暨大无机化学课件过渡元素
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过渡元素课件
Cr3+的配合物有数千种，绝大多数配位数：6 常见的是：[Cr(H2O)6]3+, 配合物多有颜色
[Cr(H2O）6 ]Cl2紫色 [Cr(H2O）5Cl]Cl2 H2O蓝绿色
[Cr(H2O）4Cl2 ]Cl 2H过渡2元O素绿色
18
12.2.4 铬（Ⅵ）盐 1. Cr2O72-与CrO42-间的转化
4.形成多种配合物
过渡元素
11
12.1 过渡元素通性
过渡元素
12
12.1 过渡元素通性
5.催化性
许多过渡元素及其化合物具有独特的催化性能，Pt，Pd， Fe，Cu，V，…..，PdCl2 ， V2O5….等常用的催化剂
6.磁性
多数过渡金属原子或离子有未成对电子，具有顺磁性，未 成对电子数越多，磁矩越大
Sc
Ti
Eθ M 2 /M
/
V
可溶该金属 的酸 元素
---
各种酸 Fe
-1.63
热 HCl HF Co
E / V θ M2 /M
可溶该金属 的酸
-0.44
稀 HCl H2SO4 等
-0.29
缓溶解在 HCl 等酸中
V -1.2 (估算值) HNO3，HF 浓 H2SO4 Ni
-0.25
稀 HCl H2SO4 等
Cr 2H (稀) Cr2（ 蓝） H2
O2 Cr3 (紫)
2Cr
2H 2SO 4
(浓)
Cr（2 SO
）
43
3SO2
H2O
在冷、浓硝酸中钝化
2. 铬（Ⅲ）的化合物
（1）Cr2O（3 铬绿） ——两性氧化物 制备：4Cr 3O2 Δ 2Cr2O3
无机化学区过渡元素优秀课件
另一方面, 原子半径不是单 调地减小, 而是一条两峰一谷的 曲线。
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。
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。
无机化学课件--过渡元素-精品文档
钛
3、加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 Ti(SO4)2+H2O===TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+H2O===H2TiO3↓+H2SO4 4、分离煅烧 H2TiO3===TiO2+H2O
5、碳氯法
1000-1100K TiO2+2C+2Cl2======TiCl 4+2CO
6、在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原TiCl4可得 海棉钛，再经熔融制得钛锭。 TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti
钼：辉钼矿 MoS2
I II 白钨矿CaWO 钨：黑钨矿 ( Fe ,Mn ) WO 4 4
2. 铬单质的制备 铬以铬铁矿Fe(CrO2)2的形式存在，以铬铁 矿为原料制备之。
制备
Fe(CrO2)2(s)
Na2CO3 (s) Na2CrO4 (aq)
1000 ℃ ~1300℃
Na2CrO4(s) Fe2O3 (s)
钛
二、钛的重要化合物 １、钛（+４价）化合物
a. TiO2：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 Ti4+容易水解得到TiO2+离子——钛酰离子。 TiO2是一种优良颜料、催化剂、纳米材料。
b. TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓 HCl中生成H2[TiCl6]
③
H2O 浸取
① H2SO4 Na2Cr2O7 (aq) 酸化 ②
Cr2O3
Al ④Biblioteka Cr① 4Fe(CrO 2 ) 2 + 8Na 2 CO 3 + 7O 2
无机化学 过渡元素-13.1过渡元素概述
过渡元素及化合物有催化特性
13-1-8 磁性
多数过渡元1素3-或1-8离磁子性具有顺磁性
多数过渡元素的原子或离子有 未成对电子，所以具有顺磁性
离子 VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ d电子数 1 2 3 5 6 7 8 9 未成对 1 2 3 5 4 3 2 1
最小(低) Cs 22.8
