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第18章 d区元素吉林大学无机化学

第18章  d区元素吉林大学无机化学

1.507V 1.695V 0.564V
Mn2+ MnO2 MnO42-
MnO 4 / MnO 2
2 MnO 4 / MnO 4
还原产物
例如:与SO32-反应
酸性 中性 碱性
还原产物还与KMnO4加入方式有关。
由软锰矿制备KMnO4 软锰矿 粉碎
氧化剂
OH- △
K2MnO4 墨绿色
铬的单质 铬的化合物
水溶液中离子及其反应
概述
铬分族(VIB):Cr, Mo, W 价电子构型:(n-1)d 4-5ns1-2
Cr : 3d 4 s
5
5
1 1
常见化合价:+6, +3,+2
Mo : 4d 5s W : 5d 6 s
4 2
(1)铬元素的电势图 2 1.23 E A / Cr O
(3) Cl2或NaClO氧化: 2K2MnO4+ Cl2 == 2KMnO4 + 2KCl
§18.3 铁 钴 镍
铁、钴、镍的单质 铁、钴、镍的化合物 水溶液中铁、钴、镍的
离子及其反应
铁、钴、镍的单质
Ⅷ族
Fe Ru Os
Co Rh Ir
Ni Pd Pt
铁系
铂系
Fe Co Ni
价电子构型 6 2 3d 4s 7 2 3d 4s 8 2 3d 4s


2 NH3 H2O + 2 H+
Mn + 2 H+ = Mn2+ + H2(g) 合并: Mn + 2 NH4+ + 2 H2O = Mn2+ + 2 NH3.H2O + H2(g) (似Mg)

大学无机化学d区元素介绍

大学无机化学d区元素介绍

3.物理性质
(1) 熔点、沸点高
熔点最高的单质:钨(W)
(2) 硬度大 (3) 密度大
熔点: 3410℃ 沸点: 5900℃
硬度最大的金属:铬(Cr)
以金刚石为10,铬为9
密度最大的单质:锇(Os)
(4) 导电性,导热性,延展性好
22.7gcm-3
4.离子呈现多种颜色
物质显色的原因是由于可见光作用到物质上以后物质
12.2.3(2)钒的化学性质
•价电子层结构3d34s2,主要氧化态+5,也能形成氧化态为 +4,+3,+2的化合物。化学性质相当复杂。
VO2+ 1.0 VO2+ 0.36 V3+
-0.25
-0.25
V2+ -1.2 V
17
12.2.3(3)钒的氧化物(V2O5)
•酸碱性: VO碱O2+ 2C +2Cl2 = TiCl4 +2CO 四氯化钛是无色液体,有剌鼻的气味,极易水解, 在潮湿的空气中由于水解而发烟——利用此反应可 制造烟幕:
•TiCl4高温氧化制备优质钛白——氩气氛保护下得Ti: TiCl4(l) +Mg = Ti +2MgCl2
16
12.2.3(1) 钒
•钒在地壳中的含量比锌、铜、铅等普通元素还要多,但分 布很分散,属稀有元素。 •钒被广泛用于制造特种钢和催化剂。
在钛的化合物中,以+4氧 化态的化合物最稳定。二 氧化钛在自然界中有三种 晶型:金红石、锐钛矿和 板钛矿。其中最重要的是 金红石,天然金红石中因 含少量杂质而呈红色或橙 色。
金红石的结构
13
12.2.1(3) 化学性质
•室温下金属钛较稳定,但受热时,钛可与许多非金属,如: 氧、氮、碳、卤素等反应。 •钛在室温下不能与水或稀酸反应,但可溶于浓盐酸或热的 稀盐中形成三价钛离子:

