过渡金属(一)PPT课件
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过渡金属配合物的发光材料课件
[4]李奇等. 材料化学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2004 [5]曹锡章 无机化学 武汉 高等教育出版社
过渡金属配合物的发光材料课件
Thank you ！
过渡金属配合物的发光材料课件
过渡金属配合物的发光材料课件
(四） 常用光学材料：
自从1828年W.Nicol发明 偏光显微镜以后，人们就系 统地研究天然矿物晶体的光 学性质，而偏光显微镜的心 脏就是由方解石制成的Nicol 棱镜。
过渡金属配合物的发光材料课件
几种常见的发光材料
过渡金属配合物的发光材料课件
过渡金属配合物的发光材料课件
过渡金属配合物的发光材料课件
• 2.电荷转移跃迁
电荷转移跃迁：是指络合物 中配位体和金属离子之间， 一方的电子向主要属于另一 方的轨道的跃迁，所产生的 吸收光谱称为荷移光谱。
过渡金属配合物的发光材料课件
• 3.金属离子影响下配体的 → * 跃迁
显色剂大多含有生色团和助色团，与金属离子配 位时，其共轭结构发生变化导致吸收光谱发生红移 或蓝移。
R=
图2 含锌-三联吡啶发色团的高分子聚合链
过渡金属配合物的发光材料课件
目前应用于有机EL 金属配合物的发光材料大多 配位数均为偶数，四配位的8-羟基喹啉锌配合物 (Znq2)的荧光来自受金属微扰的配体。
过渡金属配合物的发光材料课件
采用新的方法合成了三配位的锌配合物： 8-羟基喹啉对甲基苯酚合锌配合物(ZnqP, 见图3)， 它的发光性质，应用于有机电致发光器件。
例：茜素磺酸钠 弱酸性－黄色－ λmax=420nm 弱碱性－紫红色－ λmax=560nm
过渡金属配合物的发光材料课件
激发态
h
激发
发射
过渡金属配合物的发光材料课件
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过渡金属配合物的发光材料课件
(四） 常用光学材料：
自从1828年W.Nicol发明 偏光显微镜以后，人们就系 统地研究天然矿物晶体的光 学性质，而偏光显微镜的心 脏就是由方解石制成的Nicol 棱镜。
过渡金属配合物的发光材料课件
几种常见的发光材料
过渡金属配合物的发光材料课件
过渡金属配合物的发光材料课件
过渡金属配合物的发光材料课件
• 2.电荷转移跃迁
电荷转移跃迁：是指络合物 中配位体和金属离子之间， 一方的电子向主要属于另一 方的轨道的跃迁，所产生的 吸收光谱称为荷移光谱。
过渡金属配合物的发光材料课件
• 3.金属离子影响下配体的 → * 跃迁
显色剂大多含有生色团和助色团，与金属离子配 位时，其共轭结构发生变化导致吸收光谱发生红移 或蓝移。
R=
图2 含锌-三联吡啶发色团的高分子聚合链
过渡金属配合物的发光材料课件
目前应用于有机EL 金属配合物的发光材料大多 配位数均为偶数，四配位的8-羟基喹啉锌配合物 (Znq2)的荧光来自受金属微扰的配体。
过渡金属配合物的发光材料课件
采用新的方法合成了三配位的锌配合物： 8-羟基喹啉对甲基苯酚合锌配合物(ZnqP, 见图3)， 它的发光性质，应用于有机电致发光器件。
例：茜素磺酸钠 弱酸性－黄色－ λmax=420nm 弱碱性－紫红色－ λmax=560nm
过渡金属配合物的发光材料课件
激发态
h
激发
发射
铁钴镍PPT课件
选矿设备
包括磨矿机、浮选机、磁选机等 。
冶炼设备
包括高炉、电炉、转炉等。
加工设备
包括轧机、锻造设备、合金制备 设备等。
铁钴镍的生产成本
人工成本
包括工人工资、培训费用 等。
设备折旧费用
包括设备折旧费、维修费 用等。
原料成本
包括铁钴镍矿石、燃料、 电力等。
其他费用
包括管理费用、税费等。
03
铁钴镍的市场情况
02
为满足下游行业的高端需求，铁钴镍深加工技术将不断进行创
新和提升。
智能化铁钴镍生产设备的研发和应用
03
随着物联网、人工智能等技术的发展，智能化生产设备将在铁
钴镍行业中得到广泛应用。
铁钴镍的产业政策发展趋势
加强对铁钴镍行业的环保监管
政府将加强对铁钴镍行业的环保监管力度，推动行业向绿色、低碳、循环方向发展。
加强政策支持，降低生产成本
总结词
政策支持是促进铁钴镍产业发展的重要 保障，加强政策支持有助于降低生产成 本和提高产业竞争力。
VS
详细描述
政府可以通过税收优惠、财政补贴等政策 手段，降低铁钴镍生产企业的成本，提高 企业的盈利能力。同时，政策支持还可以 引导企业进行技术创新和市场开拓，推动 产业发展。此外，政府还可以通过加强对 铁钴镍产业的监管和管理，保障产业的可 持续发展。
05
铁钴镍的未来发展建议
加强技术研发，提升产品质量
总结词
技术创新是推动铁钴镍产业发展的重要动力，加强技术研发有助于提升产品质量和降低生产成本。
详细描述
