d区元素过渡金属一
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按周期划分
第一过渡系 第二过渡系 第三过渡系
按电子层结 构划分
锕系全部 是放射性
元素 4
过渡元素的基本性质 金属的性质
(n-1)d1-9ns1-2 P.276 表11-2。
次外层d电子易于参与成键。
➢ 第一过渡系元素电离能和电负性都比较小， 表明具有较强的还原性(除了IB、IIB)。
➢ 第一过渡系元素的活泼性从左到右还原能力依 次减弱(除了IB、IIB) 。
2
引言
过渡元素: 具有充填d或f电子元素。
过渡元素在周期表中的位置： ⅢB ~ IIB
价电子构型：
d 区: (n-1)d1-10ns1-2 （Pd 4d105s0 ） f 区：（n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2
外过渡族元素（d 区元素） 过渡元素
内过渡元素（f区元素） 3
钇和镧系称 为稀土元素
TiCl4(l) + 2Mg = 2MgCl2(s) + Ti
∆rGm = -447.0 kJ/mol
3、Ti中少量的MgCl2和Mg可用酸浸取，得到的金属钛如海绵， 故称“海绵钛”。
4、碘化法精炼钛。
110~200 oC
1300~1500 oC
Ti(s) + 2I2(g)
TiI4(g)
Ti(s) + 2I2(g) 15
一、物理性质 金属键强。 最外层s电子和d电子均可以参加成键 。 物理性质的特点：
△ 高熔点 第一过渡系金属从左到右金属的熔点随原
子序数的变化出现两个峰值。
△ 高沸点、密度和硬度较大、顺磁性。
8
二、化学性质
活泼性
规律：
a、同周期的过渡元素随着原子序数的增 加活泼性递减(锰例外)；
b、同族过渡元素随着原子序数的增加活 泼性降低(ⅣB~ⅡB通性)。
5
过渡元素的氧化值 P.277 表11-3
特点：
a、多种氧化态；
b、同一元素氧化态 一般从+Ⅱ氧化态连 续变化到与族号数相同的最高氧化态。
(ⅧB例外)
c、同一系列随着原子序数的增加，氧化态 先是逐渐升高，然后又逐渐降低。
d、同族过渡元素从上至下，高氧化态趋于 稳定(主族元素是低氧化态趋于稳定)。
6
M + 6HF → H2MF6 + 2H2 4、制备
采用还原法从TiO2制备“海绵钛”。
14
采用还原法从TiO2制备“海绵钛”。 1、制备TiCl4原料。
TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g)
∆rGm = 162.7 kJ/mol
TiO2(s) + 2Cl2(g) + C(s) = TiCl4(g)+2CO(g) ∆rGm = -111.9 kJ/mol 2、800～900 oC下还原TiCl4。
而是碱式氧基盐 ，如 [Ti(OH)2(H2O)4]2+。 1、氧化物 金红石、钛白，白色粉末，不溶于水及稀酸， 可溶于HF和浓硫酸中。
TiO2+6HF =H2[TiF6]+2H2O TiO2＋H2SO4＝TiOSO4＋H2O
17
具有两性(以碱性为主) TiO2＋H2SO4＝TiOSO4＋H2O
TiO2 + 2NaOH(浓) = Na2TiO3 + H2O Ti4+容易水解得到TiO2+离子——钛酰离子。 TiO2是一种优良白色颜料、催化剂、纳米材料。
有效核电荷较大，对配体提供的电子对有较强
的吸引力，使得形成的配合物很稳定。
12
钛
11-2-1、概述 1、通性 a、价电子构型：3d24s2。 b、氧化态： +Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ。 +Ⅳ(d0)氧化态是常见的稳定的氧化态。 2、物理性质 钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性 的金属。
13
3、化学性质 常态下稳定，高温下显示其活泼性。 吸附氢气：粉末状单质吸附氢气(TiH(1.7-2.0))。 溶解性： 受热时能溶于浓盐酸、浓硫酸。 HF是最好的溶剂：
TiO2 + BaCO3 BaTiO3 + CO2↑ 偏钛酸钡（具有显著的“压电性能”，用 于超声波发生装置中） 纳米TiO2---重要的光催化材料
第十一章 d区元素－过渡金属(一)
11.1 过渡元素的通性 11.2 钛、钒及其化合物 11.3 铬及其化合物 11.4 锰及其化合物 11.5 铁、钴、镍及其化合物
1
第十一章 d区元素－过渡金属(一)
[基本要求] 1．掌握过渡元素的价电子构型特点及其与 元素通性的关系。 2．掌握第一过渡系元素的基本性质。 3．掌握 Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的重要化 合物的性质和用途。
IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土 金属接近.