课件化学--d区元素

课件化学--d区元素
Ti的丰度居元素分布序列中第十位,属于含量较 为丰富的金属元素。钛的熔点为1680℃,沸点3260℃, 密度为4.5g·cm-3。钛具有特强的抗腐蚀作用,无论在 常温或加热下,或在任意浓度的硝酸中均不被腐蚀。 钛矿物有钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2。
钛或钛合金的密度与人的骨 骼相近,对体内有机物不起化学 反应,且亲和力强,易为人体所 容纳,对任何消毒方式都能适应, 因而常用于接骨、制造人工关节 等。又称为生命金属。
用水浸取除去可溶盐,得海绵状钛,电弧熔 融得钛锭。
§ 2-2 钛的重要化合物
1. 二氧化钛
天然二氧化钛称“金红石”,含杂质。
人工制备纯TiO2俗称“钛白粉”,是优良的白色 涂料,着色力强,遮盖力强,化学稳定性好,优于
除s电子外,d电子可参与成金属键,自左向右未成对价电 子增多,至VIB族(铬族)可能提供6个单电子,相互作用力大, 金属键强,因此在过渡系中,铬族(Cr,Mo,W)熔点最高, 硬度也很大,除Mn和Tc外(熔点反常)随后自左向右熔点又有 规律下降。
铬族价电子层构型: (n-1)d5ns1
熔点变化示意图
此外,钛或钛合金还具有特 殊的记忆功能、超导功能和储氢 功能等。
Zr,Hf是稀有金属,锆矿主要有锆英石ZrSO4, 价电子结构(n-1)d2ns2,d0电子结构较稳定, 所以除最外层s电子,次外层d电子也参加成键, Ti,Zr,Hf最稳定的氧化态是+4。其次是+3, +2较少见。
由于镧系收缩,铪的离子半径与锆接近,所以
FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O TiOSO4 + 2H2O = H2TiO3 + H2SO4 H2TiO3 = TiO2 + H2O

d区元素一铬和锰PPT课件

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溶于碱。
?如何鉴别 Cr3+ Al 3+
高温时灼烧过的Cr2O3,对酸和碱均为惰性。 与α-Al2O3与之相似
第11页/共61页
2. Chromium Hydroxide (Cr(OH)3两性 )
Cr 3
(适量)OH (灰绿)
H Cr(OHΔ)
3 (s)
OH
H
(亮绿色)
Cr(OH)
4
H2O Cr2O3 (绿)
向铬酸盐溶液中加入酸,溶液由黄色变为橙红色;
向重铬酸盐溶液中加入碱,溶液由橙红色变为黄色。
2 CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O
(黄色)
(橙红色)
pH<2:Cr2O72-为主 pH>6:CrO42-为主
pH=11 时:Cr(Ⅵ) 几乎 100% 以 CrO42- 形式存在; pH=1.2 时:其几乎 100% 以 Cr2O72- 形式存在。
第25页/共61页
②溶解度的影响
Ksp(Ag2CrO4) =1.1×1012 Ksp(Ag2Cr2O7 )=2.0×107
4Ag Cr2O72 H2O 2Ba2 Cr2O72 H2O
2Pb2 Cr2O72 H2O
2Ag2CrO4 (s,砖红) 2H 2BaCrO4 (s,柠檬黄)2H
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Differences between Cr(III) and Al(III)
• 1. 与氧化剂的反应
• Al 3+不表现还原性,与氧化剂无作用。
C碱r(性III条)在件碱:中E
易(C被rO氧24化 /
至Cr(VI)
Cr(OH-)4 )
=

d区元素课件

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d区元素
§16.1 铜族元素
一.铜族元素的单质 1.存在 单质:Cu, Ag, Au 矿物:孔雀石:Cu2(OH)2CO3
辉银矿:Ag2S 碲金矿:AuTe2 砂金
2.物理性质 (1) 特征颜色:Cu,Ag, Au (2) 溶、沸点较其它过渡金属低 (3)导电性、导热性好,金属中居首位
Ag>Cu>Au
电解铜,99.9%;电解铝,99.5%。
(4) 金属光泽,延展性好
金可作首饰,编织成各 种形状。一克金能抽成 3公里长的丝,金箔可做 成0.0001 mm的薄片。
3.化学性质 (1) 与O2作用
碱式碳酸铜 Au Ag不与O2发生反应, 当有沉淀剂或配合剂存在时,可反应。
Cu,Ag,Au单质活性依次下降, Cu,Ag可溶 于氧化性酸, Au只溶于王水。
§16.2 锌族元素
一、锌族元素的单质
存在 闪锌矿:ZnS,
(1) 低熔点
物 理
Zn:419℃

