过渡金属
元素周期表中的过渡金属元素
元素周期表中的过渡金属元素元素周期表是一张记录了所有已知元素的表格，它按照一定规律排列了元素的原子序数和化学性质。
其中，过渡金属元素是周期表中的一类重要元素。
本文将介绍过渡金属元素的定义、特性以及在各个领域的应用。
一、过渡金属元素的定义过渡金属元素是指元素周期表中第4至第11族的元素，它们的电子配置在填充d轨道时出现了不规则的变化。
这类元素包括钛(Ti)、铬(Cr)、铁(Fe)、镍(Ni)等，共有38个元素。
过渡金属元素以其独特的物理和化学特性而备受关注。
二、过渡金属元素的特性过渡金属元素具有一系列独特的特性，使其在化学、材料科学以及生物学等领域具有重要应用价值。
1. 变价性：过渡金属元素的最外层电子数较少，因此它们容易失去或吸收电子，表现出多样的化合价态。
例如，铁在+2和+3价之间变化，形成不同的化合物。
2. 高熔点和良好的热导性：过渡金属元素由于其复杂的电子结构和强大的金属键，具有相对较高的熔点和良好的热导性。
因此，它们常被用于高温环境下的合金制备和热传导材料。
3. 催化性能：过渡金属元素在催化反应中起到重要作用。
它们能够改变反应的速率和方向，提高反应的效率。
例如，铂是许多重要催化剂的组成部分，广泛应用于汽车排放控制和化学工业中。
4. 彩色化合物的形成：过渡金属元素形成的化合物常常具有鲜艳的颜色。
这是由于它们d轨道电子的能级结构引起的。
例如，铜(II)离子形成的化合物呈现出蓝色，铬(III)离子形成的化合物呈现出绿色。
三、过渡金属元素的应用由于其独特的化学性质和物理特性，过渡金属元素在许多领域有着广泛的应用。
1. 工业领域：过渡金属元素被广泛应用于材料工程、电子工业和制药工业等领域。
例如，钢中的铁是由铁和碳以及其他过渡金属元素组成的合金，具有高强度和抗腐蚀性。
2. 能源产业：某些过渡金属元素在能源领域具有重要的作用。
铂、钴等元素被用作燃料电池的催化剂，提高其效率和稳定性。
铬和钒等元素则广泛应用于储能材料中。
元素周期表中的过渡金属元素及其性质研究
地壳中过渡金属元素的种类和分布
地壳中过渡金属元素的开采难度和成本
地壳中过渡金属元素的应用领域和价值
地壳中过渡金属元素的丰度排名
过渡金属元素在自然界中的分布：主要存在于地壳中，如铁、铜、锌等
开采方法：根据元素性质和矿床类型选择合适的开采方法，如露天开采、地下开采等
镍的化合物：硫酸镍、氯化镍、硝酸镍等
Hale Waihona Puke 铜元素：原子序数29，位于元素周期表第四周期
铜的物理性质：红色金属，具有良好的导电性和导热性
铜的化学性质：在空气中稳定，不易氧化，但在高温下可与氧气反应生成氧化铜
铜的化合物：包括氧化铜（CuO）、硫酸铜（CuSO4）、氯化铜（CuCl2）等，具有不同的物理和化学性质
汇报人：
元素周期表中的过渡金属元素及其性质研究
目录
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过渡金属元素概述
过渡金属元素的物理性质
过渡金属元素的化学性质
常见过渡金属元素及其化合物
过渡金属元素在自然界中的存在和开采
添加章节标题
过渡金属元素概述
过渡金属元素位于周期表的第4、5、6周期
过渡金属元素包括铁、钴、镍、铜、锌、钼、钨、钽、铌、钌、铑、钯、银、金、铂、汞等
过渡金属元素在工业上广泛应用，如铁、铜、铝等
过渡金属元素在生物体内具有重要作用，如铁、锌等
过渡金属元素在环保领域也有广泛应用，如铬、锰等
过渡金属元素在化学实验中常用作催化剂，如镍、铂等
过渡金属元素的物理性质
过渡金属元素的原子结构：原子半径、电离能、电子亲和能等
电子排布：过渡金属元素的电子排布规律和特点
原子结构对物理性质的影响：如熔点、沸点、导电性等
过渡金属催化
过渡金属催化过渡金属催化是一种重要的有机合成方法，它可以在化学反应中起到催化剂的作用，促进反应的进行。
过渡金属催化已经成为有机合成领域中的重要技术之一，广泛应用于医药、农药、材料科学等领域。
过渡金属催化的基本原理是利用过渡金属离子的电子结构和化学性质，促进有机分子之间的反应。
过渡金属离子具有较高的电子亲和力和亲电性，可以与有机分子中的双键、三键等反应中的活性中心发生配位作用，形成中间体，从而促进反应的进行。
过渡金属催化反应的优点是反应条件温和，反应速率快，产率高，选择性好，可以进行多步反应等。
过渡金属催化反应的种类繁多，其中最常见的是烯烃的氢化反应、烯烃的加成反应、芳香化反应、羰基化反应、氧化反应等。
这些反应在有机合成中具有广泛的应用，可以合成各种有机化合物，如酮、醛、酸、酯、醇、胺等。
烯烃的氢化反应是过渡金属催化反应中最常见的一种。
烯烃是一种具有双键结构的有机分子，可以通过氢化反应将双键转化为单键，形成烷烃。
这种反应可以使用铂、钯、镍等过渡金属作为催化剂，反应条件一般为高压、高温、氢气气氛下进行。
烯烃的氢化反应在医药、化妆品、香料等领域中有广泛的应用，可以合成各种有机化合物。
