第10章过渡金属元素
第10章过渡金属元素
例:八面体配合物[Cr(NH3)2(H2O)2Br2]+
例:顺-[CoCl2(en)2]+
动植物体内含有许多具有旋光活性的有机 化合物,这类配合物对映体在生物体内的生理 功能有极大的差异。例如存在于烟草中左旋尼 古丁的毒性要比人工合成出来的右旋尼古丁毒 性大的多。旋光异构体的拆分及合成研究是目 前研究热点之一。
配合物的化学组成相同,而配体在空间的 排列位置不同而产生异构现象称为的立体异 构。立体异构又称为空间异构。立体异构又分 为几何异构和旋光(对映)异构两类。
1.几何异构
几何异构中最常见是顺反异构。 如四配位的MA2B2四边形和六配位的MA2B4 八面体中,均存在顺反异构现象。
例:平面四边形配合物[PtCl2(NH3)2]
(3)由杂化类型确定配合物空间构型(参 照下表)
杂化 类型
空间 构型
sp
直线 型
sp2
三角 形
sp3
正四 面体
dsp2
正方 形
sp3d dsp3
三角 双锥
sp3d2 d2sp3
正八 面体
(4)由杂化类型确定是内轨型还是外轨型 (只要有(n-1)d轨道参与杂化就是内轨型配合物, 否则为外轨型配合物),成单电子数为0或1等 低电子数的为低自旋配合物,成单电子数多的 (一般>2)为高自旋配合物。
3.不能解释[Cu(H2O)4]2+的正方形构形等。 4.很难满意地解释夹心型配合物,如二茂 铁、二苯铬等的结构。
10.3 配合物的晶体场理论
10.3.1 基本要点 10.3.2 晶体场中的能级分裂 10.3.3 晶体场中的d电子排布
—高自旋与低自旋 10.3.4 晶体场稳定化能 10.3.5 晶体场理论的应用
化学竞赛培训元素化学部分第10章f区元素
水体污染
通过地表径流和地下水渗透,f区元素可能进入水体,造成水体污 染。
大气污染
某些f区元素在大气中不易分解,可长时间悬浮,造成大气污染。
使用时的注意事项与安全性
防护措施
使用f区元素时,应穿戴防护服、手套、口罩等防护用品,以减少 与有害物质的直接接触。
1940s
通过核反应和粒子加速 器等手段,科学家成功 合成了一些超重元素, 进一步证实了f区元素的 存在。
制备方法
高能核反应
通过高能核反应合成超重元素,如使用粒子加速 器轰击重元素靶。
放射性衰变
某些长寿命f区元素可以由放射性衰变产生,如铹 元素。
高温高压合成
在极端条件下合成超重元素,如使用激光或离子 束技术。
新材料探索
利用f区元素的特性,探索和开发具有优异性能的新材料, 如超导材料、磁性材料、发光材料等,为科学技术进步做 出贡献。
生命科学研究
某些f区元素(如镧系元素和锕系元素)具有与生物活性相 关的特性,在生物标记、药物设计和生物成像等领域有潜 在应用价值。
日常生活中的应用
1 2
照明和显示技术
利用某些f区元素的发光特性,制造高效、环保 的照明和显示产品,如LED灯具、液晶显示器等。
03 f区元素的化合物
氧化物
定义
f区元素氧化物是指该元素与氧元 素结合形成的化合物。
特性
f区元素氧化物大多数具有较高的 熔点和沸点,因为它们是离子型化 合物,且f区元素的离子半径较小, 使得离子键更加强健。
举例
例如,镧的氧化物La2O3是一种白 色固体,熔点高达2465°C。
氢氧化物
定义
f区元素的氢氧化物是指该元素与 氢和氧结合形成的化合物。
第十章 过渡金属元素(II)(VIIIB族)
② Co(NH3)62+、Co(CN)64-、Co(OH)2、Fe(OH)2
难以在水溶液中稳定存在, 空气中的即可将它们氧化, 尤其Co(CN)64-水即可氧化之: 2Co(CN)64- + 2H2O === 2Co(CN)63- + H2 + 2OHCo2+、Fe3+、Co(OH)3、Fe(OH)3、Co(CN)63-、 Co(NH3)63+、Fe(CN)63-、Fe(CN)63在水溶液中可以稳定存在.