Cs 0.2
13-1-3 金属活泼性
元素 13S-c1-3 T金i 属活V泼性Cr Mn
E (M2+/M)/V -2.03 -1.63 -1.13 -0.90 -1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3、HF
稀HCl
H2SO4
稀H2SO4 HCl等
其活泼性减弱
3. 同族元素(除Sc分族外)自上往下 金属活泼性降低
Ⅷ E (M2+/M)/VⅡB E (M2+/M)/V 第一过渡系 Ni -0.257 Zn -0.7626 第二过渡系 Pd +0.92 Cd -0.403 第三过渡系 Pt +1.2 Hg +0.8535
3. 同族元素(除IIIB族外)自上往下 金属活泼性降低
元 素 Sc Ti V C的rM离n子Fe无C色o Ni CuZn
M2+中d电子数 0 1 2 3 4 5 6 7
[M(H2O)6]3+ 无 紫 绿 蓝 红 浅 绿 粉
颜色
紫 紫红
13-1-7 配位能力和催化性
过渡元素易形成配合物
过渡元催素化剂的原子或离子反具应有部分 空的 (n-1)d, 空的ns、np轨道, 可 接受配Fe体-M的o 孤电子对合成氨 过渡元Pt素-R的h 离子一氨般氧具化有为较NO高的 电荷、V较2O小5 的半径SO，2氧极化化为力SO强3 ， 对P配d体, R有an较ey 强Ni的吸引催力化加氢
13-1-8 磁性
多数过渡元1素3-或1-8离磁子性具有顺磁性
多数过渡元素的原子或离子有 未成对电子，所以具有顺磁性
离子 VO2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ d电子数 1 2 3 5 6 7 8 9 未成对 1 2 3 5 4 3 2 1
最小(低) Cs 22.8
Cs 0.2
13-1-3 金属活泼性
元素 13S-c1-3 T金i 属活V泼性Cr Mn
E (M2+/M)/V -2.03 -1.63 -1.13 -0.90 -1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3、HF
稀HCl
H2SO4
稀H2SO4 HCl等
其活泼性减弱
3. 同族元素(除Sc分族外)自上往下 金属活泼性降低
Ⅷ E (M2+/M)/VⅡB E (M2+/M)/V 第一过渡系 Ni -0.257 Zn -0.7626 第二过渡系 Pd +0.92 Cd -0.403 第三过渡系 Pt +1.2 Hg +0.8535
3. 同族元素(除IIIB族外)自上往下 金属活泼性降低
元 素 Sc Ti V C的rM离n子Fe无C色o Ni CuZn
M2+中d电子数 0 1 2 3 4 5 6 7
[M(H2O)6]3+ 无 紫 绿 蓝 红 浅 绿 粉
颜色
紫 紫红
13-1-7 配位能力和催化性
过渡元素易形成配合物
过渡元催素化剂的原子或离子反具应有部分 空的 (n-1)d, 空的ns、np轨道, 可 接受配Fe体-M的o 孤电子对合成氨 过渡元Pt素-R的h 离子一氨般氧具化有为较NO高的 电荷、V较2O小5 的半径SO，2氧极化化为力SO强3 ， 对P配d体, R有an较ey 强Ni的吸引催力化加氢
第20章过渡金属1无机化学ppt课件
*
2 用 途：
① 钛及其合金广泛地用于制造喷气发动机、超音速飞机和潜水艇(防雷达、防磁性水雷)以及海军化工设备。 ② 钛与生物体组织相容性好，结合牢固，用于接骨和制造人工关节；钛具有隔热、高度稳定、质轻、坚固等特性，由纯钛制造的假牙是任何金属材料无法比拟的，所以钛又被称为“生物金属”。因此，继 Fe、Al 之后，预计 Ti 将成为应用广泛的第三金属。
—
-1.63
-1.13
-0.90
-1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3 HF
稀HCl H2SO4
稀H2SO4 HCl等
元素
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
E (M2+/M)/V
-0.44
-0.277
-0.257
0.34
-0.7626
可溶该金 属的酸
稀HCl H2SO4 等
*
(2) 二氧化锆 (ZrO2) ZrO2有三种晶型：单斜(monoclinic)；四方 (tetragonal)；立方(cubic)。三者之间可以相互转换
物性: ZrO2 白色粉末，不溶于水，熔点很高。 化性: 除 HF 外不与其他酸作用。