烯烃的加成反应是另一种常见的过渡金属催化反应。
烯烃可以与其他有机分子发生加成反应，形成新的化合物。
这种反应可以使用铑、钯、铜等过渡金属作为催化剂，反应条件一般为常温下进行。
烯烃的加成反应在医药、材料科学等领域中有广泛的应用，可以合成各种有机化合物。
芳香化反应是一种将非芳香性化合物转化为芳香性化合物的过渡金属催化反应。
这种反应可以使用钯、铂、铜等过渡金属作为催化剂，反应条件一般为高温、高压下进行。
芳香化反应在医药、农药、香料等领域中有广泛的应用，可以合成各种有机化合物。
羰基化反应是一种将醇、醛、酮等化合物转化为羰基化合物的过渡金属催化反应。
这种反应可以使用铑、钯、铜等过渡金属作为催化剂，反应条件一般为常温下进行。
羰基化反应在医药、化妆品、香料等领域中有广泛的应用，可以合成各种有机化合物。
过渡金属
r (M) pm
181 160 143
Ei,1 kJ ⋅ mol
4 642.6 642.3 691.2
−1
氧化值 +3 +2,+3,+4 +2,+3,+4,+5
无机化学
4d55s1 2622 4825 136 4d55s2 2157 2334 1963 1555 962 321 4265 4150 3727 3167 2164 765 136 133 135 138 144 149 708.2 707.6 733.7 810.5 737.2 874.0 4d75s1 4d85s1 4d105s0 4d105s1 4d105s2
某些含氧酸根离子具有颜色，如 VO3−、CrO 2− 、 4 4 MnO − 等，通常认为它们的颜色是由电荷迁移引起 4 的。上述离子中的金属原子都处于最高氧化值，其 形式电荷分别为 V5+、Cr6+、Mn7+，它们都具有 d0 电子组态。V5+、 Cr6+、Mn7+ 都有较强的夺取电子 的能力，这些酸根离子吸收了一部分可见光的能量 后，氧阴离子的电荷会向金属离子迁移。伴随着电 荷迁移，这些离子呈现出不同的颜色。
无机化学
第一过渡系金属水合离子的颜色
d 电子数 d0 d1 d2 d3 d3 d4 d4 d5 水合离子 [Sc(H2O)6]3+ [Ti(H2O)6]3+ [V(H2O)6]3+ [V(H2O)6]2+ 颜色 无色 紫色 绿色 紫色 紫色 蓝色 红色 d 电子数 d5 d6 d6 d7 d8 d9 d10 水合离子 颜色
+2,+3,+4,+6,+7 +2,+3, +6 +2,+3 +2,+3 +1,+2 +2
过渡金属化合物的颜色
常见过渡金属离子及化合物颜色:一.铜副族(IB)：1.1铜化合物：焰色绿；CuF 红；CuCl 白↓；CuBr 黄↓；CuI 棕黄↓；CuCN 白↓；Cu2O 暗红；Cu2S 黑；CuF2 白；CuCl2 棕黄(溶液黄绿)；CuBr2 棕；Cu(CN)2 棕黄;CuO 黑；CuS黑↓；CuSO4 无色；CuSO4·5H2O 蓝；Cu(OH)2 淡蓝↓；Cu(OH)2·CuCO3 墨绿；[Cu(H2O)4]2+蓝；[Cu(OH)4]2‐蓝紫；[Cu(NH3)4]2+ 深蓝；[CuCl4]2‐黄；[Cu(en)2]2+ 深蓝紫；炔铜红↓.1.2 银化合物：AgOH 白(常温分解)；Ag2O 黑；新制AgOH 棕黄(混有Ag2O)；蛋白银(AgNO3 滴手上) 黑↓；AgF 白；AgCl 白↓；AgBr 淡黄↓；AgI 黄↓(胶体)；Ag2S 黑↓；Ag4[Fe(CN)6]白↓；Ag3[Fe(CN)6] 白↓；Ag+,[Ag(NH3)2]+,[Ag(S2O3)2]3‐,[Ag(CN)2]‐无色.1.3 金化合物：HAuCl4·3H2O 亮黄晶体；KAuCl4·1.5H2O 无色片状晶体；Au2O3 黑；H[Au(NO3)4]·3H2O 黄色晶体；AuBr 灰黄↓；AuI 柠檬黄↓.二.锌副族(IIB)：2.1 锌化合物：ZnO 白(锌白颜料)↓；ZnI2 无色；ZnS 白↓；ZnCl2 白色晶体(溶解度极大,水溶液酸性).2.2 镉化合物：CdO 棕灰↓；CdI2 黄；CdS 黄(镉黄颜料)↓；HgCl2(升汞) 白色；HgNH2Cl白↓；Hg2Cl2(甘汞) 白↓.2.3 汞化合物：HgO 红(大晶粒)或黄(小晶粒)↓；HgI2 红或黄(微溶)；HgS 黑或红↓；Hg2NI·H2O 红↓；Hg2(NO3)2 无色晶体.2.4 ZnS 荧光粉：Ag 蓝；Cu 黄绿；Mn 橙.三. 钪副族(IIIB)：略四.钛副族(IVB)：4.1 钛化合物：Ti3+ 紫红；[TiO(H2O2)2]2+ 橘黄；H2TiO3 白色↓；TiO2 白(钛白颜料)或桃红(金红石)↓；(NH4)2TiCl6 黄色晶体；[Ti(H2O)6]Cl3 紫色晶体；[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O 绿色晶体；TiCl4 无色发烟液体.4.2 锆、铪：MO2,MCl4 白.五. 钒副族(VB)：5.1 钒化合物：V2+ 紫；V3+ 绿；V4+ 蓝；V5+ 黄；VO 黑；V2O3 黑；VO2 黄；V2O5 黄或砖红；水合V2O5 棕红；饱和V2O5 溶液(微溶) 淡黄. VO4^3‐黄。