铁钴镍作为重要的金属元素，其质量和纯度对下游产品的性能和品质具有重要影响。通过引进先进技 术，加强技术研发，提高铁钴镍的纯度和稳定性，将有助于提升下游产品的性能和品质。同时，技术 创新还有助于降低生产成本，提高产业竞争力。
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
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(一)
较大，难与普通的酸反应。 3、除IIIB族外，都有多种氧化态，水合离子和酸 根离子常呈现一定颜色。 4、由于d电子不满，化合物通常是顺磁性化合物。
5、原子半径从左到右逐渐减小。
2018年11月27 日11时27分
1. 电子构型 除Pd外，它们都有未充满的d轨道，最外层也仅 有1-2个电子，过渡元素通常指价电子层结构即： (n-1)d1-9ns1-2。 2. 氧化值 它们的(n-1)d和ns轨道能级的能量相差很小，d电 子也可部分或全部作为价电子参加成键。一般由+2价 直到与族数相同的氧化态(VIII例外)。 3. 单质的化学性质 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属 接近。同族元素的活泼性从上到下依次减弱。
2、TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓 HCl中生成H2[TiCl6]
3、Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Sn2+)稍强 Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3 ⇌ 2Ti(SO4)2+2FeSO4 二价钛具有更强的还原性。
2018年11月27 日11时27分
20-3 钒分族
一、存在和发现 钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿 Pb5[VO4]3Cl等。 Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为 Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为 钽铁矿。 二、单质的性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的 混合酸中，钽不溶于王水。
20-1
通 性
第一过渡 系元素
VIII 26 Fe 27 Co 28 Ni
5、原子半径从左到右逐渐减小。
2018年11月27 日11时27分
1. 电子构型 除Pd外，它们都有未充满的d轨道，最外层也仅 有1-2个电子，过渡元素通常指价电子层结构即： (n-1)d1-9ns1-2。 2. 氧化值 它们的(n-1)d和ns轨道能级的能量相差很小，d电 子也可部分或全部作为价电子参加成键。一般由+2价 直到与族数相同的氧化态(VIII例外)。 3. 单质的化学性质 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属 接近。同族元素的活泼性从上到下依次减弱。
2、TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓 HCl中生成H2[TiCl6]
3、Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Sn2+)稍强 Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3 ⇌ 2Ti(SO4)2+2FeSO4 二价钛具有更强的还原性。
2018年11月27 日11时27分
20-3 钒分族
一、存在和发现 钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿 Pb5[VO4]3Cl等。 Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为 Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为 钽铁矿。 二、单质的性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的 混合酸中，钽不溶于王水。
20-1
通 性
第一过渡 系元素
VIII 26 Fe 27 Co 28 Ni
过渡金属配合物催化剂及其相关催化过程ppt课件
一、过渡金属配合物种的化学键
四类配体：
4）配体同时提供一个充满的成键轨道和一个空的反键 轨道，与金属的相应轨道作用。配体的成键轨道与金 属的空轨道作用，形成/ 键；配体空的反键轨道与 金属的充满轨道作用，形成键。如CO、烯烃、磷化
氢等。
一、过渡金属配合物种的化学键
一、过渡金属配合物种的化学键
插入反应：一个原子或分子插入两个初始键合的金