2. M2+的相似性及差异性
① 形成CN = 6的sp3d2杂化的八面体结构的外轨型.
顺磁性水合氧离子,且具有颜色:
Ni(H2O)62+(亮绿色) Co(H2O)62+(粉红色 )
Fe(H2O)62+(浅绿色) d—d轨道跃迁所致.
② 盐水溶解性相似
它们的SO42-、Cl-、NO3- etc的盐易溶解于水,
BaFeO4(紫红色)强氧化剂. 4. Fe、Co、Ni的配合物— 会用HOT、CFT解释有关的问题.
5.除铁方法 在生产中除去产品中含有的铁杂质的常用方法 是用H2O2氧化Fe2+为Fe3+.调pH值使Fe(OH)3沉淀析出. 但方法的主要缺点: 在于Fe(OH)3具有胶体性质 ,吸附杂质, 沉降速率慢,过滤困难.
此配合物水溶液中稳定性差,加入Hg2+可形成兰色沉淀.
(6) 与丁二酮肟的反应 ------主要是Ni2+的特征反应 生成鲜红色的内配盐沉淀.——定性鉴定Ni2+.
(7).与NO3-的配位作用.——Co2+的特性
Co2+与NO3-能形成一种很有趣的配离子Co(NO3)42CN = 8 十二面体结构, NO3-起双齿配体的作用 (8) 与NO2-的反应
第10章 储氢材料
具有常温常压附近工作的纯金属的氢 化物里,显示出贮氢材料性能的有钒的氢 化物(VH2)和镁的氢化物(MgH2)。 但是MgH2在纯金属中反应速度很慢,
没有实用价值。
34
许多金属合金与氢形成合金氢化物的
反应具有下式所示的可逆反应。
2 M (固) H 2 (气, p ) n
吸氢,放热
放氢,吸热
之间。
36
然而,氢吸收元素和氢非吸收元素组成的 合金,不一定都具备贮氢功能。 例如在Mg和Ni的金属间化合物中,有 Mg2Ni和MgNi2。Mg2Ni可以和氢发生反应生 成Mg2NiH4氢化物,而MgNi2在100atm左右的 压力下也不和氢发生反应。
37
另外,作为La和Ni的金属间化合物,除
LaNi5外,还有LaNi,LaNi2等。
同年在研究稀土化合物时发现了 LaNi5具有优异的吸氢特性;1974年又发 现了TiFe贮氢材料。
12
(一)贮 氢 原 理
1、金属与氢气生成金属氢化物的反应 2、金属氢化物的能量贮存、转换
3、金属氢化物的相平衡和热力学
13
第一节 金属的贮氢原理
一、金属的贮氢原理
物理方式贮氢:如采用压 缩、冷冻、吸附等方式;
吸收和放出氢气的特种材料。
2
贮氢材料的作用相当于贮氢容器。
贮氢材料在室温和常压条件下能迅速
吸氢(H2)并反应生成氢化物,使氢以金属氢 化物的形式贮存起来,在需要的时候,适 当加温或减小压力使这些贮存着的氢释放 出来以供使用。
3
贮氢材料中,氢密度极高,下表 列出几种金属氢化物中氢贮量及其他 氢形态中氢密度值。
LaNi,LaNi2也能和氢发生反应,但生 成的La的氢化物非常稳定,不释放氢,反应
高中化学过渡金属教案
高中化学过渡金属教案教学目标:1. 了解过渡金属的基本性质和特点;2. 掌握过渡金属的电子排布规律;3. 了解过渡金属的反应特点及应用。
教学重点:1. 过渡金属的电子排布规律;2. 过渡金属的反应特点及应用。
教学难点:1. 过渡金属的复杂电子排布规律;2. 过渡金属在化学反应中的角色。
教学准备:1. 实验器材:过渡金属元素样品、试管、试剂等;2. 教学资料:过渡金属相关的教材、PPT等;3. 教学环境:化学实验室或教室。
教学过程:一、导入(5分钟)通过展示过渡金属元素的化学性质和应用场景引入课题。
二、讲解过渡金属的基本性质和特点(10分钟)1. 介绍过渡金属的通用性质,如金属性、导电性等;2. 分析过渡金属元素的电子排布规律,引导学生了解过渡金属的复杂电子结构。
三、展示实验(15分钟)1. 展示过渡金属元素的实验现象,如溶解性、形成配合物等;2. 让学生根据实验现象尝试解释过渡金属的反应特点。