元素周期表中的过渡金属和内过渡金属
其他化合物的性质
这些化合物具有独特的物理和化 学性质，如光学活性、磁有序性 和导电性等。
其他化合物的应用
在化学工业、材料科学和新能源 领域中，这些化合物具有广泛的 应用前景，如太阳能电池、磁性 材料和药物等。
06
过渡金属和内过渡金属的工业应用
在冶金工业中的应用
钢铁生产
过渡金属如铁、钴、镍等是钢铁生产中的重 要元素，可以提高钢材的强度、韧性和耐腐 蚀性。
总结词
包括铜、银、金等元素，具有稳定的价电子构型和良好的导电性。
详细描述
第一过渡系列元素位于周期表的第4至第12族，具有稳定的价电子构型，表现出良好的导电性和延展 性。这些元素在工业和日常生活中有广泛应用，如铜用于电线、管道和硬币制造，金则用于珠宝和投 资。
第二过渡系列
总结词
包括铁、钴、镍等元素，具有磁性和催化活性。
有色金属冶炼
铜、铝、锌等有色金属的冶炼过程中，过渡 金属作为杂质需要进行控制和去除。
在化学工业中的应用
催化剂
过渡金属化合物如铂、钯、铑等广泛应用于各种化学反应的催化，如加氢反应、氧化反 应等。
颜料与染料
某些过渡金属化合物具有特殊的颜色和稳定性，用于制造颜料和染料。
在其他领域的应用
磁性材料
过渡金属如铁、钴、镍等及其合金具有优异 的磁性能，用于制造磁性材料和器件。
硫化物和硒化物的性质
硫化物和硒化物的应用
在电子工业、光学材料和催化领域中 ，硫化物和硒化物具有重要应用，如 半导体材料、红外探测器和催化剂等 。
这些化合物具有不同的物理和化学性 质，如颜色、熔点、导电性和磁性等 。
其他化合物
其他化合物的种类
除了氧化物和硫化物/硒化物外， 过渡金属和内过渡金属还可以形 成多种其他类型的化合物，如卤 化物、络合物和氢化物等。
元素周期表中的过渡金属
医学应用
01
02
03
药物合成
过渡金属在药物合成中发 挥重要作用，如铂、钴、 镍等金属的配合物用于治 疗癌症的药物研发。
诊断试剂
某些过渡金属离子如铁、 铜、锌等参与生物体内的 代谢过程，可作为生物标 记物用于诊断疾病。
医疗器械
一些具有特殊物理和化学 性质的过渡金属及其合金 用于制造医疗器械，如手 术刀具、植入物等。
环境治理
污水处理
过渡金属化合物在污水处理中具有重要作用 ，能够有效去除水中的重金属离子和有害物 质，保障水质安全。
大气治理
利用过渡金属化合物去除大气中的有害气体 ，如二氧化硫、氮氧化物等，有助于改善空
气质量。
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元素周期表中的过渡金属
CONTENTS
• 过渡金属的概述 • 过渡金属的化学性质 • 过渡金属的物理性质 • 过渡金属的应用 • 过渡金属的发现与开采 • 过渡金属的未来发展
01
过渡金属的概述
定义与特性
定义
过渡金属是元素周期表中d区和ds区 的金属元素，它们具有未填满的d电 子壳层。
特性
过渡金属具有多种氧化态，可以形成 多种复杂的化合物，具有丰富的化学 性质和物理性质。
功能材料
过渡金属化合物在磁性、光学、电学 等方面具有优异性能，可用于信息存 储、光电器件、传感器等领域。
新能源开发
燃料电池催化剂
过渡金属（如铂、钯等）具有良好的催化性能，是燃料电池中重要的催化剂，有助于提 高燃料电池的效率和稳定性。
太阳能电池
过渡金属化合物在太阳能转换方面具有潜在应用价值，能够提高太阳能电池的光电转换 效率和稳定性。
详细描述
过渡金属具有多种氧化态，这是因为它们的d电子可以轻易地参与成键，形成不 同的价态。此外，由于d电子的存在，使得相邻氧化态间的电离能差较小，这使 得过渡金属在化学反应中容易发生氧化还原反应。
元素周期表中的过渡金属
元素周期表中的过渡金属元素周期表是化学中的重要工具，它按照原子序数将化学元素分类，并提供了有关元素性质的重要信息。
在周期表中，过渡金属是一组独特的元素，它们在化学和物理性质上与其他元素有所不同。
本文将介绍元素周期表中的过渡金属，并探讨它们的特点、应用和重要性。
1. 过渡金属的定义过渡金属是周期表中位于d区的元素，它们的电子结构具有特殊的特点。
这些元素的外层电子结构通常包含一个或多个d电子，因此它们被称为“过渡元素”。
过渡金属的一些典型代表包括铁、铜、铬和钼等。
2. 过渡金属的特性过渡金属具有许多独特的化学和物理性质，使其在许多应用领域中非常重要。
以下是一些过渡金属的典型特性：2.1 变价性：过渡金属的不同价态具有不同的电子配置，这使它们在化学反应中能够转移电子，从而形成不同的化合物。
2.2 良好的导电性和导热性：过渡金属通常具有良好的导电性和导热性，使其在电子工业和热传导领域得到广泛应用。