Cd:321℃
辰砂:HgS 富山事件

Hg:-39℃ 日本九州水俣事件
(2) 易形成合金
黄铜:Cu-Zn
汞齐:Na-Hg、Au-Hg、Ag-Hg
化学性质 (1) 与O2的作用:(在干燥空气中稳定) 潮湿:
二、 铜族元素的化合物
1价铜离子d10结构,其化合物难溶于水,固 态时比2价铜的化合物稳定。
难溶物:
CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu2S
K
sp


铜的配合物
Cu(I)的配合物多为2配位
配合物:CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-

d区元素

d区元素

Ⅷ 族元素包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、 锇、铱、铂九种元素。 第一过渡系的Ⅷ族中的铁、钴、镍元素的 性质相似,称为铁系元素。第二过渡系和第三 过渡系的Ⅷ族中的钌、铑、锇、铱、铂元素统 称为铂系元素。 由于镧系收缩的影响,钌、铑、钯与锇、 铱、铂的性质比较相似,而与铁、钴、镍的性 质差别比较显著。
第一节
二氯化镍存在一系列水合物,均为绿色晶体,加 热逐渐失去结晶水:
二、铁的重要化合物
(一) 氧化物和氢氧化物
铁的氧化物有氧化亚铁、四氧化三铁和氧化 铁。 氧化亚铁是碱性氧化物,溶于酸溶液形成铁 (Ⅱ)盐:
F eO 2 H C l
氧化铁是两性氧化物,但碱性强于酸性。在 低温下制得的氧化铁易溶于强酸生成铁(Ⅲ) 盐。 在 600 ℃以上制得的氧化铁则不易溶于强酸,但 能与碳酸钠共熔时生成铁(Ⅲ)酸盐: Fe 2O 3 N a 2C O 3 2 N aF eO 2 C O 2 ↑ 氧化铁及其水合物具有颜色,可用作颜料。
F eC l 2 H 2 O
四氧化三铁是黑色、具有磁性的物质。铁丝在氧 气中燃烧生成四氧化三铁。粉末状四氧化三铁常作为 颜料,称为 “铁黑”。四氧化三铁可认为是氧化铁与 氧化亚铁的混合物或铁(Ⅲ)酸铁(Ⅱ)Fe(FeO2)2。 铁的氢氧化物有氢氧化亚铁和氢氧化铁,它们都 是难溶于水的弱碱。在亚铁盐、铁盐溶液中加入碱溶 液时,有相应的氢氧化物沉淀生成: F eC l 2 2 N aO H F e(O H ) 2 2 N aC l ↓ F eC l 3 3 N aO H F e(O H ) 3 3 N aC l ↓ 氢氧化铁实际上是含水量不定的水合氧化铁。
Co2O3 和 Ni2O3 具有很强氧化性,溶于强酸溶 液的同时被还原为Co2+ 和 Ni2+: ↑ C o 2O 3 6H C l 2 C o C l 2 C l 2 3 H 2O

11.d区元素

11.d区元素

r (M) pm
173 159 143 137
Ei,1 kJ mol
529.7 660.7 720.3 739.3
1
氧化值 +3 +2,+3,+4 +2,+3,+4,+5 +2,+3,+4,+5,+6
Re
Os Ir Pt Au Hg
5d56s2
5d66s2 5d76s2 5d96s1 5d106s1 5d106s2
过渡元素的原子半径
二、过渡元素单质的物理性质
过渡元素的单质通常是高熔点、高沸点、密度 大、导电性和导热性良好的金属。同周期元素单质 的熔点,从左到右一般是先逐渐升高,然后又缓慢 下降。产生这种现象的原因是这些金属的原子间除 了主要以金属键结合外,还可能具有部分共价键。 原子中未成对的 d 电子数增多,金属键的部分共价 性增强,导致这些金属单质的熔点升高。在同一族 中,第二过渡系元素的单质的熔点、沸点大多高于 第一过渡系,而第三过渡系的熔点、沸点又高于第 二过渡系(第 3 族除外),熔点最高的单质是钨。过 渡元素单质的硬度也有类似的变化规律,硬度最大 的金属是铬。 在过渡元素中,单质密度最大的是第 8 族的锇, 其次是铱、铂、铼。这些金属都比室温下同体积的 水重 20 倍以上,是典型的重金属。
第一过渡系元素的一般性质
价层电 元素 子组态 Sc Ti V Cr 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 熔点/℃ 1541 1668 1917 1907
r (M) 沸点/℃ pm
2836 3287 3421 2679 161 145 132 125
r (M 2+ ) pm