四、讨论与练习(15分钟)1. 针对过渡金属的反应特点开展讨论,引导学生归纳总结;2. 给学生提供练习题目,并指导学生思考过渡金属的应用场景。
五、总结与展望(5分钟)对本堂课的内容进行总结,并引导学生展望过渡金属在未来的研究和应用。
六、作业布置(5分钟)布置相关的作业,巩固学生对过渡金属的理解和应用。
教学反思:通过本节课的教学,学生对过渡金属的基本性质和反应特点有了更深入的了解,同时也培养了学生的实践能力和探究精神。
在未来的教学中,可以结合更多的实验案例和应用场景,提高学生对过渡金属的兴趣和理解深度。
过渡元素金属性变化规律
过渡元素金属性变化规律金是元素周期表中的第79号元素,是一种重要的过渡金属元素。
金具有许多特殊性质,其中包括其独特的金色、良好的导电性和导热性等。
金的属性很大程度上取决于其化学环境和物理状态。
在本文中,我们将探讨过渡元素金的属性变化规律。
金的基本性质金的原子序数为79,原子量为197,具有原子序数较高的特点。
金的化学符号为Au,是元素周期表中的d区过渡金属元素之一。
金是一种稀有金属,自古以来就被用作珍贵的贵金属。
金的金属特性使其具有良好的导电性和导热性。
金具有优秀的化学稳定性,不容易被氧化或腐蚀。
因此,金常被用于珠宝、金币、电子器件等领域。
金的物理性质金是一种黄金色的金属,具有较高的密度和较高的熔点。
在常温下,金为固体,具有良好的延展性和韧性。
金具有优异的光学性能,可用于反射镜、光学镜片等光学器件。
金的密度为19.32克/立方厘米,熔点达到1064摄氏度,沸点约为2856摄氏度。
金是一种化学稳定的金属,不容易与其他元素发生化学反应。
金的化学性质金是一种化学不活跃的元素,通常以+1和+3的价态存在。
金通常被用作催化剂、电极和电镀等材料。
金在水中不溶解,但可以与氰化物形成配合物。
金的氧化性较低,对许多酸和碱都不会发生化学反应。
金可以与银、铜、铂等金属形成合金,提高其物理性能。
金的属性变化规律金在化学环境和物理状态下表现出不同的属性。
在不同温度和压力下,金的密度、熔点和电导率等性质会发生变化。
金在不同价态下的化合物也具有不同的化学性质。
金的属性变化规律受到化学环境和外部力的影响。
金的物理性质会随着温度和压力的变化而发生改变,这些变化反映了金在不同条件下的稳定性和活性。
综上所述,金作为一种过渡元素具有丰富的属性和特性,其属性变化规律受到多种因素的影响。
深入研究金的属性变化规律有助于更好地理解金的特性和应用。
第十章中级无机化学课后习题答案
第10章习题1 简要回答问题(1) 什么叫稀土元素? 什么叫镧系元素?答:参见本书10.1节《概述》。
(2) 镧系收缩的原因是什么? 简述镧系收缩造成的影响。
答:关于镧系收缩的原因参见本书10.1.2节《原子半径和离子半径》。
由于镧系收缩的影响,使第二、三过渡系的Zr和Hf、Nb与Ta、Mo与W三对元素的半径相近,化学性质相似,分离困难。
(3) 为什么Eu、Yb原子半径比相邻元素大? 而Ce又小?答:① Eu、Yb元素参与形成金属键的电子数为2,Ce为3.1,其余为3.0;② Eu、Yb具碱土性;③ Eu、Yb的f7、f14的半充满和全充满的结构能量低、稳定、屏蔽大,核对外面的6s电子吸引较弱。
(4) 为什么镧系元素的电子结构在固态和气态不同?解:参见本书10.1.1节《镧系元素的价电子层结构》。
(5) 镧系离子的电子光谱同d区过渡金属离子相比有何不同? 为什么?解:除La3+、Lu3+离子的4f电子层是全空(4f0)和全满(4f14)之外,其余Ln3+离子4f轨道上的电子数由1到14,这些电子可以在7条4f简并轨道上任意排布,这样就会产生各种光谱项和能级。