2.3 高熔点和高沸点：大多数过渡金属具有较高的熔点和沸点，这使其在高温环境下稳定性较好。
2.4 形成彩色化合物：过渡金属离子可以吸收和发射可见光，因此它们在形成彩色化合物和催化剂中具有重要作用。
3. 过渡金属的应用由于过渡金属的特殊性质，它们在许多不同的领域中得到广泛应用。
以下是一些常见的应用领域：3.1 电子工业：过渡金属的良好导电性使其成为电子器件中常用的材料，如导线、接插件和电路板等。
3.2 催化剂：许多过渡金属离子具有良好的催化活性，因此它们广泛应用于化工工业中的反应催化剂。
3.3 金属合金：过渡金属与其他元素的合金形成具有特殊性能的金属材料，如钢铁、铜合金和镍基合金等。
3.4 医学应用：一些过渡金属离子在医学领域具有抗菌、止血和治疗特定疾病的作用，如铁离子在贫血治疗中的应用。
4. 过渡金属的重要性过渡金属在化学和材料科学中的重要性不可忽视。
它们的独特性质为我们提供了研究和开发新材料、催化剂和技术的基础。
过渡金属Fe,Al,Cu
I.铁Fe一、铁的结构和性质1.铁是26号元素，位于第四周期第训I族，属于过渡元素。
原子结构示意图：主要化合价：+2, +32.铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。
纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.86g/cm 3,熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。
还原铁粉为黑色粉末。
3.铁是较活泼的金属元素，在金属活动性顺序表中排在氢的前面。
①跟非金属反应:点燃点燃△3Fe+2O2 == Fe3O42Fe+3Cl2 ==2FeCl3 Fe+S= FeSFe+I2= FeI2②跟水反应：3Fe+4H20==（高温）==Fe3O4+4H2炼铁料化学原理铁矿石、焦炭、石灰石、空气在高温下用还原剂从铁矿石里还原出来I①还原剂的生成炼钢生铁、空气（或纯氧、氧化铁）、生石灰、脱氧剂在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和其它氧化为气体或炉清除去I ______________________________________________________________________________________①氧化：2Fe+02fBi温 2FeOC+O2=CO2CO +C 同温2CO 2FeO氧化铁水里的Si、Mn、C等。
如 C+FeO②铁的还原亘ie+COTFe2O3+3CO ）高2Fe+3CO2②造渣：生成的硅锰氧化物得铁水里的硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出。
③炉渣的生成③脱氧，并调整Mn、Si含量CaCO3向温 CaO+CO22FeO+SiEL=E2Fe+SiO2③跟酸作用：Fe+2H+=Fe2++H t （遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化；与氧化性酸反应2不产生H2,且氧化性酸过量时生成Fe3+）④与部分盐溶液反应：Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+4.炼铁和炼钢的比较1.过渡元素位于周期表中中部从niB〜ii B族十个纵行，分属于第四周期至第七周期。
过渡元素都是金属，又叫过渡金属。
元素周期表中的过渡金属
元素周期表中的过渡金属元素周期表是描述元素的分类和性质的重要工具。
其中，过渡金属是指在周期表中位于主族元素和稀土金属之间的一组元素。
它们具有一系列独特的性质和应用，对我们的日常生活和科学领域都有重要影响。
过渡金属的定义在元素周期表中，过渡金属通常被定义为具有部分填充的d轨道的元素。
它们的原子结构特点是d电子层不是满电子层，即d轨道中存在未配对或未填满的电子。
这使得过渡金属具有许多独特的性质，例如可变的氧化态、良好的导电性和热导性等。
典型的过渡金属元素过渡金属包括铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）等。
它们具有共同的特征，如高熔点、高密度、良好的导电性和热导性等。
这些元素在自然界中广泛存在，且大多数用途广泛。
性质和应用过渡金属具有许多重要的物理和化学性质，为它们带来了广泛的应用。
以下是一些常见的例子：1. 催化剂：过渡金属广泛用于催化反应，例如铂（Pt）催化剂在汽车尾气净化和氢气燃料电池中起着重要作用。
2. 磁性材料：铁、钴和镍等过渡金属是制造磁性材料的重要成分。
它们被广泛应用于电子设备、电动机和磁存储介质等领域。
3. 合金：过渡金属在合金制备中起着关键作用。
例如，钢是由铁和碳以及其他过渡金属组成的合金，拥有优异的强度和耐腐蚀性能。