无机化学课件:第8章 d区、ds区元素

无机化学课件:第8章 d区、ds区元素

稳定性增大
2 V2+(aq) + 2 H3O+(aq)
2V3+(aq) + H2(g) + 2 H2O(l)
2 Cr2+(aq) + 2 H3O+(aq) Mn2+(aq)
2 Cr3+(aq) + H2(g) + 2 H2O(l)
Ni和Cu(当然还有Zn)的稳定水合离子只能是二价的
3. 同族元素族氧化态稳定性变化趋势
8.1.1 金属单质的物理性质
(1) 原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2
(2) 原子半径和电离能
总趋势: 同周期 左→右 小→大 同副族 不规律
(3) 金属单质的物理性质 ●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
d 区金属自左至右族氧化态稳定性下降和低氧 化态稳定上升的趋势可以理解为核电荷逐渐增加, 对价层电子控制能力逐渐加大的结果。
d 电子组态 d1 d2
d3
d4
d5 d6 d7 d8
d9 d10
M2+(aq) Sc2+ Ti2+ V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+
d区元素显示出许多区别于主族元素的性质
● 熔、沸点高,硬度、密度大的金属大都集中在这一区 ● 不少元素形成有颜色的化合物 ● 许多元素形成多种氧化态从而导致丰富的氧化还原行为 ● 形成配合物的能力比较强,包括形成经典的维尔纳配合物
和金属有机配合物 ● 参与工业催化过程和酶催化过程的能力强

《d区元素》课件

《d区元素》课件
剂、药物等
硫化物和卤化物
硫化物:硫化氢、 硫化钠、硫化钾等
卤化物:氯化氢、 氯化钠、氯化钾等
硫化物和卤化物的 性质:化学性质、 物理性质、生物性 质等
硫化物和卤化物的 应用:工业、农业 、医药等领域的应 用
其他化合物及其性质
化合物:D区元素 与其他元素形成的 化合物
性质:化合物的物 理性质、化学性质、 生物性质等
生物医学:D区元素在生物 医学研究中的应用
环境科学:D区元素在环境 监测和治理中的应用
在生物医学领域的应用
药物研发:D区元素在药物研发中具有重要作用,如用于抗癌药物的研发
基因编辑:D区元素在基因编辑技术中具有重要作用,如CRISPR-Cas9技术
生物成像:D区元素在生物成像技术中具有重要作用,如用于荧光标记和成像
D区元素的特性
化学性质:D区元素具有较强的金 属性,容易形成阳离子
电子排布:D区元素具有较复杂的 电子排布,导致其化学性质复杂
添加标题
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添加标题
添加标题
物理性质:D区元素具有较高的熔 点和沸点,硬度较大
应用领域:D区元素广泛应用于电 子、化工、冶金等领域
03 D区元素的物理性质
原子结构和电子排布
D区元素在元素周期表中的位置
● D区元素位于元素周期表的第4周期
● D区元素包括钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、硒、溴、氪、铷、锶、钇、 锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、锑、碲、碘、氙、铯、钡、镧、铈、镨、钕、 钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、铊、 铅、铋、钋、砹、氡、钫、镭、锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、 铹、镆、铽、镥、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、铊、铅、铋、钋、砹、氡、钫、镭、 锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹、镆、铽、镥、铪、钽、钨、 铼、锇、铱、铂、金、汞、铊、铅、铋、钋、砹、氡、钫、镭、锕、钍、镤、铀、镎、钚、