*
ZrO2 至少有两种高温变体，1370 K 以上为四方晶型，2570 K 以上为立方萤石晶型。
-0.257
第二过渡系
Cd
-0.403
Pd
+0.92
第三过渡系
Hg
+0.8535
Pt
+1.2
*
钛副族元素处于周期表 ⅣB 族，包括钛Ti， 锆 Zr，铪 Hf 3种元素。
原子的价电子层结构 ( n－1) d2 ns2，最稳定的氧化态为 + 4，其次是 +3，而 +2 氧化态较为少见，化合态的钛还有可能呈现 0 和 –1 的低氧化态。
2 用 途：
① 钛及其合金广泛地用于制造喷气发动机、超音速飞机和潜水艇(防雷达、防磁性水雷)以及海军化工设备。 ② 钛与生物体组织相容性好，结合牢固，用于接骨和制造人工关节；钛具有隔热、高度稳定、质轻、坚固等特性，由纯钛制造的假牙是任何金属材料无法比拟的，所以钛又被称为“生物金属”。因此，继 Fe、Al 之后，预计 Ti 将成为应用广泛的第三金属。
—
-1.63
-1.13
-0.90
-1.18
可溶该金 属的酸
各种 酸
热HF HCl
浓H2SO4 HNO3 HF
稀HCl H2SO4
稀H2SO4 HCl等
元素
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
E (M2+/M)/V
-0.44
-0.277
-0.257
0.34
-0.7626
可溶该金 属的酸
稀HCl H2SO4 等
*
(2) 二氧化锆 (ZrO2) ZrO2有三种晶型：单斜(monoclinic)；四方 (tetragonal)；立方(cubic)。三者之间可以相互转换
物性: ZrO2 白色粉末，不溶于水，熔点很高。 化性: 除 HF 外不与其他酸作用。
*
ZrO2 至少有两种高温变体，1370 K 以上为四方晶型，2570 K 以上为立方萤石晶型。
-0.257
第二过渡系
Cd
-0.403
Pd
+0.92
第三过渡系
Hg
+0.8535
Pt
+1.2
*
钛副族元素处于周期表 ⅣB 族，包括钛Ti， 锆 Zr，铪 Hf 3种元素。
原子的价电子层结构 ( n－1) d2 ns2，最稳定的氧化态为 + 4，其次是 +3，而 +2 氧化态较为少见，化合态的钛还有可能呈现 0 和 –1 的低氧化态。
无机化学课件：第十三章 过渡元素
过渡元素的又一特点是易形成非整比（或称非化 合计量）化合物。这类化合物化学组成不定，可在一 个较小范围内变动，但基本结构不变。 （六）离子的颜色
过渡元素在水溶液中形成的水合配离子，大都显色 （与s区、p区不同），主要是因为此时过渡元素离子 的d轨道未填满电子，可能在吸收不同波长可见光，d 电子跃迁显示出互补可见光的颜色出来。第Leabharlann 过渡元 素低氧化数离子的颜色见书。
第十三章 过渡元素
过渡元素
通过 钛 性渡 族
元、 素钒 慨族 述元
素
铬锰铁铜锌基 族族系族族本 元元和元元要 素素铂素素求
系 元 素
通性
第一过渡 系元素
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni
钪钛 钒 铬锰铁钴镍
过渡元素概述
同一族元素从上到下，原子半径增大，但第五、 六周期（ⅢB除外），同族元素原子半径接近，这是 由于La系收缩的影响，从而导致第二、三过渡系同族 元素在性质上的差异，比第一和第二过渡系相应的元 素要小。
（二）单质的物理性质 由于过渡元素最外层一般为1~2个电子，容易失
去，所以它们的单质均为金属，单质的外观多为银白 色或灰白色，有光泽。 （三）金属活泼性 同族元素从上到下（除ⅢB外）活泼性减弱，原因：
过渡元素概述
（十）金属原子簇化合物
过渡元素金属原子间有直接的键合作用， 即可形成含有金属—金属键的簇状化合物， （一般三个或三个以上金属原子直接键合组成 的化合物为金属簇状化合物），尤其是第二、 三过渡系元素。由于(n-1)d轨道伸展较远，原 子实之间斥力较小，低氧化态离子的半径又较 大，可形成较稳定的金属—金属（M-M）键， 如[Re2Cl8]2-配离子，其中含有Re-Re键。
过渡元素在水溶液中形成的水合配离子，大都显色 （与s区、p区不同），主要是因为此时过渡元素离子 的d轨道未填满电子，可能在吸收不同波长可见光，d 电子跃迁显示出互补可见光的颜色出来。第Leabharlann 过渡元 素低氧化数离子的颜色见书。
第十三章 过渡元素
过渡元素
通过 钛 性渡 族