4. 荧光材料：某些过渡金属离子在激发条件下能够发出明亮的荧光，例如钐（Sm）和铕（Eu）等离子常用于荧光显示器和照明装置中。
5. 生物学应用：许多过渡金属离子在生物体内具有重要的生理功能，如铁在血红蛋白中的运输氧气。
过渡金属的周期性和趋势过渡金属元素在元素周期表中按照原子序数的增加排列。
它们的性质和趋势在一定程度上与原子序数的变化相吻合，但也存在一些异常现象。
1. 电子结构：过渡金属的电子结构具有一定的规律性。
它们的原子结构中的d电子数目逐渐增加，从Sc（21）到Cu（29）的元素具有各自特定的电子组态。
2. 原子半径：在过渡金属族中，原子半径从左到右逐渐减小。
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）。
第7章 过渡金属元素
表7-1 过渡金属元素（d 区元素除第七周期外, 共23种）
周期\族
四
IIIB
Sc
IVB
Ti
VB
Ⅴ
VIB
Cr
VIIB
Mn Fe
VIII
Co Ni
五
六
Y
La
Zr
Hf
104Rf
Nb
Ta
105Db
Mo
W
106Sg
Tc
Re
107Bh
Ru
Os
108Hs
Rh
Ir
109Mt
Pd
Pt
110Uun
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—d
π键； 而两个Re3+ 的dxy轨道以 “面对面”重叠形成δ键，说明 Re与Re之间形成四重键。
26
Re 5d56s2
-3e
Re3+ 5d4
dsp2杂化
5d4 (dsp2)0( dsp2)0( dsp2)0( dsp2)0 σ σ σ σ (3px)2 (3px)2 (3px)2 (3px)2 Cl Cl Cl Cl
过渡金属的配位数
过渡金属的配位数一、过渡金属的基本概念过渡金属，又称过渡元素，是一类在周期表中位于d区元素的统称。
它们具有不完全充满的d轨道，因此表现出较强的金属性。
过渡金属广泛应用于催化剂、磁性材料、合金等领域。
二、过渡金属的配位数定义与分类过渡金属的配位数是指一个过渡金属原子与周围配体原子形成的化学键的数量。
根据配体与过渡金属原子之间的键的复杂程度，过渡金属配位数可以分为简单配位数和复杂配位数。
1.简单配位数简单配位数指的是过渡金属原子与周围配体原子通过单一化学键相连的情况。
在这种情况下，过渡金属原子与配体原子之间的相互作用较弱，配位数较低。
2.复杂配位数复杂配位数是指过渡金属原子与周围配体原子通过多种化学键（如单键、双键、三键等）相连的情况。
在这种情况下，过渡金属原子与配体原子之间的相互作用较强，配位数较高。
三、过渡金属配位数的计算方法过渡金属配位数的计算方法主要有以下几种：1.配体电子对数法：根据配体的电子构型，计算其提供的电子对数，从而确定配位数。
2.配体原子数法：统计配体中与过渡金属原子形成化学键的原子数量，即为配位数。
3.晶体场理论法：根据晶体场理论，分析过渡金属原子在晶体中的环境，确定其配位数。
四、过渡金属配位数在实际应用中的重要性过渡金属配位数在实际应用中具有重要意义，它直接影响着过渡金属化合物的性质和功能。
例如，在催化剂领域，过渡金属配位数会影响催化剂的活性、选择性和稳定性；在磁性材料领域，过渡金属配位数会影响材料的磁性性能等。
五、常见过渡金属化合物的配位数举例1.铁（Fe）催化剂：常见的铁催化剂有Fe-EDTA（配位数6）、Fe-CN（配位数4）等。
2.钴（Co）催化剂：常见的钴催化剂有Co-PN（配位数6）、Co-BIPY （配位数6）等。
六、总结与展望过渡金属的配位数研究对于理解过渡金属化合物的性质和功能具有重要意义。
随着科学技术的不断发展，过渡金属配位数的研究将不断深入，为指导实际应用提供理论依据。
过渡金属元素ppt课件
其中：ΦA / V
Cr2O72 -/ Cr3+
1.33
MnO4- / Mn2+
1.49
FeO42- / Fe2+ NiO42- / Ni2+
1.84 1.75
5
（三）氧化态的稳定性
2．同一族
高稳氧 氧定化 化性性 态↗↘
Ⅵ
CrO42-/Cr3+ MoO4-/M3+ WO42-/W3+
Ⅶ
MnO4-/Mn2+ TcO4-/Tc+3 ReO4-/Re3+
ⅢB ⅦB Ⅷ
+3 +7 +6 最高氧化态氧化性↗ 最高氧化态稳定性↘
低氧化态稳定性↗
例 第一过渡系列：
氧化性 稳定性
Sc3+ < TiO2+ < VO2+ < Cr2O72 - < MnO4- < FeO42Sc3+ > TiO2+ > VO2+ > Cr2O72- > MnO4- > FeO42-
例：r / pm 57 La 187.7, 71 Lu 173.5
Δr
187.7 173.5 = 71 57
≈ 1 pm
9
三、原子半径：
“镧系收缩”