属-配体间。
烯烃向金属-烷基间的插入反应假定机理：
三、相关催化过程
烯烃加氢
能够活化氢的的金属配合物： RuCl63-；Co(CN)53-；RhCl(PPh3)3（即Wilkinson配合物， 对均相催化加氢非常有效）
三、相关催化过程
烯烃加氢
这类催化剂在加氢反应中 的作用为：
二、有机金属配合物的反应与催化反应
氧化加成：配体加成至金属原子并使价态升高的反
应（如H2对配合物的加成）。
氧化加成要求金属周围有两个空配位点，并且金属具 有差值为2 的两种氧化态，比如金属Rh。H2、HI和 CH3I等可以发生氧化加成反应。
二、有机金属配合物的反应与催化反应
插入反应：一个原子或分子插入两个初始键合的金
三、相关催化过程
乙烯氧化制乙醛——Wacker过程
4）在反应体系中直接加入乙醇，有乙醇转化为醛的速率要 比乙烯直接氧化得到醛的速率慢得多，这说明乙烯氧化为乙 醛不是以乙醇作为中间产物； 5）用重水所作的实验表明，所得乙醛分子中不含有D，说明 乙醛中的四个H全部来自乙烯内部； 6）动力学研究表明，插入反应是速控步，根据这一速控步 骤的机理可以导出总反应速率方程
C2H4 PdCl2 H2O CH3CHO Pd 2HCl
2）Pd(0)被氧化为Pd(II)，Cu2+还原为Cu+：
第一过渡金属一
通常是-*和*-n之间跃迁产生，前者很强，后者较弱。
色坐标
• 周期表中氧化还原性规律：
• 从上到下，d区及f区元素的高氧化态氧化性逐渐 减弱，低氧化态还原性增强；p区元素的高氧化态 氧化性不规律，总体减弱，但第四周期的d收缩和 第六周期的f收缩使它们的氧化性大幅增强，尤其 是第六周期；s区元素几乎没有氧化性，金属的还 原性整体增强。
Cl2水 • 实验一中得到的Fe(OH)3、Co(OH)3、
Ni(OH)3不要弃去！留到实验二用。
相关化学反应方程式
• 一1、2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2ClFe3+ + nSCN- = Fe(NCS)n3-n Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
4Ni(OH)2 + O2 = X 2Ni(OH)2 + 2OH- + Cl2 = 2Ni(OH)3 ↓ +2 Cl-
• 二、Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3; + 2Cl- = 2M2+ + Cl2 ↑+ H2O • 2Fe3+ + 3I- = 2Fe2+ + I3-
• 物质颜色的产生——吸收光谱 ➢ 自然光——白光，由众多颜色混合而成。 ➢ 白光可以由两种颜色混合得到，即互补色。 ➢ 物质吸收可见光中的部分颜色的光，剩余的光体现物质的
颜色。 ➢ 由光的吸收产生的颜色主要有： ➢ 电荷迁移：一般发生在电负性有较大差异的成键原子之间；
吸收强，颜色深； ➢ d-d跃迁：过渡金属配合物中产生；吸收弱，颜色浅； ➢ 成反轨道跃迁：分子轨道成键轨道和反键轨道之间产生，
色坐标
• 周期表中氧化还原性规律：
• 从上到下，d区及f区元素的高氧化态氧化性逐渐 减弱，低氧化态还原性增强；p区元素的高氧化态 氧化性不规律，总体减弱，但第四周期的d收缩和 第六周期的f收缩使它们的氧化性大幅增强，尤其 是第六周期；s区元素几乎没有氧化性，金属的还 原性整体增强。
Cl2水 • 实验一中得到的Fe(OH)3、Co(OH)3、
Ni(OH)3不要弃去！留到实验二用。
相关化学反应方程式
• 一1、2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2ClFe3+ + nSCN- = Fe(NCS)n3-n Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
4Ni(OH)2 + O2 = X 2Ni(OH)2 + 2OH- + Cl2 = 2Ni(OH)3 ↓ +2 Cl-
• 二、Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3; + 2Cl- = 2M2+ + Cl2 ↑+ H2O • 2Fe3+ + 3I- = 2Fe2+ + I3-
• 物质颜色的产生——吸收光谱 ➢ 自然光——白光，由众多颜色混合而成。 ➢ 白光可以由两种颜色混合得到，即互补色。 ➢ 物质吸收可见光中的部分颜色的光，剩余的光体现物质的
颜色。 ➢ 由光的吸收产生的颜色主要有： ➢ 电荷迁移：一般发生在电负性有较大差异的成键原子之间；
吸收强，颜色深； ➢ d-d跃迁：过渡金属配合物中产生；吸收弱，颜色浅； ➢ 成反轨道跃迁：分子轨道成键轨道和反键轨道之间产生，
过渡金属有机化合物的基元反应课件
详细描述