元、 素钒 慨族 述元
素
铬锰铁铜锌基 族族系族族本 元元和元元要 素素铂素素求
系 元 素
通性
第一过渡 系元素
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni
钪钛 钒 铬锰铁钴镍
过渡元素概述
同一族元素从上到下，原子半径增大，但第五、 六周期（ⅢB除外），同族元素原子半径接近，这是 由于La系收缩的影响，从而导致第二、三过渡系同族 元素在性质上的差异，比第一和第二过渡系相应的元 素要小。
（二）单质的物理性质 由于过渡元素最外层一般为1~2个电子，容易失
去，所以它们的单质均为金属，单质的外观多为银白 色或灰白色，有光泽。 （三）金属活泼性 同族元素从上到下（除ⅢB外）活泼性减弱，原因：
过渡元素概述
（十）金属原子簇化合物
过渡元素金属原子间有直接的键合作用， 即可形成含有金属—金属键的簇状化合物， （一般三个或三个以上金属原子直接键合组成 的化合物为金属簇状化合物），尤其是第二、 三过渡系元素。由于(n-1)d轨道伸展较远，原 子实之间斥力较小，低氧化态离子的半径又较 大，可形成较稳定的金属—金属（M-M）键， 如[Re2Cl8]2-配离子，其中含有Re-Re键。
无机化学下册第二十章-过渡元素-1市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
3. 钒酸盐旳鉴别
中性
VO43- + 2H2O2 ====[VO2(O2)2]3- + 2H2O
黄色
强酸性
VO43- + H2O2 +6H+ ===[V(O2)]3++ 4H2O
红棕色
[VO2(O2)2]3-＋6H+
[V(O2)]3+＋H2O2＋
2H2O黄色
红棕色
第四节 铬分族
一、主要矿物
Cr 主要矿物:铬铁矿(FeCr2O4)
灼烧
△
H2TiO3 ＝＝TiO2＋H2O
△
氯化
TiO2＋2C＋2Cl2＝＝TiCl4＋CO↑
金属还原
TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti
二、单质旳性质 I. 价电子构型和氧化态 II. 化学性质
价电子层 氧化态 Ti 3d24s2 +3，+4 Zr 4d25s2 +4 Hf 5d26s2 +4
不与水、空气、稀酸等反应。钛能与热浓盐酸或热硝酸中， 但Zr 和Hf则不溶，它们最佳溶剂是氢氟酸。
价层电子 氧化态
Cr 3d54s1 +2,+3,+6 Mo 4d55s1 +2,+3,+4,+5,+6 W 5d46s2 +2,+3,+4,+5,+6
Cr＋2HCl＝CrCl2(蓝色)＋H2↑ 4CrCl2＋4HCl＋O2＝4CrCl3(绿色)＋2H2O
2Cr＋6H2SO4 ＝Cr2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O
氯化制 TiCl4
硫酸浸取反应 还原除铁
FeTiO3+3H2SO4＝
无机化学课件：第十三章 过渡元素
铬族元素
全水将解含为有Cr[2COr3(·OxHH2)O4]沉- 水淀溶 液 加 热 煮 沸 ， 可 完
在碱性溶液中，[Cr(OH)4]-有强还原性2，例如：
2[Cr(OH)4]-+3H2O2+2OH→2CrO4 +8H2O
（亮绿）
（黄）
在酸性溶液中，Cr3+需用很强氧化剂 ，如
S2O82-（过二硫酸根）才能将其氧化：
Na2TiO3+2H2O → H2TiO3+2NaOH
TiOSO4+2H2O → H2TiO3+H2SO4
钛族、钒族元素
（气3）和T焦iC炭l4 高最温重反要应的而Ti得卤。化物，通常同TiO2、氯 结为构共：价Ti化Cl合4中物T。i取sp3杂化，形成正四面体构型，
性质：常温下为无色液体（熔点- 23.2℃，沸点
BaCO3+TiO2 → BaTiO3+CO2
TiOSO4为白色粉末，可溶于冷水，在溶液或晶 体中实际上不存在简单的钛酰离子TiO2+，而是以
TiO2+聚合形成的金属齿状长链（TiO）n2n 形式存在。
在晶体中，这种长键彼此间由SO
连接2 起来。 4
两类盐都水解（因TiO2酸碱性均很弱），形成白 色偏钛酸（H2
许多过渡元素及其化合物具有独特的催化 性能，催化作用表现为两方面，一是反应过程 中，过渡元素可形成不稳定的配合物，这是配 合物作为中间产物可起到配位催化作用；二是 接触催化：过渡元素通过提供适宜的反应表面， 如V2O5催化制H2SO4。 （九）磁性