大学无机化学 d区元素介绍

大学无机化学 d区元素介绍

16.3.2 铬的化合物
Cr2O3 (铬绿)
颜色 CrO3 (铬酐) 暗红色
熔点/℃ 受热时的变化 198 250℃分解为 Cr2O3与O2 熔融不分解 熔融不分解 不分解 失去结晶水 失去结晶水
K2CrO4
K2Cr2O7 (红矾) Cr2O3 (铬绿) CrCl3· 2O 6H
黄色
橙红色 绿色 紫色
Ac, (104-112,人工合成元素)
57-71
89-103
2
第十六章
d区元素(一)
§16.1 d区元素概述
§16.2 钛 钒
§16.3 铬 钼 钨 多酸型配合物 §16.4 锰
§16.5 铁 钴 镍
§16.1 d区元素概述
16.1.1 d区元素通性
1.原子的价电子层构型:
(n-1)d1-10ns1-2
•常温下,Cr, Mo, W表面因形成致密的氧化膜而降低了化学 活性,在空气中或水中都相当稳定。
21
16.3.1 铬、钼、钨的单质
铬分族(VIB):Cr, Mo, W 价电子构型:(n-1)d 4-5ns1-2 灰白色金属,熔沸点高,硬度大。 表面易形成氧化膜。 室温时纯铬溶于稀HCl,H2SO4,在浓 HNO3中钝化。高温下与活泼的非金属及 C,B,N反应。
(4) Cr(Ⅲ)的还原性与氧化性
酸性条件:E (Cr2 O / Cr ) = 1.33V 2Cr 3S2O 7 H 2 O
24
4 27 3
3
28
Ag

2Cr2O 7 SO 2 14H 4
E (CrO / Cr(OH)-4 ) = -0.12V 碱性条件: 3H 2 O 2 2OH 2Cr(OH)

第三节 d区元素

第三节  d区元素

4. 铁、钴和镍及其化合物
铁、钴、镍属ⅧB族元素,由于它们的性质相 似,故常称为铁系元素。铁系元素的化学性 质表现出许多相似性。 在铁系元素的二价盐溶液中加入氢氧化物, 可生成Fe(OH)2(白)、Co(OH)2(粉红)和 Ni(OH)2(绿)沉淀。Fe(OH)2可很快被空气中 的氧氧化,因此看到的是灰绿色的Fe(OH)2和 Fe(OH)3的混合物,最后被完全氧化为棕红色 Fe(OH)3;Co(OH)2也会慢慢地被氧化为棕褐色 Co(OH)3;只有Ni(OH)2可稳定存在。由此可见 Ni2+,Co2+,Fe2+的还原性依次增大。Co(OH)2明 显显两性,可溶于较浓的强碱中,
3. 锰及其重要化合物
锰为ⅦB族元素,它的价电子层结构为3d54s2,有+2, +4,+6,+7四种氧化态。Mn2+ 的盐有MnSO4·5H2O, MnCl2·4H2O等,它们都是粉红色晶体,易溶于水,在 酸性溶液中Mn2+ 相当稳定。Mn4+ 的化合物主要有 MnO2 ,MnO2 可作KClO3、H2O2 分解为O2 的催化剂。在 酸性溶液中MnO2 可氧化浓H2SO4、浓HCl。如: 2MnO2 +2H2SO4 = 2MnSO4 +O2+2H2O MnO2 +4HCl= MnCl2+ Cl2 +2H2O MnO2 不溶于稀酸,但可溶于稀酸和H2O2的混合溶液。 MnO2 + H2O2 +2H+ = Mn2+ + O2+2H2O
Cr2O72- +6Fe2++14H+ = 2Cr3++6Fe3++7H2O Cr2O72- +6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O 在加热条件下, Cr2O72-可使Cl-、Br-氧化成单质: Cr2O72- +14HCl(浓)= 2Cr3+ +3Cl2+8Cl-+7H2O Cr2O72- +14HBr(浓)= 2Cr3+ +3Br2+8Br-+7H2O