随着科学技术的进步和研究的深入，新的基元反应类型 不断被发现和开发。新反应类型的探索不仅有助于解决 现有问题，提高已知反应的效率和选择性，还能开辟新 的研究领域，发现新的应用前景。例如，近年来发展的 不对称催化反应、光催化反应和电化学催化反应等新反 应类型，为解决能源、环境等问题提供了新的解决方案 。
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动力学与热力学
动力学
研究化学反应速率以及反应速率与温度、压 力、浓度等因素关系的科学分支。在过渡金 属有机化合物的基元反应中，动力学研究有 助于理解反应过程和机理。
热力学
研究化学反应过程中能量的转化和物质性质 变化的科学分支。在过渡金属有机化合物的 基元反应中，热力学研究有助于理解反应的 自发性、方向和限度。
05
基元反应的挑战与展望
反应选择性与效率
要点一
总结词
反应选择性是基元反应的重要指标，提高选择性是当前面 临的主要挑战之一。
要点二
详细描述
在过渡金属有机化合物的基元反应中，由于反应途径的多 样性，常常面临反应选择性的问题。选择性意味着在众多 可能的反应产物中，能够得到期望的主要产物，减少副产 物的生成。提高反应的选择性可以降低分离和纯化的难度 ，提高产物的纯度和收率。
氧化加成反应
总结词
氧化加成反应是过渡金属有机化合物在氧化过程中发生的反应，涉及金属原子与配体的相互作用以及电子转移。
详细描述
氧化加成反应通常发生在过渡金属化合物与氧化剂和配体的共同作用下，通过金属原子与配体的相互作用，将电 子从配体转移到金属原子，生成高价态的金属化合物和高活性的自由基或离子。这种反应在有机合成中具有重要 的应用价值，可以用于合成多种有机化合物。
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：
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20-1 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
39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd
钇 锆铌 钼 锝 钌 铑钯 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt La-Lu 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂
V(OH)4+1 .0VO2+ 0 .3V43+-0 .2V26+-1 .1V8 Nb2O50.05Nb3+ -1.N 1b Ta2O5-0.7T5a
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9
20-3 钒分族
一、存在和发现 钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿 Pb5[VO4]3Cl等。 Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为 Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为 钽铁矿。 二、单质的性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的 混合酸中，钽不溶于王水。
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2
1. 电子构型 除Pd外，它们都有未充满的d轨道，最外层也仅 有1-2个电子，过渡元素通常指价电子层结构即： (n-1)d1-9ns1-2。 2. 氧化值 它们的(n-1)d和ns轨道能级的能量相差很小，d电 子也可部分或全部作为价电子参加成键。一般由+2价 直到与族数相同的氧化态(VIII例外)。 3. 单质的化学性质 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属 接近。同族元素的活泼性从上到下依次减弱。
二、单质的性质和用途
钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性的金属，用于
化工、海上设备，医疗、卫星等。锆和铪的性质极相似,硬度较
大、导电不良、外表类似不锈钢。
钛能溶于热的浓HCl
2Ti+6HCl⇌2TiCl3+3H2↑ 钛更易溶于HF+HCl(H2SO4)
Ti+6HF ⇌ 2TiF62-+2H++2H2↑ 锆和铪也有上面配合反应的性质。
4、分离煅烧
H2TiO3 ⇌ TiO2+H2O 5、碳氯法
TiO2+2C+2Cl2=10=00=-1=10=0=K TiCl4+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 ⇌ 2MgCl2Ư、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。
.