多数过渡元素的原子或离子有未成对电子， 所以具有顺磁性，未成对电子越多，磁距μ越 大。
第二过渡 系元素
无机化学过渡元素PPT课件
H2O
Cl–
H2O
H2O
Cr
Cl–
H2O
H2O
H2O
Cl-
H2O Cl
H2O
Cr
Cl–
H2O
H2O
Cl– H2O H2O
Cl H2O
H2O
Cr H2O
H2O H2O
Cl– Cl– H2O
Cl–
Cl
Cl–
H2O
Cr
H2O
H2O
H2O H2O H2O
三、铬(VI)的重要化合物
2CrO42-(yellow) +2 H+ Cr2O72- (Orange red) + H2O
/programs/view/klU8lPkTF9A/
例如，镍-钛合金在40oC以上和40oC以下 的晶体结构是不同的，但温度在40oC上下变 化时，合金就会收缩或膨胀，使得它的形态 发生变化。这里，40oC就是镍-钛记忆合金 的“变态温度”。各种合金都有自己变态温 度。
p酸H性<条2：件C下r，2OC7r22-O为72主-的，C具lp-有H强>6氧：化C性rO42-为C主l2 。
Cr2O72- +
IH+
SO32-
I2 SO42- + Cr3+
Fe2+
Fe3+
H2S
S
怎样判断洗液失效？
200
Orange red
Cr O 227
G KJ.mol-1
100 Cr
0
-100
离子鉴定CrO42-
加H2O2和乙醚
乙醚
CrO42- + 2H2O2 +2H+ = 3H2O + CrO5(blue)
元素无机化学课件之过渡金属元素
IB 3d104s1 Cu 128 pm
IIB 3d104s2 Zn 133 pm
原因 d10电子云球形， Z* 增加少，而ns电子数目↑， 使电子互相作用↑，r↑
对比：主族元素原子半径变化规律 (pm)
原子半径变化
周期 二、三
Z
*
Z*
1 ns或np 0.35 0.65
r/pm 10
四、五、六(d) 1 (n-1)d 0.85 0.15
5
镧系
1 (n-2)f 1 很小 镧系收缩
例：La：187.7 pm Lu：173.5 pm
r 187.8 173.5 1pm 71 57
镧系收缩 — 从57 La – 71 Lu，随着原子序数递增，增加的电 子进入(n-2) f（即4f）轨道(4f 0 ~145d 0~16s2)；对于最外层6s电 子而言，4f 电子位于次外层， Z*增加很小，因此 (1)相邻两元素原子半径仅略为缩小 (Δr ≈ 1pm)； (2) 但57 La – 71 Lu共15种元素，累积的原子半径缩小值Δr相 当大，达 14.2 pm 。
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
198.3
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
《无机化学》第4版 教学课件 14过渡元素(2) 14-1铜族元素
第十四章 过渡元素(二)
无水CuCl2为棕黄色固体, 是共价化合物
易溶于水和有机溶剂(如乙醇、丙酮)
CuCl2溶液随c(Cl-)不同而呈不同颜色
[CuCl4]2-+ 4H2O
[Cu(H2O)4]2+ + 4Cl-
(黄色)
(浅蓝色)
第硫十酸四铜章 (C过u渡S元O素4)(二)
第十四章 过渡盐元类素(二)
无水CuSO4为白色粉末，易溶于水，吸 水性强，吸水后呈蓝色，可检验有机液
第十四章 过渡元素(二)
第十四章 过渡元素(二)
第一节 铜族元素
铜第族十四元章素过概渡述元素(二)
第十四章通过性渡元素(二)
ds ⅠB
Cu
区族
铜
Ag Au Unn
银
金
辉铜矿(Cu2S)
黄铜矿(CuFeS2) 闪银矿
岩石
放 射
主要 矿物
赤铜矿(Cu2O) 孔雀石
(Cu2(OH)2CO3) 蓝铜矿
(Ag2S) 角银矿
AgBr多
显 影
用显影剂(有机还原剂)处理
AgBr + e- → Ag + Br-
亮, Ag 核多, 反应生成Ag多, 残余AgBr少
暗, Ag 核少, 反应生成Ag少, 残余AgBr多
第卤十四化章银 过渡元素(二)
第十四章 过渡元素(二)
敷有AgBr 曝光 (亮)感光多 显影 Ag多 定影 黑
照相底片
银第的十四重章要过化渡合元素物(二)
第氧十化四物章和过氢渡氧元素化(物二)
AgOH只有用强碱与可溶性银盐的90% 酒精溶液，在低于零下45℃时才能制得。 AgOH为白色固体，极不稳定，形成后 立即脱水变为暗棕色。
《过渡元素化学》课件
器件
