又称f区元素）两大组。
●外过渡元素包括镧、锕和除镧系锕系以外的其它过渡元素，它们的d 轨道没有全部填满电子，f轨道为全空（四、五周期）或全满（第六周期）。
●内过渡元素指镧系和锕系元素，它们的电子部分填充到f轨道。
d区过渡元素可按元素所处的周期分成三个系列：①位于周期表中第4周期的Sc～Ni------称为第一过渡系元素②第5周期中的Y～Pd称为第二过渡系元素③第6周期中的La～Pt称为第三过渡系元素本章所讨论的过渡元素只包括周期系第4、5、6周期从ⅢB族到ⅧB族的元素，具有(n-1)d轨道未充满的那些元素，共有8个直列，25种元素（如表19-l方框内的元素）。
镧系和锕系元素的性质，在第21章讨论。
19.2 过渡元素的基本性质过渡元素具有许多共同的性质：◆它们都是金属，硬度较大，熔点和沸点较高，有着良好的导热、导电性能，易生成合金。
◆大部分过渡金属与其正离子组成电对的电极电势为负值，即还原能力较强。
例如，第一过渡系元素一般都能从非氧化性酸中置换出氢。
◆大多数都存在多种氧化态，水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。
◆具有部分填充的电子层，能形成一些顺磁性化合物。
◆原子或离子形成配合物的倾向较大。
19.2.1 过渡元素原子的电子构型过渡元素原子电子构型的特点是它们的 d 轨道上的电子未充满（Pd例外），最外层仅有1~2个电子，它们的价电子构型为(n-1)d1-9n s1-2（Pd为4d105s0）。
表19-3 过渡元素原子的价电子层结构和氧化态元素Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni价电子层结构3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s2氧化态(+Ⅱ)+Ⅲ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅵ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅵ+Ⅶ+Ⅱ+Ⅲ(+Ⅵ)+Ⅱ+Ⅲ+Ⅱ(+Ⅲ)元素Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd 价电子层结构4d15s24d25s24d45s14d55s14d55s24d75s14d85s14d105s0氧化态+Ⅲ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ+Ⅶ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ+Ⅶ+Ⅷ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ元素La Hf Ta W Re Os Ir Pt 价电子层结构5d16s25d26s25d36s25d46s25d56s25d66s25d76s25d96s1氧化态+Ⅲ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ+Ⅶ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ+Ⅷ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ注：划横线的表示比较常见、稳定的氧化态；带括号的表示不稳定的氧化态。
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13-6 铜族元素13-6-1 铜族元素概述一、铜族元素通性1.价层电子构型为(n-1)d10n s1,氧化数有+1、+2、+3，铜、银、金最常见的氧化数分别为+2、+1、+3 。
2.铜族金属离子具有较强的极化力，本身变形性又大，所以它们的二元化合物一般有相当程度的共价性。
3.与其它过渡元素类似，易形成配合物。
二、铜族元素单质1.它们的密度大，都是重金属，其中金的密度最大，为19.3g·cm-3。
2.硬度小、有极好的延展性和可塑性，金更为突出，3.导热、导电能力极强，尤以银为最，铜是最通用的导体。
4.铜、银、金能与许多金属形成合金。
5.铜、银、金的化学活泼性较差。
铜：在干燥空气中铜很稳定，有二氧化碳及湿气存在，则表面上生成绿色的碱式碳酸铜2Cu + O2 + H2O + CO2─→ Cu2(OH)2CO3金：在高温下唯一不与氧气起反应的金属，在自然界中仅与碲形成天然化合物(碲化金)。
银：在室温下不与氧气、水作用，即使在高温下也不与氢、氮或碳作用，与卤素反应较慢，但即使在室温下与含有H2S的空气接触时，表面因蒙上一层Ag2S而发暗，这是银币和银首饰变暗的原因。