3
4. 氧化物及其水合物的酸碱性
同种元素，不同氧化态的氧化物，其酸碱性随氧
化数的降低酸性减弱，碱性增强。
Mn2O7 MnO3 MnO2 Mn2O3 MnO
强酸性 酸性
两性 弱碱性 碱性
这是由于其水合物中非羟基氧的数目减少。
同一过渡系内各元素的最高氧化态的氧化物及水
合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。
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，也 是学习过渡元素化学时应充分注意的。
.
5
一、存在
20-2 钛分族
钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是钛铁矿
FeTiO3和金红石TiO2，锆以斜锆矿ZrO2和锆英石ZrSiO4的形式存 在，铪总是以锆的百分之几的量和锆伴生且分离困难。
89-103 104 Rf 105 Db 106 Sg 107 Bh 108 Hs 109 Mt 110
Ac-Lr 钅卢 钅杜 钅喜 钅波 钅黑 钅麦 Uun
第二过渡 系元素
第三过渡 系元素
过渡系元素
.
1
一、共性 1、都有较大的硬度、熔点和沸点。它们的导电性、 导热性好，相互间可形成合金。 2、大多数溶于酸，只是有些“贵”金属电极电势 较大，难与普通的酸反应。 3、除IIIB族外，都有多种氧化态，水合离子和酸 根离子常呈现一定颜色。 4、由于d电子不满，化合物通常是顺磁性化合物。 5、原子半径从左到右逐渐减小。
FeO+H2SO4 ⇌ FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 ⇌ Fe2(SO4)3+3H2O 2、加入单质铁把Fe3+离子还原为Fe2+离子，然后
使溶液冷却至273K以下使FeSO4·7H2O结晶析出。
.
7
3、加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 Ti(SO4)2+H2O ⇌ TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+H2O ⇌ H2TiO3↓+H2SO4
中心离子半径在0.075~0.06nm范围内的配合物表现 的较突出，主要表现在配位体交换慢，有些很慢。 如：CrCl3·6H2O在水溶液中长期放置：
[Cr(H2O)4Cl2]+(绿色)+H2O⇌[Cr(H2O)5Cl]2+(浅绿色)+Cl[Cr(H2O)5Cl]2++H2O ⇌[Cr(H2O)6]3+(蓝紫色)+Cl-
强碱
Sc2O3 两性
TiO2 酸性
CrO3 Mn2O7 强酸
同族元素，自上而下各元素相同氧化态的氧化物
及其水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。
H2CrO4
H2MoO4
H2WO4
中强酸
弱酸
两性偏酸性
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5. 配合性
配合能力强，易形成一系列配合物，因d轨道不满 而参加成键时易形成内轨型配合物。
它们的电负性较大，金属离子与配体间的相互作 用加强，形成较稳定的配合物。
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。 2、TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓 HCl中生成H2[TiCl6] 3、Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Sn2+)稍强 Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3 ⇌ 2Ti(SO4)2+2FeSO4 二价钛具有更强的还原性。
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三、Zr和Hf的分离
钾和铵的氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有明显
的差别，可利用此性质来分离Zr和Hf。
四、金属钛的制备
工业上常用FeTiO3为原料来制金属钛 1、矿石中含有FeO、Fe2O3杂质,先用浓硫酸处理 FeTiO3+3H2SO4 ⇌ FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O FeTiO3+2H2SO4 ⇌ FeSO4+TiOSO4+2H2O
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
39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd
钇 锆铌 钼 锝 钌 铑钯 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt La-Lu 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂
V(OH)4+1 .0VO2+ 0 .3V43+-0 .2V26+-1 .1V8 Nb2O50.05Nb3+ -1.N 1b Ta2O5-0.7T5a
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9
20-3 钒分族
一、存在和发现 钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿 Pb5[VO4]3Cl等。 Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为 Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为 钽铁矿。 二、单质的性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的 混合酸中，钽不溶于王水。
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2