4f 电子在不同能级间跃迁可以吸收或发射从紫外经可见直至红外区的各种波长的电磁辐射。
通常具有未充满的4f电子壳层的原子或离子,可以观察到的光谱线大约有30 000条,而具有未充满d电子壳层的过渡金属元素的谱线约有7 000条。
在理论上,f→f跃迁产生的谱线强度不大。
但是某些f→f跃迁的吸收带的强度,随镧系离子周围环境的变化而明显增大(这种跃迁称为超灵敏跃迁)。
这可能是由于配体的碱性、溶剂的极性、配合物的对称性以及配位数等多种因素的影响,亦即离子周围环境的变化,再加上镧系离子本身的性质等诸因素的综合作用所引起的。
镧系离子的吸收谱带范围较广且镧系离子光谱谱带狭窄,表明电子跃迁时并不显示激发分子振动,狭窄的谱带意味着电子受激发时分子势能面几乎没有变化,这与f 电子与配体只存在弱相互作用相一致。
无机化学——配合物结构习题解答②
无机化学——配合物结构习题解答②第10章习题解答②一、是非题1. 价键理论认为,配合物具有不同的空间构型是由于中心离子(或原子)采用不同杂化轨道与配体成键的结果。
.()解:对2. 价键理论能够较好地说明配合物的配位数、空间构型、磁性和稳定性,也能解释配合物的颜色。
()解:错3. 价键理论认为,在配合物形成时由配体提供孤对电子进入中心离子(或原子)的空的价电子轨道而形成配位键。
.()解:对4. 同一元素带有不同电荷的离子作为中心离子,与相同配体形成配合物时,中心离子的电荷越多,其配位数一般也越大。
.()解:对5. 在多数配位化合物中,内界的中心原子与配体之间的结合力总是比内界与外界之间的结合力强。
因此配合物溶于水时较容易解离为内界和外界,而较难解离为中心离子(或原子)和配体。
.()解:对6. 由磁矩测出在[Fe(CN)6]3-中,中心离子的d 轨道上有1个未成对电子,则这个未成对电子应排布在分裂后的dr (e g )轨道上。
()解:错7. 在强场配体形成的配合物中,分裂能大于电子成对能,形成低自旋配合物。
.()解:对8. 在高自旋配合物中,分裂能小于电子成对能,相应的配体称为弱场配体。
()解:对9. 按照晶体场理论,对给定的任一中心离子而言,强场配体造成d 轨道的分裂能大。
()。
解:对10. 按照晶体场理论可知,强场配体易形成高自旋配合物。
()。
解:错11. 晶体场理论认为配合物的中心离子与配体之间的作用力是静电引力。
()解:对12. 具有d 0、d 10结构的配离子都没颜色,因为不能产生d -d 跃迁。
.()解:错13. 按照晶体场理论,在八面体场中,中心离子d 轨道分裂后组成d ε(t 2g )轨道的是d x y 22-和d z2。
()解:错14. 按照晶体场理论,在八面体场中,中心离子分裂后组成dr (eg )轨道的是d xy 、d yz 、d xz 。
()解:错15. 按照晶体场理论,中心离子的电荷数越高,半径越大,分裂能就越小。
过渡金属元素
2. 羰基簇合物 (分子中含有M—M键的化合物) 过渡元素能和CO形成许多羰基簇合物。 羰基簇合物中金属原子多为低氧化态并具有适宜的d轨道。
双核和多核羰基簇合物中羰基与金属原子的结合方式: (1) 端基(1个CO和1个成簇原子相连);(2) 边桥基(1个CO 与2个成簇原子相连);(3) 面桥基(1个CO与3个成簇原子相 连)。
镧系收缩的影响:
(1)第五周期,IIIB族元素钇(Y)成为“稀土”一员 :
四 Sc 63Eu 4s76s2 39Y 4d15s2 64Gd 4f75d16s2
五Y
198.3ห้องสมุดไป่ตู้
180.3
180.1 pm
六 La-Lu 67Ho3+
39Y3+
68Er3+
89.4
89.3
88.1 pm
习惯上,把Y列入“重稀土”。
见教材p.221-222, 表8-2 –表8-4.