——从 57 Ln – 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 0~16s 2)；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
过渡金属元素
（ⅢB~ⅤⅢ族，d 区）
(n-1)d1~9 ns1~2 (例外 Pd 4d10 5s0 )
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
过渡金属
第二十章过渡金属（I）§20-1 引言（Ⅲ→“§20-2 钛（Titanium）副族2-1 钛副族概述2-2钛的在重要化合物TiO2 + 6HF ─→[TiF6]2-+ 2H+ + 2H2O （1）二氧化钛(2) 四氯化钛沸点分别为-23.2℃和136.4℃, 常温下为无色液体，易（3）Ti(Ⅳ）的配位化合物2-3 锆和Hf的化合物（自学）§20-3钒副族3-1 钒副族概述Vanadium3-2钒的重要化合物V2O5为两性氧化物（以酸性为主），溶于强碱（如V2O5 + 6 OH -2VO43-+ 3H2OV2O5 + 2OH-2VO3-+ H2O黄色淡黄V2O5 + 6H++ 2Cl-─→2VO2+ + Cl2↑+ 3H2O蓝（1）五氧化二钒（2）钒酸盐和多钒酸盐VO 43- −−→−+H V 2O 74- −−→−+H V 3O 93- −−→−+H V 10O 286-pH ＞13.0 13.0~8.4 8.4~8.0 8.0~3.0颜色 无 无 黄 红棕−−→−+H [H 2V 10O 28]4- −−→−+H V 2O 5 (s) −−→−+H VO 2+（aq ）pH 3.0~2.0 H +反极化 2.0~1.0 1.0作用颜色 红棕 红棕 黄要求记忆： VO 43- −−→−+H 多钒酸盐， 且聚合度↑−−→−+H V 2O 5↓ −−→−+H VO 2+ 强碱性溶液 二氧基钒阳离子 强酸性溶液 无V 5+ , 也无 V(H 2O)x 5+ !3-3 铌和Ta的化合物§20-4铬副族4-1 铬副族概述4-2铬的重要化合物⏹(a) 三氧化铬（1）铬(Ⅵ)化合物⏹可使上述平衡向生成CrO42-的方向移动，生成相应的铬酸盐沉淀。
Cr2O72-+ 2Ba2+ +H2O ─→2BaCrO4↓+ 2H+柠檬黄Cr2O72-+ 2Pb2+ +H2O ─→2PbCrO4 ↓+ 2H+铬黄Cr2O72-+ 4Ag+ + H2O ─→2Ag2CrO4↓+ 2H+砖红上列第二个反应可用于鉴定CrO42-。
过渡金属元素及其化合物
过渡金属元素及其化合物
过渡金属元素是指元素周期表中3B～12B族元素，这些元素具有许多独特的性质，包括多种不同的化合价和合金形成能力。
过渡金属元素及其化合物在许多领域的应用广泛，如催化剂、电池材料、磁性材料等。
以下将针对几种常见的过渡金属元素及其化合物进行介绍。
铁（Fe）
铁是一种重要的过渡金属元素，其常见化合物包括氧化铁、碱式氧化铁、羟基氧化铁等。
氧化铁常用于制备磁性材料，如磁性记录材料和磁性试验棒等。
碱式氧化铁是一种具有半导体性质的化合物，在传感器和光电器件中有广泛的应用。
铜（Cu）
铜是另一种常见的过渡金属元素，其化合物包括氧化铜、硫化铜等。
氧化铜是一种重要的半导体材料，常用于制备光电器件和传感器。
硫化铜是一种重要的农药原料，也可用于制备颜料和电池。
铬（Cr）
铬是一种重要的过渡金属元素，其化合物包括氧化铬、硫化铬等。
氧化铬是一种重要的耐磨涂料材料，可用于保护金属表面免受腐蚀和磨损。
硫化铬是一种具有抗菌性能的化合物，常用于制备抗菌剂和防腐剂。
钼（Mo）
钼是一种重要的过渡金属元素，其化合物包括氧化钼、硫化钼等。
氧化钼是一种重要的催化剂材料，可用于制备燃料电池和制药中间体。
硫化钼是一种重要的润滑剂材料，常用于制备高温润滑脂和润滑油。
通过以上介绍，可以看出过渡金属元素及其化合物在各个领域具有重要的应用价值，对于推动科学技术的发展具有重要意义。
希望未来能有更多的研究和应用能够进一步发掘过渡金属元素及其化合物的潜力，为社会进步做出更大的贡献。
过渡金属
Ti+HCl→TiCl3+H2（加热条件下） 加热条件下） 钛与HF易反应： 钛与 易反应： 易反应 Ti+6HF→TiF62-+2H2+2H+
－ （TiF62－ －1.19
Ti)
Ti的冶炼 Ti的冶炼
非常困难。因为高温下，Ti非常活泼，能 与N2、O2、C等形成非常稳定的化合物。因此， 在冶炼时，空气和水是严格禁止接近的，甚至 冶金常用的Al2O3坩埚也禁用，因为它可从中夺 取氧。 现利用Mg与TlCl4在惰气中来提取Ti TiCl4（g）+2Mg→Ti（海绵状）+2MgCl2
2、Mo、W Mo、
①单质的制备 MoO3+2Al==Mo+Al2O3 （加热条件下）
WO3+H2===W+3H2O（g）（923~1093K）
②化合物 MoO3 (NH4)2MoO4
WO3 Na2WO4