1. 电子构型 除Pd外，它们都有未充满的d轨道，最外层也仅 有1-2个电子，过渡元素通常指价电子层结构即： (n-1)d1-9ns1-2。 2. 氧化值 它们的(n-1)d和ns轨道能级的能量相差很小，d电 子也可部分或全部作为价电子参加成键。一般由+2价 直到与族数相同的氧化态(VIII例外)。 3. 单质的化学性质 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属 接近。同族元素的活泼性从上到下依次减弱。
二、单质的性质和用途
钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性的金属，用于
化工、海上设备，医疗、卫星等。锆和铪的性质极相似,硬度较
大、导电不良、外表类似不锈钢。
钛能溶于热的浓HCl
2Ti+6HCl⇌2TiCl3+3H2↑ 钛更易溶于HF+HCl(H2SO4)
Ti+6HF ⇌ 2TiF62-+2H++2H2↑ 锆和铪也有上面配合反应的性质。
4、分离煅烧
H2TiO3 ⇌ TiO2+H2O 5、碳氯法
TiO2+2C+2Cl2=10=00=-1=10=0=K TiCl4+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 ⇌ 2MgCl2Ư、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。
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3
4. 氧化物及其水合物的酸碱性
同种元素，不同氧化态的氧化物，其酸碱性随氧
化数的降低酸性减弱，碱性增强。
Mn2O7 MnO3 MnO2 Mn2O3 MnO
强酸性 酸性
两性 弱碱性 碱性
这是由于其水合物中非羟基氧的数目减少。
同一过渡系内各元素的最高氧化态的氧化物及水
合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。
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，也 是学习过渡元素化学时应充分注意的。
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5
一、存在
20-2 钛分族
钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是钛铁矿
FeTiO3和金红石TiO2，锆以斜锆矿ZrO2和锆英石ZrSiO4的形式存 在，铪总是以锆的百分之几的量和锆伴生且分离困难。
89-103 104 Rf 105 Db 106 Sg 107 Bh 108 Hs 109 Mt 110
Ac-Lr 钅卢 钅杜 钅喜 钅波 钅黑 钅麦 Uun
第二过渡 系元素
第三过渡 系元素
过渡系元素
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一、共性 1、都有较大的硬度、熔点和沸点。它们的导电性、 导热性好，相互间可形成合金。 2、大多数溶于酸，只是有些“贵”金属电极电势 较大，难与普通的酸反应。 3、除IIIB族外，都有多种氧化态，水合离子和酸 根离子常呈现一定颜色。 4、由于d电子不满，化合物通常是顺磁性化合物。 5、原子半径从左到右逐渐减小。
FeO+H2SO4 ⇌ FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 ⇌ Fe2(SO4)3+3H2O 2、加入单质铁把Fe3+离子还原为Fe2+离子，然后
使溶液冷却至273K以下使FeSO4·7H2O结晶析出。
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3、加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 Ti(SO4)2+H2O ⇌ TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+H2O ⇌ H2TiO3↓+H2SO4
中心离子半径在0.075~0.06nm范围内的配合物表现 的较突出，主要表现在配位体交换慢，有些很慢。 如：CrCl3·6H2O在水溶液中长期放置：
[Cr(H2O)4Cl2]+(绿色)+H2O⇌[Cr(H2O)5Cl]2+(浅绿色)+Cl[Cr(H2O)5Cl]2++H2O ⇌[Cr(H2O)6]3+(蓝紫色)+Cl-
强碱
Sc2O3 两性
TiO2 酸性
CrO3 Mn2O7 强酸
同族元素，自上而下各元素相同氧化态的氧化物
及其水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。
H2CrO4
H2MoO4
H2WO4
中强酸
弱酸
两性偏酸性
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5. 配合性
配合能力强，易形成一系列配合物，因d轨道不满 而参加成键时易形成内轨型配合物。
它们的电负性较大，金属离子与配体间的相互作 用加强，形成较稳定的配合物。
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。 2、TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓 HCl中生成H2[TiCl6] 3、Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Sn2+)稍强 Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3 ⇌ 2Ti(SO4)2+2FeSO4 二价钛具有更强的还原性。
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三、Zr和Hf的分离
钾和铵的氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有明显
的差别，可利用此性质来分离Zr和Hf。
四、金属钛的制备
工业上常用FeTiO3为原料来制金属钛 1、矿石中含有FeO、Fe2O3杂质,先用浓硫酸处理 FeTiO3+3H2SO4 ⇌ FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O FeTiO3+2H2SO4 ⇌ FeSO4+TiOSO4+2H2O