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
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
暨南大学有机无机化学过渡元素课件
ⅥB Mo6+
62 W6+ 62
23.1.4 氧化态
1. 同周期元素族氧化态稳定性变化趋势
第一过渡系元素族氧化态和实际最高氧化态
族
IIIB IVB VB VIB VIIB
价电子层构型 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2
第一过渡系元素 Sc Ti V Cr Mn
族氧化态
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 N 8
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd M 18
钇
锆
铌
钼
锝
钌
铑
钯
银
镉
L8 K2
71
72
73
74
75
76
Байду номын сангаас
77 78
79
80
O8 N 18
Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg M 18
镥
铪
钽
钨
铼
锇
铱
铂
187.7 182.4 182.8 182.1 181.0 180.2 204.2 180.2 178.2 177.3 176.6 175.7 174.6 194.0 173.4 106.1 103.4 101.3 99.5 97.9 96.4 95.0 93.8 92.3 90.8 89.4 88.1 86.9 85.8 84.8
+2氧化态稳定性变化趋势
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+
简明无机化学过渡元素课件
白色沉淀 [ CuCl3 ]2－ —— CuCl + 2 Cl－
Cu2 + + Cu + 6 Cl－ —— 2 [ CuCl3 ]2－ [ CuCl3 ]2－ —— CuCl + 2 Cl－
由于 H2O 的量变大， Cl－ 浓 度不足以作络合剂，于是成了沉淀 剂，生成 CuCl 沉淀。
又如下面反应
小结： Ag 的主要氧化数是 + 1。
在溶液中游离的 Cu+ 不稳定， 要歧化成 Cu2+ 和 Cu。
在固相和配位化合物中 Cu（I） 稳定。
Cu 的主要氧化数是 + 2。
Cu（II）向 Cu（I）转化，必 须在有还原剂的同时，有 Cu（I） 的络合剂或沉淀剂存在。
[ Ag（S2O3）2 ]3－ ，[ Ag（CN）2 ]－ 等。
Ag（I），d10 组态，其配位化 合物，经常是外轨型。
其稳定性下面顺序依次增强 [ AgCl2 ]－ < [ Ag（NH3）2 ]+ <
< [ Ag（S2O3）2 ]3－ < [ Ag（CN）2 ]－ 可根据软硬酸碱原则进行判断。
生成配位化合物使 M+ / M 的 E 降低，导致 M 活泼。
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
14. 1. 1 铜副族单质 1. 物理性质
Cu2 + + Cu + 6 Cl－ —— 2 [ CuCl3 ]2－ [ CuCl3 ]2－ —— CuCl + 2 Cl－
由于 H2O 的量变大， Cl－ 浓 度不足以作络合剂，于是成了沉淀 剂，生成 CuCl 沉淀。
又如下面反应
小结： Ag 的主要氧化数是 + 1。
在溶液中游离的 Cu+ 不稳定， 要歧化成 Cu2+ 和 Cu。
在固相和配位化合物中 Cu（I） 稳定。
Cu 的主要氧化数是 + 2。
Cu（II）向 Cu（I）转化，必 须在有还原剂的同时，有 Cu（I） 的络合剂或沉淀剂存在。
[ Ag（S2O3）2 ]3－ ，[ Ag（CN）2 ]－ 等。
Ag（I），d10 组态，其配位化 合物，经常是外轨型。
其稳定性下面顺序依次增强 [ AgCl2 ]－ < [ Ag（NH3）2 ]+ <
< [ Ag（S2O3）2 ]3－ < [ Ag（CN）2 ]－ 可根据软硬酸碱原则进行判断。
生成配位化合物使 M+ / M 的 E 降低，导致 M 活泼。
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
14. 1. 1 铜副族单质 1. 物理性质