第十二章d区元素-2014版

第十二章d区元素-2014版
2)还原性
2Cr3 3S2O82 7H2O Ag+ Cr2O72 SO24 14H 2CrO2- 3H2O2 2OH- 2CrO42 4H2O
3)氧化性
2Cr3 Zn 2Cr2 Zn2
+3价铬的配合物Cr3+具有较强的配合能力,容易与H2O、NH3、Cl-、 CN-等形成配位数为6的配离子。
-0.74
碱性溶液中
-1.3
2-
Cr O4
-0.12
Cr(OH)3 -1.1
-1.4
Cr(OH)2
Cr -1.2
-
Cr O2
多形成+3、+6价的化合物
8.3.1.2 铬的化合物
Cr2O3(铬绿)
微溶于水,两性化合物,能溶于酸,也溶于浓的强碱。
4Cr 3O2 Δ 2Cr2 O 3
(NH 4 )2 Cr2O7 Δ Cr2O3 N2 4H 2O
1)水合离子均有颜色
M2+水合离子 M2+无水盐
[Fe(H2O)6]2+ 浅绿色
Fe2+ 白色
[Co(H2O)6]2+ 粉红色
Co2+ 蓝色
[Ni(H2O)6]2+ 亮绿色
Ni2+ 黄色
2)它们的硝酸盐、硫酸盐、氯化物等易溶于水,在水 中存在微弱的水解,溶液显酸性。碳酸盐、磷酸 盐、硫化物则难溶于水
第十二章 d区元素
本单元内容
第一节 d区元素通性 第二节 Cr元素 第三节 Mn 元素 第四节 Fe、Co、Ni元素
第一节 d区元素概述
IIIB-VIIIB (n-1)d1-8ns1-2)
过渡元素
第一节 过渡元素通性

第十三章 d区元素

第十三章 d区元素
K2Cr2O7 + H2SO4(浓)→K2SO4 + 2CrO3(暗红色结晶) + H2O
三、 Cr(Ⅵ)的鉴定
方法1: H+,H2O2 乙醚或戊醇 Pb2+ CrO(O2)2蓝色 PbCrO4 (黄色)
方法2:
Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+ = 2CrO(O2)2 + 5H2O Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)化合物均有毒, 且后者毒性更大. Cr3+的鉴定也可以有不同的方法,但是它们都是在过 量OH-的条件下用H2O2将Cr3+氧化为CrO42-再检验。
第三节
锰的主要化合物 (ⅦB族,3d 4s )
5 2 5 2
锰是属于ⅦB族,价电子层结构为3d 4s
2 2+ 5
失去4s 电子后,Mn 外层电子构型为3d (半充满), 2+ 所以Mn 相当稳定,但d电子也参与成键,从而表现 出多种氧化态,如有+2,+4,+6,+7 氧化态。最高 氧化态为+7,其中以+2,+4,+7 氧化态较重要。
+
Cr3+(绿) + H2O (亮绿) CrO2-+ H2O
2-
OH-(适量)

Cr(OH)3
+过量OH-
CrO2 具有还原性,易H2O2,Cl2,Br2被氧化为CrO4 (黄色)。 2CrO2- + 3H2O2 + 2OH-→2CrO42- + 4H2O
Cr(OH)3的两性:
二、Cr(Ⅵ)化合物:H2CrO4、H2Cr2O7及其盐 1、酸性与缩合性:铬酸、重铬酸都是强酸,在水中存在 以下平衡: 2CrO42- + 2H+ ↔ 2HCrO4- ↔Cr2O72- + H2O (黄) pH>6 (橙) pH<2

d区元素PPT课件

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总趋势:从上到下活泼性降低。
第8页/共64页
16.1.4 d区元素的氧化态
有多种氧化态。红色为常见的氧化态。
第9页/共64页
16.1.5 d区元素离子的颜色
Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Cu(Ⅱ) Zn(Ⅱ)
水合离子呈现多种颜色。
第10页/共64页
§16.3 铬 钼 钨 多酸型配合物
2. d区元素原子的价电子层构型
(n-1)d1-10ns1-2
3. d区元素的原子半径
第3页/共64页
4.d区元素的第一电离能
总趋势:同周期 左右由小大,幅度不大。 同副族 不规律。
第4页/共64页
16.1.2 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)
热 HCl HF Co
-0.282 缓慢溶解 在 HCl 等
酸中
V -1.2 (估算值) HNO3, HF 浓 H2SO4 Ni
-0.236
稀 HCl H2SO4 等
Cr -0.90
稀 HCl H2SO4
Cu +0.339
HNO3,浓 热 H2SO4
Mn
-1.18
稀 HCl H2SO4
等 Zn
-0.762
铬酐 (暗红色,针状)
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4.Cr(Ⅲ)的鉴定
Cr
3
OH Cr(OH)
4
H2O2 CrO
2 4
H+
2CrO(O 2
蓝色
)
2
戊H醇2(O 乙2醚)Cr
2
O
2 7
Cr2
O
2 7