c、同族第五、六周期元素性质相似(与ds 区元素性质的相似性不同)。
9
过渡元素氧化物的酸碱性
规律： ➢ 最高氧化态的氧化物及其水合物
↗ ↗
碱 性
ⅢB Sc(OH)3
ⅣB ⅤB Ti(OH)4
Y(OH)3 Zr(OH)4
La(OH)3 Hf(OH)4
过渡元素的原子和离子半径
特点：
a、同周期随原子序数增大缓慢减小； b、同族随原子序数的增大而增大，第二、 三过渡系元素的原子半径相近(镧系收缩)； 镧系收缩：镧系元素的原子半径和离子半径随 着原子序数的增加而逐渐减小的现象。 c、离子半径的变化与原子半径的变化趋势 一致。
7
单质的物理性质和化学性质
这是因为d电子的跃迁能级一般在可见
光的范围(d10, d0结构的离子无色)
11
含氧酸根：
极化导致的电荷迁移。
M-O键极化越显著，酸根颜色越深。
过渡元素的配位性质
过渡元素的配位能力很强。
原因：P.278
a、过渡元素的外层、次外层空轨道的能 量相近，易于成键。
b 、 (n-1)d 电 子 部 分 充 满 ， 屏 蔽 作 用 小 ，
ⅥB ⅦB 酸 HMnO4 性 HTcO4 HReO4
酸性↗ 规律与主族相同
➢ 对同一元素的不同氧化态而言，随着氧化态升
高酸性增强，碱性减弱。
10
过渡元素水合离子和含氧酸根的颜色
简单离子：有成单的d电子，水合离子显 色。见书277页表11-4。
Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Cu(Ⅱ) Zn(Ⅱ)
11-2-2、钛的重要化合物
Ti的常见氧化态：+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ。 一、Ti(+Ⅳ)化合物
Ti(+Ⅳ)为d0结构，离子无色，抗磁性。 Ti(+Ⅳ)的化合物都是共价型(极化)。 水溶液中的M4+强烈的水解：
Ti4+ + H2O → TiO2+(钛酰基) + 2H+
16
在Ti（IV）水溶液中不存在简单的水合配离子 [Ti(H2O)6]4+
按周期划分
第一过渡系 第二过渡系 第三过渡系
按电子层结 构划分
锕系全部 是放射性
元素 4
过渡元素的基本性质 金属的性质
(n-1)d1-9ns1-2 P.276 表11-2。
次外层d电子易于参与成键。
➢ 第一过渡系元素电离能和电负性都比较小， 表明具有较强的还原性(除了IB、IIB)。
➢ 第一过渡系元素的活泼性从左到右还原能力依 次减弱(除了IB、IIB) 。
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引言
过渡元素: 具有充填d或f电子元素。
过渡元素在周期表中的位置： ⅢB ~ IIB
价电子构型：
d 区: (n-1)d1-10ns1-2 （Pd 4d105s0 ） f 区：（n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2
外过渡族元素（d 区元素） 过渡元素
内过渡元素（f区元素） 3
钇和镧系称 为稀土元素
TiCl4(l) + 2Mg = 2MgCl2(s) + Ti
∆rGm = -447.0 kJ/mol
3、Ti中少量的MgCl2和Mg可用酸浸取，得到的金属钛如海绵， 故称“海绵钛”。
4、碘化法精炼钛。
110~200 oC
1300~1500 oC
Ti(s) + 2I2(g)
TiI4(g)
Ti(s) + 2I2(g) 15
一、物理性质 金属键强。 最外层s电子和d电子均可以参加成键 。 物理性质的特点：
△ 高熔点 第一过渡系金属从左到右金属的熔点随原
子序数的变化出现两个峰值。
△ 高沸点、密度和硬度较大、顺磁性。
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二、化学性质
活泼性
规律：
a、同周期的过渡元素随着原子序数的增 加活泼性递减(锰例外)；
b、同族过渡元素随着原子序数的增加活 泼性降低(ⅣB~ⅡB通性)。
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过渡元素的氧化值 P.277 表11-3
特点：
a、多种氧化态；
b、同一元素氧化态 一般从+Ⅱ氧化态连 续变化到与族号数相同的最高氧化态。
(ⅧB例外)
c、同一系列随着原子序数的增加，氧化态 先是逐渐升高，然后又逐渐降低。
d、同族过渡元素从上至下，高氧化态趋于 稳定(主族元素是低氧化态趋于稳定)。
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M + 6HF → H2MF6 + 2H2 4、制备
采用还原法从TiO2制备“海绵钛”。
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采用还原法从TiO2制备“海绵钛”。 1、制备TiCl4原料。
TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g)