4Ag + 2H2S + O2─→ 2Ag2S + 2H2O铜、银不溶于非氧化性稀酸，能与硝酸、热的浓硫酸作用：Cu + 4HNO3(浓)─→ Cu(NO3)2 + NO2↑+ 2H2O3Cu + 8HNO3(稀)─→ 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2OCu + 2H2SO4(浓) ─→ CuSO4 + SO2↑+ 2H2O2Ag + 2H2SO4(浓) ─→ Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2OAg + 2HNO3(65%) ─→ AgNO3 + NO2↑+ H2O金不溶于单一的无机酸中，但金能溶于王水(浓HCl:浓HNO3 = 3:1的混合液)中：Au + HNO3+ 4HCl ─→ H[AuCl4] + NO↑ + 2H2O而银遇王水因表面生成AgCl薄膜而阻止反应继续进行。
13-6-2 铜的重要化合物一、氧化物和氢氧化物1. CuO和Cu(OH)2CuO它不溶于水，但可溶于酸。
CuO的热稳定性很高，加热到1000℃才开始分解为暗红色的Cu2O：4CuO2Cu2O +O2Cu2+ + 2OH-─→ Cu(OH)2↓Cu(OH)2CuO + H2OCu(OH)2显两性(但以弱碱性为主)，Cu(OH)2 + 2H+─→ Cu2+ + 2H2OCu(OH)2 + 2OH-─→ [Cu(OH)4]2-[Cu(OH)4]2-配离子可被葡萄糖还原为暗红色的Cu2O:[Cu(OH)4]2- + C6H12O6─→ Cu2O↓ + C6H12O7 + 4OH- + 2H2O(葡萄糖)(葡萄糖酸)医学上用此反应来检查糖尿病。
Cu(OH)2也易溶与氨水，生成深蓝色的[Cu(NH3)4]2+。
2.Cu2O对热很稳定，在1235℃熔化也不分解，难溶于水，但易溶于稀酸，并立即歧化为Cu和Cu2+:Cu2O + 2H+─→ 2Cu++ Cu↓+ H2O与盐酸反应形成难溶于水的CuCl：Cu2O + 2HCl ─→ 2CuCl↓(白色)+ H2O此外，它还能溶于氨水形成无色配离子[Cu(NH3)2]+Cu2O + 4NH3 + H2O → 2[Cu(NH3)2]+ + 2OH-但[Cu(NH3)2]+遇到空气则被氧化为深蓝色的[Cu(NH3)4]2+：4[Cu(NH3)2]+ + O2 + 8NH3 + 2H2O → 4[Cu(NH3)4]2+ + 4OH-Cu2O主要用作玻璃、搪瓷工业的红色颜料。
此外，由于Cu2O具有半导体性质，可用它和铜制造亚铜整流器。
CuOH极不稳定，至今尚未制得CuOH。
1.盐类(1)氯化亚铜(CuCl)在热的浓盐酸溶液中，用铜粉还原CuCl2，生成[CuCl2]-，用水稀释即可得到难溶于水的白色CuCl沉淀：Cu2+ + Cu + 4 Cl-─→ 2[CuCl2]-(无色)2[CuCl2]-2CuCl↓ + 2Cl-总反应为：Cu2+ + Cu + 2Cl-─→ 2CuCl↓CuCl的盐酸溶液能吸收CO，形成氯化羰基亚铜[CuCl(CO)]·H2O，此反应在气体分析中可用于测定混合气体中CO的含量。
在有机合成中CuCl用作催化剂和还原剂。
(2) 氯化铜铜(Ⅱ)的卤化物中，只有氯化铜较重要。
无水氯化铜(CuCl2)为棕黄色固体，可由单质直接化合而成，它是共价化合物，其结构为由CuCl4平面组成的长链(如图13-8 所示)：CuCl2不但易溶于水，而且易溶于一些有机溶剂(如乙醇、丙酮)中。
在CuCl2很浓的水溶液中，可形成黄色的[CuCl4]2-：Cu2+ + 4Cl-─→ [CuCl4]2而CuCl2的稀溶液为浅蓝色，原因是水分子取代了[CuCl4]2-中的Cl-，形成[Cu(H2O)4]2+：[CuCl4]2-(黄) + 4H2O ─→[Cu(H2O)4]2+(浅蓝)+ 4Cl-CuCl2的浓溶液通常为黄绿色或绿色，这是由于溶液中同时含有[CuCl4]2-和[Cu(H2O)4]2+之故。
氯化铜用于制造玻璃、陶瓷用颜料、消毒剂、媒染剂和催化剂。
(3) 硫酸铜无水硫酸铜(CuSO4)为白色粉末，但从水溶液中结晶时，得到的是蓝色五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)晶体，俗称胆矾，其结构式为[Cu(H2O)4]SO4·H2O。
无水CuSO4易溶于水，吸水性强，吸水后即显出特征的蓝色，可利用这一性质检验有机液体中的微量水分，也可用作干燥剂，从有机液体中除去水分。
CuSO4溶液由于Cu2+水解而显酸性。
CuSO4为制取其它铜盐的重要原料，在电解或电镀中用作电解液和配制电镀液、纺织工业中用作媒染剂。