同多酸（含氧酸中，同一中心元素含多个原子）盐 ， PH=6 7MoO42-+8H+===Mo7O246-+4H2O 杂多酸盐 3NH4++HPO42-+MoO42-+H+== （NH4)3[P(Mo12O40)] ·6H2O↓+6H2O 12-钼磷酸铵 （黄色晶体）
ϕ°A TiO2+ -0.1 Ti3+ -0.37 Zr4+_____-1.53_____Zr Hf4+_____-1.70_____Hf Ti2+ -1.63 Ti
从ϕ°A 来看，Ti的还原性非常强，与Al相近， 但为何呈惰性？ 因为常温下，Ti表面有一层致密的、钝性的 氧化物保护膜。但在加热条件下：
元素周期表中的过渡金属元素
元素周期表中的过渡金属元素元素周期表是化学领域中最为基础的工具之一，它将所有已知的化学元素按照一定的规律排列起来。
其中过渡金属元素是周期表中的一类重要元素，它们的性质和应用广泛而深入。
本文将探讨元素周期表中的过渡金属元素及其在生活中的重要性。
一、什么是过渡金属元素过渡金属元素是指周期表中的d区元素，它们的电子结构特点是在最外层电子壳中含有d电子。
这些元素包括铁、铜、锌、铬、钴等，它们在化学反应中具有独特的性质，如高反应活性、多种氧化态等。
过渡金属元素的化学性质使得它们在许多重要的应用中发挥着重要的作用。
二、过渡金属元素的物理性质过渡金属元素的物理性质与其电子结构密切相关。
由于d电子的存在，过渡金属元素具有较高的熔点和沸点，以及较高的硬度和密度。
这些特性使得过渡金属元素在材料科学中的应用广泛，如用于制造高强度的合金和耐高温材料。
三、过渡金属元素的化学性质过渡金属元素的化学性质多样且丰富。
它们通常具有多种氧化态，可以与其他元素形成多种化合物。
这些化合物在催化剂、电池、磁性材料等方面有着广泛的应用。
例如，铁是最常见的过渡金属元素之一，它在生活中的应用非常广泛，如用于制造钢铁、电器、建筑材料等。
四、过渡金属元素的生物学意义过渡金属元素在生物学中也扮演着重要的角色。
例如，铁是血红蛋白中的关键成分，它在输送氧气和维持身体正常功能方面起着至关重要的作用。
锌是许多酶的重要成分，它参与了许多生物化学反应。
过渡金属元素的生物学功能对于人类的健康和生命至关重要。
五、过渡金属元素的应用过渡金属元素在各个领域都有广泛的应用。
在工业上，铁、铜、锌等过渡金属元素用于制造汽车、航空器、电子设备等。
在能源领域，钴、镍等过渡金属元素被用于制造电池和催化剂。
在医学领域，铂等过渡金属元素被用于制造抗癌药物。
过渡金属元素的应用范围广阔，对于人类社会的发展起着重要的推动作用。
六、过渡金属元素的环境影响尽管过渡金属元素在许多领域有重要的应用，但它们的排放和使用也会对环境造成一定的影响。
过渡金属
三、钒的化合物 V(+V)具有较大的电荷半径比，所以在水溶液中不 具有较大的电荷半径比， 具有较大的电荷半径比 存在简单的V 离子，而是以钒氧基(VO2+、VO3+)或钒 存在简单的 5+离子，而是以钒氧基 或钒 酸根(VO3-,VO43-)等形式存在。同样，氧化态为 等形式存在。 酸根 等形式存在 同样，氧化态为+IV的 的 钒在水溶液中以VO 离子形式存在。 钒在水溶液中以 2+离子形式存在。 1、V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的 为两性偏酸性的氧化物， 、 催化剂。 催化剂。 2NH4VO3====V2O5+2NH3+H2O V2O5+Ca===V+CaO V2O5+NaOH===Na3VO4+3H2O V2O5+6HCl===2VOCl2+Cl2+H2O VO2++Fe2++H+===VO2++Fe3++H2O 2VO2++C2O42-+4H+===2VO2++2CO2+2H2O
[Cr(H2O)4Cl2]+(绿色 绿色)+H2O [Cr(H2O)5Cl]2+(浅绿色 浅绿色)+Cl绿色 浅绿色 [Cr(H2O)5Cl]2++H2O [Cr(H2O)6]3+(蓝紫色 蓝紫色)+Cl蓝紫色
过渡元素的性质区别于其它类型的元素， 过渡元素的性质区别于其它类型的元素，是和它 们具有不全满的d电子有关 这是过渡元素的特点， 电子有关， 们具有不全满的 电子有关，这是过渡元素的特点，也 是学习过渡元素化学时应充分注意的。 是学习过渡元素化学时应充分注意的。
过渡金属基材料
过渡金属基材料
过渡金属基材料，是指以过渡金属为基础材料，在其基础上加入其他元素，形成合金材料。
过渡金属指的是周期表中的第4至11族元素，包括钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）等。
过渡金属基材料具有许多优良的性能，如高强度、耐腐蚀、耐高温、抗热疲劳等。
具体的优点如下：
1.高强度：由于过渡金属具有优良的结晶性能，能够形成高密度的结晶，使得材料具有更高的强度和韧性。
2.耐腐蚀：过渡金属基材料中的钼、铬等元素能够形成致密的氧化层，使其对氧化、腐蚀等有极好的耐受性。