2. 同一副族原子半径:第四周期元素 < 五 ~ 六
15
四、第一电离能I1的变化(理解)
影响因素
Z*, I1 r , I1
1. 同一周期
左 r↘,Z*↗,I1和(I1 + I2)↗,(总趋势)
右
2. 同一副族
原子半径 r 有效核电荷 Z* 第一电离能 I1
三、原子半径
影响原子半径的因素
1. 同一周期
Z* ↗, r ↘ 同亚层:电子数↑,r↑ 主量子数n = 电子层数↑,r↑
原子序数增加,有效核电荷增加,原子半径减小。
例外: VIII 3d84s2 Ni 125 pm
IB 3d104s1 Cu 128 pm
IIB 3d104s2 Zn 133 pm
2、第十章碱金属和碱土金属元素
1、碱性
LiOH 中强碱 Be(OH)2 两性 NaOH 强碱 Mg(OH)2 中强碱 KOH 强碱 Ca(OH)2 强碱 RbOH 强碱 Sr(OH)2 强碱 CsOH 强碱 Ba(OH)2 强碱
Be(OH)2+2H+→Be2++2H2O Be(OH)2+2OH-→[Be(OH)4]2-
R-OH规则解释: OH规则解释: 规则解释 氧化物的水合物通式R(OH) 为成酸或成碱元素, 氧化物的水合物通式 R(OH)n , R 为成酸或成碱元素 , 有两种解离可能: 有两种解离可能: 碱式 酸式 → R++OH RO- +H+ ← R-O-H
-
O
2
O +e O2
2-
O
2 2
2 O +2e 2O
2
2-
超氧离子
过氧离子
氧离子
(一) 正常氧化物 多数为白色固体 淡黄) 亮黄) O(桔红 桔红) K2O(淡黄)、Rb2O(亮黄)、Cs2O(桔红) 熔点: IIA>IA; 硬度IIA>IA 所以BeO MgO作 IIA>IA, BeO、 熔点 : IIA>IA ; 硬度 IIA>IA , 所以 BeO 、 MgO 作 耐火材料和金属陶瓷 BeO还有反射放射线的能力, BeO还有反射放射线的能力,常用作原子反应堆 还有反射放射线的能力 外壁砖块材料。 外壁砖块材料。
1 Na+ ( NH3 ) + e− ( NH3 ) + NH3 (l ) 铁的氧化物→ NaNH2 ( NH3 ) + H 2 ( g ) 2
若无水、不接触空气、不存在过渡金属化合物,其溶液 若无水、不接触空气、不存在过渡金属化合物, 可在液氨的沸点温度( 33℃ 长时间保存。 可在液氨的沸点温度(-33℃ )长时间保存。 碱金属还可溶于醚或烷基胺中。 碱金属还可溶于醚或烷基胺中。
元素周期表中的过渡金属元素研究
磁性材料的应用:磁存储、磁分离、磁传感等
磁性材料的制备:烧结、熔炼、气相沉积等
过渡金属元素在工业中的应用
PART 04
催化剂与催化反应
过渡金属元素作为催化剂的应用广泛
催化反应可以提高反应速率和选择性
过渡金属元素在石油化工、精细化工等领域具有重要应用
催化剂的种类和性能对催化反应有重要影响
电池材料与能源存储
过渡金属元素在岩石和矿物中的分布广泛
过渡金属元素的物理化学性质
PART 03
电子结构与能级
过渡金属元素的电子结构特点:具有未填满的d电子层
能级分裂:由于未填满的d电子层,导致能级分裂,形成一系列能级
电子排布:过渡金属元素的电子排布遵循洪特规则,具有一定的规律性
能级跃迁:过渡金属元素之间的能级跃迁是化学反应中的重要过程,影响元素的化学性质
过渡金属元素在电池材料中的应用:如钴、镍、锰等,用于制造锂离子电池、镍氢电池等。
过渡金属元素在能源存储中的应用:如钒、铬、钼等,用于制造储能材料,如钒电池、铬电池等。
过渡金属元素在太阳能电池中的应用:如铜、锌、锡等,用于制造太阳能电池,如铜铟镓硒太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等。
过渡金属元素在燃料电池中的应用:如铂、铱等,用于制造燃料电池,如氢燃料电池、甲醇燃料电池等。
THANK YOU
汇报人:
回收与处理技术的发展趋势:高效、环保、节能、低成本
未来展望与研究方向