第十四章 d区元素.ppt

第十四章 d区元素.ppt

a 2KMnO4 △= K2MnO4 + MnO2 + O2
b 高锰酸钾水溶液呈紫色,MnO2或见光对其分解起催化作 用,故配置好的KMnO4溶液应保存在棕色瓶中。
4MnO4- + 4H+ 4MnO2 + 3O2 + 2H2O c 高锰酸钾最突出的性质是强氧化性,无论在酸性、中性 或碱性溶液中皆有氧化性,氧化能力和还原产物随溶液的 酸度不同而异。
CrO3 + H2O = H2CrO4 (黄色)

4CrO3 = 2Cr2O3 + 3O2 CrO3 + 2NaOH = Na2CrO4 (黄色) + H2O
(2) 铬酸、重铬酸及其盐 a 铬酸(H2CrO4)和重铬酸(H2Cr2O7)均为二元强酸,酸性
后者比前者大些。
b 铬酸盐是黄色晶体,重铬酸盐是橙红色晶体。这些 盐中,钠盐含结晶水,钾盐不含结晶水。
(2) 铬(Ⅲ)盐 CrCl3.6H2O:绿色或紫色
Cr2(SO4)3.18H2O:紫色
KCr(SO4)2.12H2O:蓝紫色
铬(Ⅲ)盐的水溶液在不同条件下可显不同颜色,一般是 绿色、蓝紫色或紫色。
(3) 铬(Ⅲ)配合物 Cr3+形成配合物的构型为d2sp3八面体 型,这些配合物大多都有颜色,且具有顺磁性。
(1) Co(OH)2:不溶于水,是粉红色的微弱两性物质,溶 于酸生成Co2+(粉红色),溶于强碱得到[Co(OH)4]2-(深蓝色)。
Co(OH)3:不溶于水,是深棕色物质,具有氧化性。
a Co(OH)2→Co(OH)3 4Co(OH)2 + O2 + 2H2O
(粉红色)
4Co(OH)3 (碱性介质中)
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3 金属活泼性
钪分族的钪、钇和镧是过渡元素中最活泼的金属
第二、第三过渡系元素的金属单质非常稳定,一般不 易与强酸反应,但浓碱和熔碱可发生反应
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4 氧化数
过渡元素除最外层s电子可以成键外,次外层d电子也 可部分或全部参与成键,过渡元素有多种氧化数
(1) 同周期从左向右变化趋势
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5 非整比化合物
非整比化合物的其组成在一个较小范围内变动, 保持其结构基本不变 过渡元素易形成非整比化合物
IVB~VIIB族,与原子半径较小的非金属B、C、N等形 成间隙式化合物,它们的组成随金属中溶解的B、C、N 等的量而(比值)改变
比相应的纯金属,其熔点高;硬度大,化学性质不活泼
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多重键
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Re: 5d56s2 3e Re3+ 5d4
Re3+
↑ ↑ ↑ ↑ —— dz2 dxy dyz dxz dx2-y2
σδ π π
Re3+
↑↑ dz2 dxy
|| 头面 碰对 头面
↑ ↑ —— dyz dxz dx2-y2
| 肩 并 肩
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σ成键 π成键 δ键
同族,从上至下 逐渐增大
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2 单质的物理性质
过渡金属外观多呈银白色或灰白色,有光泽
除钪和钛属轻金属外,其余都是重金属,其中以铂系元素最重
多数过渡金属(IIB除外)熔点、沸点高,硬度大
一般认为是过渡元素的原子半径较小,而彼此堆积很紧,同时金 属原子间除了主要以金属键结合外,还可能有部分共价性,这与 金属原子 中部分未成对的(n-1)d 电子也参与成键有关
许多过渡元素及其化合物有独特的催化功能。
在反应过程中,过渡元素可形成不稳定的配合物,这些 配合物作为中间产物可起到配位催化的作用;通过提供适 宜的反应表面,起到接触催化作用,如以V2O5为触媒制取 硫酸。
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9 金属原子簇化合物
由于(n-1)d轨道伸展较远,低氧化态离子半径较大,原子 实之间斥力较小,可形成较稳定的“金属-金属”键
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一、 过渡元素概述
过渡元素包括从IIIB族到第VIII族的8个直列,以及8个直 列之外周期表底端的镧系元素和锕系元素,这些元素都是金 属,也称为过渡金属。
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1 过渡元素原子的特征
过渡元素,其原子结构特点一般是(n-1)d1~8ns1~2,所 以也称它们为d 区元素
与同周期主族元 素比,过渡元素 原子半径较小; 各周期从左向右, 半径减小幅度变 小
d 区元素
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一、过渡元素概述 二、钛族、钒族元素 三、铬族元素 四、锰族元素 五、铁系元素
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一、过渡元素概述
1 过渡元素原子的特征 2 单质的物理性质 3 金属活泼性 4 氧化数 5 非整比化合物 6 化合物的颜色 7 配位催化 8 磁性 9 金属原子簇化合物
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含氧酸根离子,CrO42-、MnO4-等颜色被认为由电荷迁移引起,MnO4紫色是由O2-→ Mn7+电子跃迁(p-d跃迁)吸收峰在可见光18500cm-1处
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7 磁性
多数过渡元素原子或离子有未成对的电子,所以具有磁 性;未成对的d电子越多,磁距μ也越大。
未成对d电子数与物质磁性的关系
过渡元素生成含有 金属-金属键的簇状化合物,尤其是 第二、三过渡系元素
两个Re3+沿z轴方向相互靠近时,两个 Re3+的dz2轨道以“头碰头”重叠形成σ 键;两个Re3+ 的dxz轨道dyz轨道以“肩 并肩”重叠形成两个d-dπ键;两个Re3+ 的dxy轨道以“面对面”重叠形成δ键, 说明Re和Re之间形成四重键。
第一过渡系元素的氧化数水合离子的颜色
元素
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
M2+中d电子数 - 2 3 4
5
6 7 8 9 10
[M(H2O)6]2+ 颜色
-