∆rGm = 162.7 kJ/mol
TiO2(s) + 2Cl2(g) + C(s) = TiCl4(g)+2CO(g) ∆rGm = -111.9 kJ/mol 2、800～900 oC下还原TiCl4。
而是碱式氧基盐 ，如 [Ti(OH)2(H2O)4]2+。 1、氧化物 金红石、钛白，白色粉末，不溶于水及稀酸， 可溶于HF和浓硫酸中。
TiO2+6HF =H2[TiF6]+2H2O TiO2＋H2SO4＝TiOSO4＋H2O
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具有两性(以碱性为主) TiO2＋H2SO4＝TiOSO4＋H2O
TiO2 + 2NaOH(浓) = Na2TiO3 + H2O Ti4+容易水解得到TiO2+离子——钛酰离子。 TiO2是一种优良白色颜料、催化剂、纳米材料。
有效核电荷较大，对配体提供的电子对有较强
的吸引力，使得形成的配合物很稳定。
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钛
11-2-1、概述 1、通性 a、价电子构型：3d24s2。 b、氧化态： +Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ。 +Ⅳ(d0)氧化态是常见的稳定的氧化态。 2、物理性质 钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性 的金属。
13
3、化学性质 常态下稳定，高温下显示其活泼性。 吸附氢气：粉末状单质吸附氢气(TiH(1.7-2.0))。 溶解性： 受热时能溶于浓盐酸、浓硫酸。 HF是最好的溶剂：
TiO2 + BaCO3 BaTiO3 + CO2↑ 偏钛酸钡（具有显著的“压电性能”，用 于超声波发生装置中） 纳米TiO2---重要的光催化材料
第十一章 d区元素－过渡金属(一)
11.1 过渡元素的通性 11.2 钛、钒及其化合物 11.3 铬及其化合物 11.4 锰及其化合物 11.5 铁、钴、镍及其化合物
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第十一章 d区元素－过渡金属(一)
[基本要求] 1．掌握过渡元素的价电子构型特点及其与 元素通性的关系。 2．掌握第一过渡系元素的基本性质。 3．掌握 Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的重要化 合物的性质和用途。
IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土 金属接近.
c、同族第五、六周期元素性质相似(与ds 区元素性质的相似性不同)。
9
过渡元素氧化物的酸碱性
规律： ➢ 最高氧化态的氧化物及其水合物
↗ ↗
碱 性
ⅢB Sc(OH)3
ⅣB ⅤB Ti(OH)4
Y(OH)3 Zr(OH)4
La(OH)3 Hf(OH)4
过渡元素的原子和离子半径
特点：
a、同周期随原子序数增大缓慢减小； b、同族随原子序数的增大而增大，第二、 三过渡系元素的原子半径相近(镧系收缩)； 镧系收缩：镧系元素的原子半径和离子半径随 着原子序数的增加而逐渐减小的现象。 c、离子半径的变化与原子半径的变化趋势 一致。
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单质的物理性质和化学性质
这是因为d电子的跃迁能级一般在可见
光的范围(d10, d0结构的离子无色)
11
含氧酸根：
极化导致的电荷迁移。
M-O键极化越显著，酸根颜色越深。
过渡元素的配位性质
过渡元素的配位能力很强。
原因：P.278
a、过渡元素的外层、次外层空轨道的能 量相近，易于成键。
b 、 (n-1)d 电 子 部 分 充 满 ， 屏 蔽 作 用 小 ，
ⅥB ⅦB 酸 HMnO4 性 HTcO4 HReO4
酸性↗ 规律与主族相同
➢ 对同一元素的不同氧化态而言，随着氧化态升
高酸性增强，碱性减弱。
10
过渡元素水合离子和含氧酸根的颜色
简单离子：有成单的d电子，水合离子显 色。见书277页表11-4。
Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Cu(Ⅱ) Zn(Ⅱ)
11-2-2、钛的重要化合物
Ti的常见氧化态：+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ。 一、Ti(+Ⅳ)化合物
Ti(+Ⅳ)为d0结构，离子无色，抗磁性。 Ti(+Ⅳ)的化合物都是共价型(极化)。 水溶液中的M4+强烈的水解：
Ti4+ + H2O → TiO2+(钛酰基) + 2H+
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在Ti（IV）水溶液中不存在简单的水合配离子 [Ti(H2O)6]4+