PART 06
新材料设计与合成
合成新材料的实验方法和技术
过渡金属元素的性质和应用
新材料设计的基本原理和方法
过渡金属元素在新材料设计中的应用前景和挑战
新型催化反应的开发与应用
应用领域:能源、环保、化工等
第10章 配位化学前沿
16-Crown-5
18-Crown-6
21-Crown-7
A D + M+
-
D M
+
A
-
D M D
+
D M
+
D
2). 环糊精的分子识别 环糊精是由淀粉经酶促水解而生成的一 类由6~14个吡喃式α-D-葡萄糖所构成的环状
多糖。环状六员多糖称α-环糊精;环状七员多糖 称β-环糊精;环状八员多糖称γ-环糊精.三者的构 象都是圆锥体。
结构测定表明:
C60分子有12个五边形和20个六边形面围成的 球体。60个C原子处于32面体的顶点上,可 看作一截顶20面体(B12H122-),属于Ih点群对 称性。所有的C原子都是等价的。每个C原子 以近似与sp2.28方式杂化,分别与周围3个C原 子相连,形成3个σ键,剩余的轨道和电子共 同组成离域π键。 C70分子具有D5h对称性, 它是由两个类似于C60的半球体通过一组额外 的10个C原子桥联而成。富勒烯分子属于柏 拉图体结构,故服从Euler公式: F(面数), V(顶点数),E(棱边数) F+V=E+2
二. 金属原子簇合物
金属间通过两个或两个以上金属-金属键 形成多面体结构的化合物, 例如 Re2Cl82-, Re3Cl123-, Nb6Cl122+, Mo6Cl84+ and H2Ru6(CO)18 1。多核金属羰基化合物 多核金属羰基化合物中也存在着 M-M 键,故也属于金属羰基化合物。
OC OC Mn OC
诊断的重要工具。因而获得2003年诺贝 尔生理医学奖。但单纯水质子共振成像 灵敏度低,故需加入某种顺磁性造影剂, 以缩短弛豫时间T1, T2,提高成像对比度 和清晰度。其中Gd-L配合物是最好的造 影剂。例如
副族元素
第 20 章
过渡元素 (I)
Chapter 20
The transition elements (I)
20.1.1 过渡区元素简介
过渡元素在元素周期表中的位置
过渡元素
. 过渡元素包括 d 区和 ds 区元素,即周期系第 IIIB ~
VIIB,VIII,IB ~ IIB 元素,不包括镧系和锕系元素。 其在周期表中位于 s 区元素和 p 区元素之间,均为金属, 因此也称为过渡金属。
第一过渡系元素 第二过渡系元素 第三过渡系元素
20.1.4 过渡元素单质的化学性质
过渡元素单质的化学性质概述 过渡金属第一过渡系(四周期):较活泼的轻过渡金属; 过渡金属第二、三过渡系(五、六周期):不活泼的重 过渡金属(原因也是由于“镧系收缩”的结果)。 同一周期元素:从左向右过渡,总的变化趋势是电极电势 E (M2+/M) 值逐渐变大,即其活泼性逐渐减弱。 钝化作用的影响:金属的表面性质,如一些金属的表面易 形成致密的氧化膜,也影响其化学活性。
d6
[Fe(H2O)6]2+ 淡绿色
d2
[V(H2O)6]3+ 绿色
d6
[Co(H2O)6]3+ 蓝色
d3
[Cr(H2O)6]3+ 紫色
d7
[Co(H2O)6]2+ 粉红色
d3
[V(H2O)6]2+ 紫色
d8
[Ni(H2O)6]2+ 绿色
d4
[Cr(H2O)6]2+ 蓝色
d9
[Cu(H2O)6]2+ 蓝色
. 过渡金属元素的原子的价电子层构型 :
(n-1)d1-10 ns1-2 (Pd 为 5s0)
第10章 碱金属和碱土金属元素-N
第十章碱金属和碱土金属元素基本要求1.掌握离子型氢化物的还原性2.熟悉碱金属、碱土金属正常氧化物、过氧化物、超氧化物的性质学习指导1.碱金属、碱土金属单质的熔、沸点较低,硬度较小。
最软的是Cs。
2.碱金属、碱土金属元素化合物以离子型为主。
Li、Be的化合物具有一定的共价性。
3.同族元素单质的标准电极电势自上往下逐渐减小,但Eθ(Li+/Li)< Eθ(Cs+/Cs)。
4.碱金属单质的化学活泼性比碱土金属单质的化学活泼性大。
5.碱金属、碱土金属元素均能形成过氧化物和超氧化物。
过氧化物与水或稀酸反应放出H2O2;超氧化物与水或稀酸反应放出H2O2和O2;过氧化物和超氧化物与CO2反应放出O2。
6.碱金属、碱土金属的氢氧化物(1)酸碱性(A) 除Be(OH)2为两性外,其它均为碱性;(B) 同族元素氢氧化物自上而下碱性逐渐增强;(C) 同周期碱金属氢氧化物的碱性比碱土金属氢氧化物的碱性强。
(2) 溶解性(A) 碱金属氢氧化物除LiOH溶解度较小外,其它易溶;(B) 碱土金属氢氧化物溶解度比同周期碱金属氢氧化物的溶解度小,且自上而下逐渐减小。
7.盐类(1)除BeCl2为共价化合物外,其余均为离子晶体;(2)一般来说,碱金属、碱土金属的盐具有较高的热稳定性;(3)碱金属盐一般易溶,碱土金属盐:Be盐易溶;Mg盐部分易溶;Ca盐、Sr盐、Ba盐一般难溶。
关键词1. 碱金属的性质2. 正常氧化物3. 超氧化物4. 碱土金属的性质5. 过氧化物6. 臭氧化物7. 氨碱法8. 绿柱石9. 冠醚配合物10. R-O-H 规则11. 氢氧化物的酸碱性12. 氢氧化物的溶解性本章将重点介绍碱金属和碱土金属单质、各类氧化物、氢氧化物、盐类的性质及几种典型盐的生产。
10-1 s 区元素概述s 区元素包括周期表中ⅠA 和ⅡA 族。
ⅠA 族由锂、钠、钾、铷、铯及钫六种元素组成。
由于钠和钾的氢氧化物是典型的“碱”,故本族元素有碱金属之称。
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例:
[NiCl4]2−
[NiCl4]2−的空间构型是正四面体;
[Ni(CN)4]2-
[Ni(CN)4]2-的空间构型呈平面正方形。
10.2.3 外轨型(高自旋)和内轨型(低自旋)配合物
1.外轨型配合物
中心离子的电子结构不发生变化,仅用外 层的空轨道ns,np,nd进行杂化生成能量相 同,数目相等的杂化轨道与配体结合。
10.1.2.1 结构异构
结构异构又称为构造异构。如配合物内外 界分配不同,或键合异构等。这类异构体通常 在物理和化学性质上均差异很大。
配体异构:
例:组成为CrCl3·6H2O的配合物有三种结 构异构体:
[Cr(H2O)6]Cl3(紫色) [CrCl(H2O)5]Cl2·H2O(灰绿色) [CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O(深绿色) 键合异构:
复习:
1. 配合物的定义 配合物是由一定数量的可以提供
孤对电子或电子的离子或分子(统称 配体)与可以接受孤对电子或电子的 原子或离子(统称中心原子)以配位 键结合形成的具有一定组成和空间构 型化合物。
复习: 2. 配合物的组成
内界(配离子)
Cu(N H 3)4
2
+
S
O
2 4
-
中 配配 心 位位 原 原体 子子
一对旋光异构体的熔点、折光率、溶解 度、热力学稳定性等都几乎没有差别,但却 可使平面偏振光发生方向相反的偏转,其中 一种称为右旋旋光异构体(用符号D表示),另 一种称为左旋旋光异构体(用符号L表示)。
例:顺-[CoCl2(en)2]+
动植物体内含有许多具有旋光活性的有机 化合物,这类配合物对映体在生物体内的生理 功能有极大的差异。例如存在于烟草中左旋尼 古丁的毒性要比人工合成出来的右旋尼古丁毒 性大的多。旋光异构体的拆分及合成研究是目 前研究热点之一。
体
[Pt(NH3)2Cl2] [PtCl4]2-
[Ni(CN)4]2-
Fe(CO)5 [CuCl5]2[Cu(bipy)2I]+
[Co(CN)5]3− [TiF5]2-(d4s)
[Fe(CN)6]4[PtCl6]2-
[Co(NH3)6]3+ [Mn(H2O)6]2+
10.1.2 配合物的异构现象
配合物的组成相同而结构不同的现象称为 配合物的异构现象,组成相同而结构不同的配 合物称为异构体。常见的异构现象有结构异构 和立体(或空间)异构两种。
[Fe(SCN)]2+ (硫氰酸铁) [Fe(NCS)]2+ (异硫氰酸铁)
10.1.2.2 立体异构
配合物的化学组成相同,而配体在空间的 排列位置不同而产生异构现映)异构两类。
1.几何异构
几何异构中最常见是顺反异构。 如四配位的MA2B2四边形和六配位的MA2B4 八面体中,均存在顺反异构现象。
10.2 配合物的价键理论
10.2.1 基本要点 10.2.2 中心原子轨道杂化类型
与配合物的磁性
10.2.3 外轨型(高自旋)和内轨型 (低自旋)配合物
10.2.4 价键理论的局限性
10.2.1 基本要点
(1)中心原子以空轨道接受配体的孤对电 子,形成配键键。即ML共价键。
(2)中心原子能量相近的价层空轨道进行 杂化,形成具有一定空间伸展方向的、能量相 同的杂化轨道,每一个空的杂化轨道接受配位 原子的一对孤对电子形成配位键。
(3)中心原子杂化轨道的伸展方向决定了 配位键的方向,也就决定了配合物的空间构型。
10.2.2 中心原子轨道杂化类型与配合物的磁性
1.杂化轨道和空间构型
sp sp2 sp3
dsp 2 sp2d dsp 3 d3sp d2sp2 d4s
sp3d2 d2sp3
d4sp
d3sp3
2 配合物的磁性 配合物中存在未成对电子时表现顺磁性,
实例
2
sp
直线型
[Ag(NH3)2]+ [Cu(NH3)2]+
3
sp2
平面三 角形
[CuCl3]2-, [HgI3]-
4
sp3
四面体
[CoCl4]2-,
[Ni(CO)4], [Zn(CN)4]2-
平面正
4
dsp2
方形
5
dsp3
三角双 锥
5
d2sp2 正方锥
(d4s)
形
6
d2sp3 正八面
(sp3d2)
例:平面四边形配合物[PtCl2(NH3)2]
PtCl2(NH3)2(顺式)
偶极矩≠0
PtCl2(NH3)2(反式) 偶极矩=0
平面正方形配合物的几何异构体的数目
类型
MA1B3 MA2B2 MABC2 MABCD
异构体数目 1
2
2
3
例: 八面体配合物[CoCl2(NH3)4]
[CoCl2(NH3)4] 顺式
[CoCl2(NH3)4] 反式
正八面体配合物几何异构体的数目
类型
MA5B MA4B2 MA3B3 MA3B2C MA2B2C2
异构体数目 1
2
2
3
5
面式-[Co(NH3)3(NO2)3]
经式-[Co(NH3)3(NO2)3]
2. 对映异构
对映异构又称旋光异构或手性异构,是指 两种异构体的对称关系类似于人的左手和右 手,互成镜像关系。
配 位 数
外 界 离 子
配合物
10.1.1 配合物的空间构型
配合物的空间构型: 配体围绕着中心离子(或原子)排布的几
何构型。 配合物分子或离子因配位数的不同,为了
形成稳定的结构,采取一定的空间构型。所以 配合物分子或离子的空间构型与配位数的多少 密切相关。
过渡金属配合物的常见空间构型
配位 中心原子轨 空间构 结构示 数 道杂化类型 型 意图
如卤素、氧等配位原子电负性较高,不 易给出孤对电子,它们倾向于占据中心体 的最外层轨道,易形成外轨型配合物。如 [FeF6]3-。
2.内轨型配合物
中心体使用内层的(n-1)d空轨道参加杂化 所形成的配合物称为内轨型配合物。
C(如CN-)、N(如NO2-)等配位原子电负性较 低而容易给出孤对电子,它们可使(n-1)d电子 发生重排而空出部分(n-1)d轨道参与杂化,易形 成内轨型配合物。
否则为逆(抗)磁性。磁性可用磁矩来描述。
磁 矩: n(n2) (B.M.)玻尔磁子
n —— 未成对电子数
n 01 2 3 4 5 µ/B.M. 0 1.73 2.83 3.87 4.90 5.92 例:[Ti(H2O)6]3+ Ti3+:3d1 µ=1.73 n=1
K3[Mn(CN)6] Mn3+:3d4 µ=3.18 n=2 K3[Fe(CN)6] Fe3+: 3d5 µ=2.40 n=1