CuSO4由于具有杀菌能力，用于蓄水池、游泳池中可防止藻类生长。
硫酸铜和石灰乳混合而成的“波尔多液”可用于消灭植物病虫害。
3. 配合物(1) Cu(I)配合物常见的Cu(I)配离子有：配离子[CuCl2]-[Cu(SCN)2]-[Cu(NH3)2]+[Cu(S2O3)2]3-[Cu(CN)2]-3.16×105 1.51×105 7.24×1010 1.66×1012 1.0×1024多数Cu(I)配合物的溶液具有吸收烯烃、炔烃和CO 的能力，例如：[Cu(NH 2CH 2CH 2OH)2]+ + C 2H 4[Cu(NH 2CH 2CH 2OH)2(C 2H 4)]+； <0[Cu(NH 3)2]+ + CO [[Cu(NH 3)2(CO)]+； <0 上述反应是可逆的，受热时放出C 2H 4和CO,前一反应用于从石油气中分离出C 2H 4；后一反应用于合成氨工业铜洗工段吸收可使催化剂中毒的CO 气体。
(2) Cu(Ⅱ)配合物Cu 2+与单齿配体一般形成配位数为4的正方形配合物。
例如已介绍过的[Cu(H 2O)4]2+，[CuCl 4]2-，[Cu(NH 3)4]2+等。
我们熟悉的深蓝色的[Cu(NH 3)4]2+，它是由过量氨水与Cu(Ⅱ)盐溶液反应而形成： [Cu(H 2O)4]2+(浅蓝) + 4NH 3 ─→ [Cu(NH 3)4]2+(深蓝) + 4H 2O此外，Cu 2+还可和一些有机配合剂(如乙二胺等)形成稳定的螯合物。
2. 铜(Ⅰ)和铜(Ⅱ)的相互转化从Cu +的价层电子结构(3d 10)看，Cu(Ⅰ)化合物应该是稳定的，自然界中也确有含Cu 2O 和Cu 2S 的矿物存在。
但在水溶液中，Cu +易发生歧化反应，生成Cu 2+和Cu 。
由于Cu 2+所带的电荷比Cu +多，半径比Cu +小，Cu 2+ 的水合焓(-2100 kJ ·mol -1)比Cu +(-593 kJ ·mol -1)的代数值小得多，因此在水溶液中Cu +不如Cu 2+稳定。
由铜的电势图可知，在酸性溶液中，Cu +易发生歧化反应：2Cu + ss Cu 2+ +CuK θ=)Cu (c )Cu (c 22++= 2×106 Cu +歧化反应的平衡常数相当大，反应进行得很彻底。
为使Cu(Ⅱ)转化为Cu(Ⅰ)，必须有还原剂存在；同时要降低溶液中的Cu +的浓度，使之成为难溶物或难解离的配合物。
前面提到的CuCl 的制备就是其中一例，由下列电势图：Cu 2+(aq) +0.559 CuCl(s) +0.12 Cu(s)可知E θ(Cu 2+/CuCl)大于E θ(CuCl/Cu)，故Cu 2+可将Cu 氧化为CuCl 。
若用SO 2代替铜作还原剂，则可发生下列反应：2Cu 2+ + SO 2 + 2Cl - + 2H 2O ─→ 2CuCl↓+ SO 42- + 4H +2Cu 2+ + 4I- ─→ 2CuI↓+ I 22Cu2+ + 4CN- ─→ 2CuCN↓+ (CN)2↑CuCN + (x-1)CN-─→ [Cu(CN)x]1-x (x=2～4)总之，在水溶液中凡能使Cu+生成难溶盐或稳定Cu(I)配离子时，则可使Cu(Ⅱ)转化为Cu(I)化合物。
在水溶液中，Cu+的化合物除了不溶解或配离子外都是不稳定的，但在固体中Cu+的化合物比Cu(Ⅱ)的化合物稳定。
13-6-3 银的重要化合物1．卤化银卤化银中只有AgF易溶于水，其余的卤化银均难溶于水。
硝酸银与可溶性卤化物反应，生成不同颜色的卤化银沉淀。
卤化银的颜色依Cl一Br—I的顺序加深，溶解度依次降低。
卤化银有感光性。
在光照下被分解为单质(先变为紫色，最后变为黑色)：2AgX 2Ag + X2基于卤化银的感光性，可用它作照相底片上的感光物质。
例如照相底片上敷有一层含有AgBr胶体粒子的明胶，在光照下，AgBr被分解为“银核”(银原子)：AgBr Ag + Br 然后用显影剂(主要含有有机还原剂如对苯二酚)处理，使含有银核的AgBr粒子被还原为金属而变为黑色，最后在定影液(主要含有Na2S2O3)作用下，使未感光的AgBr形成[Ag(S2O3)2]3-而溶解，晾干后就得到“负像”(俗称底片)：AgBr + 2S2O32-─→ [Ag(S2O3)2]3- + Br印相时，将负像放在照相纸上再进行曝光，经显影、定影，即得“正像”。
AgI在人工降雨中用作冰核形成剂。
作为快离子导体(固体电解质)，AgI已用于固体电解质电池和电化学器件中。
2．硝酸银AgNO3是最重要的可溶性银盐。
将Ag溶于热的65%硝酸，蒸发、结晶，制得无色菱片状硝酸银晶体。
AgNO3受热不稳定，加热到713K，按下式分解：2AgNO32Ag + 2NO2 + O2在日光照射下，AgNO3也会按上式缓慢地分解，因此必须保存在棕色瓶中。