3.耐高温：过渡金属基材料能够保持其强度和韧性，在高温下依然保持良好的性能。
4.抗热疲劳：过渡金属基材料具有良好的抗热疲劳能力，能够持续承受高温、高应力下的作用。
5.加工性好：过渡金属基材料的加工性能较好，可以通过锻造、切割、焊接等方法得以加工制造。
6.设计自由度高：过渡金属基材料的设计自由度较高，通过添加不同的元素，可以制造出各种不同性质的合金材料，满足不同应用领域的要求。
过渡金属基材料的应用十分广泛，其中最常见的是钛合金。
钛合金具有良好的强度、重量比以及抗腐蚀性能，被广泛应用在航空航天、医疗器械、化工、海洋工程等领域。
此外，以铝、镁、钛等为基础的轻合金材料，也广泛应用于汽车、机械制造等领域。
总之，过渡金属基材料是一种优良的材料，具有多种优越的性能，能够满足不同领域的要求。
随着科技的发展，过渡金属基材料的应用还将不断扩展。
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NiO
由于3d轨道形成的能带比较窄，电子之间的排斥作用强。假设向NiO加入一个电子，电 子不能讨论成对进入能带，而是倾向进入不同自旋的分立能带中，与高自旋离子情况近似 ，可用两个半反应讨论NiO中电子排斥作用。
NiO体系中价带与Ni2+离子的能量状态对应， 半反应为：Ni3+ + e —→ Ni2+ NiO体系中导带是与Ni +离子关联的能量状态， 半反应为：Ni2+ + e —→ Ni + 反应能量分别对应与自由镍离子的第二和第三电离能。 氧离子的能量状态对应于O-的电子亲和势：O- + e —→ O2-
固体能带理论：自由电子模型 它把晶体中每个电子的运动看 成是独立的在一个等效势场中 的运动，即在这模型中，电子 与电子，晶格与电子之间的相 互作用被忽略，也可以说晶格 对电子的影响视为平均势能。
绝热近似：由于原子核质量比电子大 的多，电子的运动速度远大于原子核 的，即原子核的运动跟不上电子的运 动，所以在考虑电子的运动时，认为 原子实不动。 单电子近似：一个电子在离子实和其 他电子所形成的平均势场中运动。 周期场近似：原子实和电子多形成的 势场是周期性的。
NiO 中的能带与单电子能带不同，电子之间强烈的排斥作 用使电子不能成对的充填在能带中。上图中能量状态处于自旋 极化状态，不同的能量状态中充填电子的自旋状态是不同的， 这也是NiO具有反铁磁性的原因。
Ni 2+和Mn2+自旋-轨道相互作用很强，但d轨道发生自旋-轨道分裂不同自旋的电子充填在不同的 轨道上，晶体场会使轨道发生进一步分裂，但相对作用较小，因此NiO和MnO的能带已不是通常意 义上的单电子能带。
自由离子状态下，O2-/O-的能量最高，Ni +/ Ni 2+ 次之，Ni2+/Ni3+最低。O2-/O-位置较高是因为O2-是不稳定的。 考虑晶格能、极化作用、晶体场和能带宽带等因素。 晶格势作用下，正离子能量上升，负离子下降 离子间极化效应使不同价态离子能级发生变化，总效果为各半反应能量差进一步减小。 晶体场作用下， Ni 离子d轨道分裂，再考虑能量交叠形成能带等因素。
原子核静止
平均势场
多粒子系统
多电子系统
单电子系统
即：每个电子在由正离子产生的和其他电子的平均电荷分布的势场在运动。
上述能带理论基于单电子假设，即能带是刚性的，不随电子数目的变化变化，这对于 能带比较宽的体系如碱金属是成立的。 如果体系的能带比较窄，电子之间的排斥作用比较强，电子数目的改变会引起体系能带 结构的变化，这时单电子近似不成立。
过渡金属离子型化合物
固体化合物的物理性质大多可用能带观点说明，如ReO3具有金属导电性。但很多过渡金 属固体化合物的性质无法用能带模型解释。 氧化物 TiO VO MnO FeO CoO NiO dn 2 3 5 6 7 8 R/Å 2.94 2.89 3.14 3.03 3.01 2.95 性质※ 金属性，Pauli顺磁性 金属性，Pauli顺磁性随温度变化 半导体，AF，TN=122K 半导体，AF，TN=198K 半导体，AF，TN=293K 半导体，AF，TN=523K
NiO能带结构特征对很多过渡金属反铁磁性半导体化合物都适用。 这种电子结构图是大大简化了的，实际的能隙数值需要实验测定。
离子模型抓住了过渡金属化合物电子结构的最重要特征，即能隙主要
是由电子间的相互排斥作用产生的。
※本栏中，AF表示反铁磁转变
这些氧化物中，只有TiO和VO呈现金属性，其他化合物都是半导体，而且从 MnO到NiO，化合物的反铁磁性的奈尔温度 TN在上升。
过渡金属的d轨道的径向分布函数随主量子数增加 而增加，第二和第三过渡金属的d轨道倾向于参与成 键，而第一过渡金属的d轨道有很强的局域化倾向。 第一过渡金属的d轨道的径向分布比较小，随核电 荷数增加，原子核对d轨道电子的束缚逐渐增加，因 而只有TiO和VO的d轨道是离域的，呈现金属性。其他 基本是局域的，表现为反铁磁性半导体。