天蓝
浅桃红(几 乎无色)
浅绿
粉红
绿
浅蓝 无色
M3+中d电子数 0 1 2 3
4
567
[M(H2O)6]3+颜色 无 紫 绿 蓝紫 红 浅紫 绿 粉红
从左向右,随原子序数的增加(Sc~Mn) ,元素最高价氧化数 先是增高,但当3d 轨道中电子数超过 5 时,元素最高氧化数又转 向降低(Fe~Ni)。
(2) 同族从上至下变化趋势
Sc、Ti族ⅢB~ⅣB 的最高价氧化态较稳定
ⅢB~ⅦB族最高氧化数与族号相等,Ⅷ 族元素大多达不到 +8
第一过渡系ⅤB~ⅦB元素的最高氧化态不稳定;而第二、三过 渡系的高氧化态比较稳定
离子
VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+
d电子数
Hale Waihona Puke 1 2 3 567 89未成对d电子数 1 2 3 5 4 3 2 1
磁矩(μ)/B.M 1.73 2.83 3.87 5.92 4.90 3.87 2.83 1.73
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8 配位催化
过渡元素易形成配合物,过渡元素原子或离子有能级相 近的轨道 ns, (n-1)d, np,可接受配体的孤电子对;且过渡 元素离子一般半径小,极化力强,对配体有吸引力。
固体电解质(ZrO2, HfO2)用于各类化学电源和电化学器件中; 可用作半导体(ZnO,Cu2O)、超导体(YBaCu3O7-x, x≤0.1)等
TiC、W2C、TiN、TiB熔点都在3000 ℃ 以上,工业上W2C用作 硬质合金
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6 化合物的颜色
过渡元素形成的配离子大都显色,与d 轨道未填满电子有关,形成配离 子时受配体场的影响,原本等价的d轨道分裂成eg和t2g轨道;同中心离 子与不同配体形成配合物时,晶体场分裂能不同,则 d-d 轨道跃迁时 所需能量不同,即吸收光波长不同,显示不同的颜色
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二、 钛族、钒族元素
(一)钛族、钒族元素概述 (二)钛的重要化合物 (三)钒、铌、钽的重要化合物
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(一)钛族、钒族元素概述
1、钛、锆、铪
第IVB族—钛副族包括钛、锆、铪三种元素
虽然钛的丰度居第十位,但由于它在自然界存在的分散性 和金属钛提炼的困难,一直被认为是一种稀有金属
钛的主要矿物有钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2。锆和铪是稀 有金属,主要矿物是锆英石ZrSiO4。铪常与锆共生
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