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强
（2）规律
d区元素氧化态另一条明显的变化 是：同族元素自上而下形成族氧化态的 趋势增强。更准确地说，形成高氧化态 的趋势增强。（Sc，Ti，V除外）
（3）原因 电离能：从上到下，I3d>I4d > I5d ，
d电子云分散，易失去电子，显高氧化 态。
23.1.5 单质的物理性质
除ⅡB外，过渡元素的单质都是高熔 点、高沸点、密度大，导电性及导热性良 好的金属。
Kr 氪
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 5 铷锶钇锆铌钼锝钌铑钯银镉铟锡锑碲碘氙
6
Cs Ba Lu 铯钡镥
Hf 铪
Ta 钽
W 钨
Re Os 铼锇
Ir 铱
Pt Au Hg Tl 铂金汞铊
Pb 铅
Bi 铋
Po 钋
At Rn 砹氡
7
Fr Ra Lr 钫镭铹
族
IIIB IVB VB VIB VIIB
价电子层构型 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2
第一过渡系元素 Sc Ti V Cr Mn
族氧化态
+3 +4 +5 +6 +7
已知最高氧化态 +3 +4 +5 +6 +7
第一过渡系元素族氧化态和实际最高氧化态
族
VIII
IB IIB
定义： 镧系元素的原子半径和三价离子半径
随原子序数增加而逐渐减小的现象称为镧 系收缩。 特点：
• 镧系内原子半径呈缓慢减少的趋势；
• 从La到Lu原子半径递减的积累约14pm 之多。
结果： ⅢB以后的各族元素的第五，六周期
原子半径相似，性质相似。
影响： • 各对元素分离困难； • 从上到下，金属活泼性减弱。
IIIB
IVB
VB
VIB VIIB
Sc(OH)3
Ti(OH)4
HVO3
H2CrO4 HMnO4
碱
弱碱性
两性
两性
强酸性 强酸性 酸
性 Y(OH)3
Zr(OH)4 Nb(OH)5 H2MoO4 HTcO4 性
增 中强碱 两性 微碱
两性
弱酸性
酸性 增Байду номын сангаас
强 La(OH)3
Hf(OH)4
Ta(OH)5 H2WO4
还原剂
相应氧 化产物
TiCl3 Ti (Ⅳ)
CrCl2 Cr3+
FeSO4 Fe3+
氧化剂
相应还 原产物
K2Cr2O7 KMnO4 FeCl3
Cr3+
Mn2+ MnO2
Fe2+
§23.2 钛族元素
(Element of Titanium Family)
23.2.1 钛族元素通性 23.2.2 钛的单质 23.2.3 二氧化钛 23.2.4 四氯化钛 23.2.5 三氯化钛 23.2.6 钛(Ⅳ)的配合物
钛族元素
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
IB IIB 电子层
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn M 8
钪
钛
钒
铬
锰
铁
钴
镍
铜
锌
L8 K2
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 N 8
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd M 18
-1.63 -1.2 -0.90 -1.18
元素
Fe Co Ni Cu Zn
E (M2/M) V -0.409 -0.282 -0.236 +0.337 -0.762
从左到右，金属的标准电极电势总趋 势升高，活泼性逐渐降低。
23.1.7 化合物的性质
1. 最高氧化态水合物的酸碱性
元素最高氧化态氧化物的水合物酸碱性
23.1.1 过渡元素与过渡系
1. 过渡元素 (Transition Element)
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
IB IIB 电子层
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn M 8
钪
钛
钒
铬
锰
铁
钴
镍
铜
锌
L8 K2
23.1.2 价层电子构型
(n-1)d1-10ns1-2
过渡元素的原子结构共同特点：
电子依次填充在(n-1)d轨道上，而 外层只有1-2个电子，易失去，所以它 们都是金属元素。
23.1.3 原子半径
1. 周期的变化
（1）现象
第一过渡系元素的原子半径/pm
元素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
89.3
57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
187.7 182.4 182.8 182.1 181.0 180.2 204.2 180.2 178.2 177.3 176.6 175.7 174.6 194.0 173.4 106.1 103.4 101.3 99.5 97.9 96.4 95.0 93.8 92.3 90.8 89.4 88.1 86.9 85.8 84.8
镧系收缩使它后面的各对过渡元素性 质相似，分离困难。
如下表：
过渡系元素的离子半径
ⅢB Y3+ 89.3 La3+ 101.6
ⅣB Zr4+ 80 Hf4+ 79
ⅤB Nb5+ 70 Ta5+ 69
ⅥB Mo6+
62 W6+ 62
23.1.4 氧化态
1. 同周期元素族氧化态稳定性变化趋势
第一过渡系元素族氧化态和实际最高氧化态
第23章 d区金属
(d-Block Element) §23.1 d区元素通性 §23.2 钛族元素 §23.3 钒族元素 §23.4 铬族元素 §23.5 锰族元素 §23.6 铁、钴、镍
族
周
期 IA
0
1
H 氢 IIA
s区
Li Be
2 锂铍
d区
Na Mg 3 钠 镁 IIIB IVB VB VIB VIIB
水合离子 的颜色
无色溶液 紫色 绿色 紫色 紫色 蓝色 红色
第一过渡系金属水合离子的颜色（续前表）
d电子数
d5 d5 d6 d6 d7 d8 d9 d10
水合离子
[Mn(H2O)6]2+ [Fe(H2O)6]3+ [Fe(H2O)6]2+ [Co(H2O)6]3+ [Co(H2O)6]2+ [Ni(H2O)6]2+ [Cu(H2O)6]2+ [Zn(H2O)6]2+
水合离子 的颜色 淡红色 淡紫色 淡绿色 蓝色 粉红色 绿色 蓝色 无色
3. 过渡元素形成配合物的倾向
过渡元素具有能量相近的空价 电子轨道。
d轨道部分的填充电子，对核 的屏蔽效应小，吸引配体 能力强， 导致有很强的形成配合物的倾向。
4. 过渡元素形成的常见还原剂和氧化剂
常见还原剂和氧化剂
IIIB IVB VB VIB VIIB VIII
价电子层构型 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2
第一过渡系元素 Fe Co Ni Cu Zn
族氧化态
+8 +9 +10 +11 +12
已知最高氧化态 +8 +4 +4 +3 +2
（1）现象: ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB Ⅷ
（第一列） 已制备出族氧化态化合物 （RuO4，OsO4，FeO4）。
• 熔点最高的单质： 钨 W (Wolfram) • 硬度最大的单质： 铬 Cr (Chromium) • 密度最大的单质： 锇 Os (Osmium) • 导电性最好的单质： 银 Ag
23.1.6 单质的化学性质
第四周期过渡元素的金属的标准电极电势
元素
Sc Ti V Cr Mn
E (M2/M) V
He
p区
IIIA IVA VA VIA VIIA 氦
B C N O F Ne
f区
硼碳 氮氧 氟氖
Al Si P S Cl Ar
VIII
IB IIB 铝 硅 磷 硫 氯 氩
4
K 钾
Ca 钙
Sc 钪
Ti 钛
V 钒
Cr Mn Fe 铬锰铁
Co 钴
Ni Cu Zn Ga Ge 镍铜锌镓锗
As 砷
Se 硒
Br 溴
§23.1 d区元素通性
(the General Character of d-Block Element)
23.1.1 过渡元素与过渡系
23.1.2 价层电子构型 23.1.3 原子半径 23.1.4 氧化态 23.1.5 单质的物理性质 23.1.6 单质的化学性质 23.1.7 化合物的性质
144 136 122 118 117 117 116 115 117 125
5 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
162 145 134 130 127 125 125 128 134 148
6 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg