第13章 过渡元素-N
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
过渡元素——精选推荐
第二十一章 过渡元素（一）对于过渡元素的划分一般有三种不同的划法：（1）所以的副族元素都是过渡元素，即从ⅢB 钪开始，到ⅡB 锌分族为止共30个元素（不包括镧系和锕系）。
（2）仅指Ⅷ族的铁系、铂系九个元素。
（3）从ⅢB 钪开始，到Ⅷ铁系、铂系为止，因为这些元素在原子结构上具有共同特点，即具有未填满的d 电子，所以这些元素又称为d 组元素，而我们这本书所指的过渡元素即是从ⅢB 钪分族到Ⅷ族为止，共8个直列，25个元素，也即第三种看法：本章主要介绍过渡元素的通性和ⅥB 和ⅦB 元素的性质。
本章要求：1、掌握过渡元素的价电子层构型的特点及其与通性的关系。
2、掌握铬、锰的单质和化合物的性质，用途。
§21-1 过渡元素通性和讨论主族元素不同的是，过渡元素在横排中的差异性很小。
例如：金属性递变不明显，原子半径，电离势等随原子序数增加虽有变化，但不显著，反映出各元素间从左至右的水平相似性。
因而通常根据过渡元素在周期表中的位置，将其分为三个过渡系列：过渡元素特别是同周期元素有许多共同的性质。
1、它们都是金属：它们的硬度较大，溶、沸点较高，导电、导热性能好，易形成合金。
2、大部分过渡元素的电极电势为负值，即还原能力强。
例如：第一过渡系元素都能从稀酸中置换出氢气。
3、除少数例外，它们都存在多种氧化态。
例如：++++++764263,,,,,Mn Mn Mn Mn Cr Cr4、它们的水合离子，酸根离，以它们为中心原子形成的配合物常呈现一定颜色。
)( )( )(423紫色绿色紫色--+MnO CrO Cr5、由于具有部分填充的电子层，它们能形成一些顺磁性化合物。
6、它们的原子或离子形成配合物的趋向都较大。
结构决定性质，以上这些性质和它们的电子层结构有关。
1-1 过渡元素的电子层构型：过渡元素各原子的电子排布是以d n ）（1-和ns 都未充满为特征的，所以过渡元素通常是指价电子层结构为2~19~11ns d n ）（-的元素。
过渡金属元素类型与应用
• 过渡元素是指长周期表中d区和ds区元素，在周期 表中包括IIIB族~IIB族。通常按同元素的性质相 近把过渡元素分成三个系列。
族
周期
IIIB IVB VB VIB VIIB
第一过渡系 Sc Ti V Cr Mn
VIIIቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Fe Co Ni
IB IIB Cu Zn
第二过渡系 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
-0.44 -0.277
稀HCl 稀HCl H2SO4 等
等 (缓慢)
-0.257
稀H2SO4 HCl等
Cu
0.34
浓 H2SO4
Zn -0.7626 稀HCl H2SO4等
值同I其。I一I可B活第族周溶泼一是期于性过过迅元非减渡渡速素氧元弱氧系从素化化金左中，性属过到最渡与稀金除活右属水酸元C泼素作总u类置的型用外趋和换金应释,势用出E属放E，氢(出MS(氢气Mc2+、气。/2M+Y/M、)均L)增为a 能大负
（2）水合离子的颜色 • 过渡金属的水合离子、含氧酸根离子和配离子常
是有颜色的，与此相反，主族金属的相应离子是 无色的。 • 过渡元素的离子通常在d轨道上有未成对电子，这 些电子的基态和激发态的能量比较接近，一般只 要是可见光中的某些波长的光就可使电子激发， 这些离子大都具有颜色。
过渡金属元素类型和应用
过渡元素熔点、沸点的递变规律是自IIIB至VIB依次升 高，VIB族金属的熔点、沸点最高，VIIB族以后逐渐 降低，IIB族已是低熔点金属，汞的熔点（234.13K） 最低。VIB族的铬硬度过最渡金大属元（素类9型）和应。用
IVB~VIIB族元素的单质具有高熔、沸点、高硬度的原 因，主要是它们的原子半径较小，有效核电荷较大， 价电子层有较多的未成对d电子（铬有5个），这些d电 子也参与成键，因而增过渡强金属了元素金类型属和应的用 强度和晶格能。
第13章过渡元素(一)
以上反应体现出CrO42-与Cr2O72-间的平衡移动及铬酸盐 与重铬酸盐溶解度的差异。
16
4.Cr(Ⅵ)的鉴定
向Cr2O72-酸性溶液中加入H2O2,有蓝色CrO5生成： Cr2O7
2-
+ 4H2O2 +
2H+══
乙醚
2CrO5 + 5H2O
CrO5称为过氧化铬，不稳定，易分解为Cr3+和O2，在乙醚或 戊醇中较为稳定.
过过渡元素的原子及离子有空的 ns 、np 及部分空 (n －1)d 轨道， 它们能级相近，可接受配体的孤对电子，形成配合物。
五 . 水合离子的颜色
未成对d 电子
0
水合离子的颜色
未成对 d电子
3
水合离子的颜色
Cr3+ （ 蓝 紫 色 ） 、 Co2+(粉红色) Fe2+(浅绿色) M2+（极浅粉红色）
21
2Mn2+
+ 5S2O8
2-
+ 8H2O ══ 2MnO4- + 10SO42- +16H+
AgNO3
2Mn2++5NaBiO3+14H+ 2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O ═ Mn2+与NaBiO3的反应为鉴定Mn2+的反应 碱性介质： Mn2+ + 2OH- ═ Mn(OH)2↓ (白色) 2Mn(OH)2 + O2 ═ 2MnO(OH)2↓（MnO2的水合物） （棕黑）
H+ OH-
Cr2O72- + H2O
PH=11时，Cr(Ⅵ)几乎100%以CrO42-形式存在 PH=1.2时，Cr(VI)几乎100%以Cr2O72-形式存在
过渡元素的性质介绍
③、2VOCl3＋3H2O==V2O5＋6HCl
性 砖红色，无臭，无味，有毒，针状晶体， 质 微溶于水，两性片酸性氧化物，易溶于碱。
V2O5＋2NaOH ==2NaVO3＋H2O
此反应用于鉴定12MoO42-离子。
其它的杂多酸的结构和 一些性质见P971-973 （略）。
5-1 锰元素的概述
1、存在：
软锰矿(MnO2·xH2O)，黑锰矿(Mn3O4)， 水锰矿(MnO(OH))和锰结核（海底）。 丰度为0.085%。
二、常见氧化态
Mn有多种氧化态 +2、+3、+4、+6、+7， 在某些配位化合物中还显低氧化态+1、 0、-1、-2和-3。
为什么Ti 4+所形
成的配合物都没
在Ti(Ⅳ）与H2O2则可形成有色有的颜色配？合？物， 强酸溶液中显红色稀酸或中性溶液显橙 色配合物[TiO(H2O2)]2+:
TiO2+ + H2O2 == [TiO(H2O2)]2+ 可利用此反应测定钛。
注意： 在溶液中不存在简单 的Ti(H2O)64+，只存 在[Ti(OH)2(H2O)4]2-可简写 为[TiO(H2O)5]2+称为钛酰离子。
②、TiOSO4＋2H2O＝H2TiO3↓＋H2SO4
或Ti(SO4)2＋H2O＝TiOSO4＋H2SO4
③、H2TiO3==TiO2＋H2O（煅烧）
④、TiO2＋2C＋2Cl2==TiCl4＋CO↑（△）
⑤、TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti （△）
过渡元素
2、分类
为了讨论的方便，可以根据过渡元素的综合化学性质进行分类:
★周期表
位置
前过渡元素：IVB－VIIB，不包括Mn，位于d区前部， 其特征是其高价离子在水溶液中常发生聚合作用。 后过渡元素： Mn到Cu，第一过渡系的后部，其特点 是以水溶液化学和配位化学为其特征。
（1） Cr2O3(铬绿) 微溶于水, 具有-Al2O3的结构
[制备]
4Cr 3O2 2Cr2O3 ( NH 4 )2 Cr2O7 Cr2O3 N 2 4 H 2O
[两性]
Cr2O3 6 H 2Cr 3 3H 2O
亚铬盐（紫色）
3H 2O Cr2O3 2OH 2Cr (OH ) 4 亚铬酸盐（绿色）
★贵金属元素：Ⅷ的第五、六周期元素有：Ru、Rh、Pd，Os、 Ir、Pt，再加上Ag、Au，特征：丰富的配位化学。 ★不同 周期
★电子进
第四周期：第一过渡系，又称轻过渡元素；
第五、第六周期：第二、三过渡系，又称重过渡元素。
第一、第二和第三过渡系总称为“主过渡元素”;
f区元素称为“内过渡元素”。
入轨道
3）过渡元素的多变氧化态
过渡元素一般都有多变的氧化态。 如：Fe有+2、+3、+6 三种氧化态（FeO、Fe2O3、Na2FeO4等） Cr有+2、+3、+6 三种氧化态（CrO、Cr2O3、CrO3等） Mn有+2、+3、+4、+6、+7 多种氧化态（MnO、Mn2O3、 MnO2、K2MnO4、KMnO4等）
第一过渡系
过渡元素
油状 绿色
MnO2+O2+O3
MnO42－ +CO2 MnO2 + CO2 Mn2++CO2
由软锰矿制备KMnO4
软锰矿 粉碎
氧化剂
OH－ △
K2MnO4 墨绿色
常用的氧化剂有O2、KNO3和KClO3。反应介质为KOH或K2CO3。
2MnO2+4KOH+O2 == 2K2MnO4+2H2O 3MnO2+6KOH+KClO3 == 3K2MnO4+KCl+3H2O MnO2+K2CO3+KNO3 == K2MnO4+KNO2+CO2↑
过渡元素的通性
具有部分填充d或f壳层电子的元素。 狭义：(n-1)d1~8ns1~2 ⅢB~Ⅷ 8列 10列
广义：(n-1)d1~10ns1~2 ⅢB~ⅡB
过渡元素全部为金属，其化合物颜色多、 变 价多、形成配合物多。
• (n-1)d1~10ns1~2 (Pd:4d105s0) • d电子数较多. • d电子可部分或全部成键. • d轨道未充满可接受孤电子
1.33V －0.41V －0.91V 2-————Cr3+————Cr2+————Cr
Ea
θ：
Cr2O7
酸性介质氧化性强，碱性介质还原性强
Cr2O7
酸 性 Cr3+ 介 质 MnO 4－+H+
Ag+
2－ +ຫໍສະໝຸດ SO42－S2O82－
H2O2 碱 性 CrO2－ 介 质 Br2
CrO42－+H2O
无机化学——过渡元素
3CH3CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4＝3CH3COOH+
2K2SO4+2Cr2(SO4)3+11H2O 应用于检验酒后开车。检验过氧化氢的存在,生成Cr(O2)2O。 实验室中常用的铬酸洗液是用热的饱和重铬酸钾溶液与浓硫
V2O5：为两性偏酸性的氧化物，是一种重要的催化剂。 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
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。
金属钛
钛
钛合金
钛合金
镍钛合金
镍钛合金
蓝宝石含钛刚玉
蓝 宝 石 含 钛 刚 玉
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（TiOSO4）+3H2O 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，冷却至273K以下 使FeSO4·7H2O结晶析出。加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 TiOSO4 (TiOSO4)+ H2O ＝H2TiO3↓+H2SO4 3、分离煅烧 H2TiO3＝TiO2+H2O 4、碳氯法 TiO2+2C+2Cl2＝TiCl4+2CO 5、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
元素周期表中的过渡元素
元素周期表中的过渡元素元素周期表是化学中一张重要的“地图”，该表按照化学元素的原子序数，显示了各元素的基本信息和特性。
其中，过渡元素是周期表中的一类重要元素，具有特殊的电子排布和化学性质。
本文将从过渡元素的定义、周期表中的位置、特性以及应用等方面进行探讨。
一、过渡元素的定义过渡元素是指周期表中d区的元素，它们的d轨道电子不满足“2n^2”原则。
具体来说，过渡元素的外层电子排布为(n-1)d^1-10ns^1-2，其中n为外层电子壳层的主量子数。
过渡元素特有的电子排布使其具有独特的物理和化学性质。
二、周期表中的过渡元素过渡元素主要分布在周期表的d区，从第3周期开始，一直延伸到第7周期。
常见的过渡元素包括钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、银(Ag)等，共有38个元素。
在周期表中，它们有着相似的电子排布和共同的化学性质。
三、过渡元素的特性1. 高熔点和高密度：过渡元素具有较高的熔点和密度，这归功于它们结构中复杂的d电子排布和较强的金属键。
2. 多样的氧化态：过渡元素的d电子容易参与化学反应，具有多样的氧化态。
例如，铁可以呈现+2、+3和+6等多种氧化态。
3. 彩色化合物：过渡元素的d电子能级跃迁引起了它们的彩色性质，使得许多过渡金属化合物呈现出各种各样的颜色。
4. 优良的催化性能：过渡元素广泛应用于催化反应中，其复杂的电子结构和多样的氧化态使其具有较强的催化活性和选择性。
四、过渡元素的应用1. 金属合金：许多金属合金中含有过渡元素，通过调节过渡元素的含量和种类，可以改变合金的硬度、强度和导电性等性质。
2. 催化剂：过渡元素广泛应用于化工和能源领域的催化反应中，如催化剂的合成、汽车尾气净化等。
3. 生物学：一些过渡元素在生物学中发挥重要的作用，如铁在血红蛋白中的载氧功能、锌在酶催化中的作用等。
4. 电子行业：许多过渡金属元素在电子行业中具有重要的应用，如铜用于导线、钛用于制造电池等。
综上所述，过渡元素是周期表中一类特殊的元素，具有独特的电子排布和化学性质。
元素周期表中的过渡元素
元素周期表中的过渡元素元素周期表是化学家们用来组织和分类元素的基本工具。
其中，过渡元素是周期表中一个重要的类别，它们在化学和物理性质上都有着独特的特点。
本文将介绍过渡元素的概念、特性以及它们在日常生活中的应用。
一、过渡元素的概念元素周期表是按照原子核中的质子数（即原子序数）递增的顺序排列的。
而过渡元素是指周期表中的d区元素，这些元素具有不完全填充的d电子层。
具体来说，它们的最外层电子结构可表示为(n-1)d(n-2)fnp，其中n代表能级，np代表填充的外层电子。
过渡元素包括3d系、4d系、5d系和6d系，分别位于周期表的第3至12组、第4至12组、第5至12组和第6至12组。
由于它们的外层电子结构不同，导致了它们之间的化学特性差异。
二、过渡元素的特性1. 化学性质：过渡元素在化学反应中通常表现出多价性。
由于d电子的相对能量较高，容易参与化学反应，并能形成稳定的离子化合物。
此外，由于外层电子的分布情况不同，过渡元素在形成氧化物时可能会形成不同的氧化态，这也是其多价性的表现。
2. 金属性质：过渡元素大多数都是金属，具有良好的导电性和导热性。
此外，它们还具有韧性、延展性和磁性等金属特性。
3. 催化性质：许多过渡元素、尤其是过渡金属，具有良好的催化活性。
它们可以通过吸附、解离或转移电子等方式参与化学反应，从而降低反应活化能，加速反应速率。
4. 彩色离子：过渡元素离子在溶液中呈现出丰富的颜色。
这是由于过渡元素离子的d电子能级间的跃迁所引起的。
三、过渡元素的应用1. 催化剂：由于过渡金属的催化活性，它们被广泛应用于化学工业中的催化反应过程，如重要的工业过程氨合成、有机合成和汽车尾气催化转化等。
2. 电池材料：过渡金属在电池材料中具有重要作用。
例如，锂电池中的过渡金属氧化物可用作正极材料。
3. 金属合金：过渡金属常用于制备各种金属合金，如不锈钢、合金钢等。
这些合金通常具有较高的强度和耐腐蚀性能。
4. 彩色玻璃和陶瓷：某些过渡金属元素可以通过调节其氧化态来改变颜色。
第一节过渡元素概述
Ca
3. 同族元素从上往下原子半径 过渡元素的原子半径 增大，但五、六周期(除 增大，但五、六周期 除ⅢB) 外由于镧系收缩使其同族元 第一过渡系 素原子半径十分接近， 素原子半径十分接近，导致 第二过渡系 第三过渡系 其元素性质相似。 其元素性质相似。 Y
150
La Zr Hg Sc Hf Cd Au Ta W Re Os Ir Pd Ag Ti Nb Mo Tc Ru Rh Pt V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
第十三章 过渡元素
第一节过渡元素概述
第一节 过渡元素概述
1313-1-1 过渡元素原子特征
13-1-1 过渡元素原子特征 1 2 价层电子构型为(n-1)d1~10ns ~ 价层电子构型为
3 4 5 ⅢB Sc 3d14s2 Y 4d15s2 Lu 4f145d16s2 ⅣB Ti 3d24s2 Zr 4d25s2 Hf 4f145d26s2 ⅤB V 3d34s2 Nb 4d45s1 Ta 4f145d36s2 ⅥB Cr 3d54s1 Mo 4d55s1 W 4f145d46s2 ⅦB Mn 3d54s2 Tc 4d55s2 Re 4f145d56s2 Fe 3d64s2 Ru 4d75s1 Oc 4f145d66s2 Co 3d74s2 Rh 4d85s1 Ir 4f145d76s2 Ni 3d84s2 Pd 4d10 Pt 4f145d96s1 ⅠB Cu 3d104s1 Ag 4d105s1 Au 4f145d106s1 ⅡB Zn 3d104s2 Cd 4d105s2 Hg 4f145d106s2
ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ Ⅷ Ⅷ ⅠB ⅡB
100
族
Cs
250
第13章过渡元素(一) 铜族和锌族元素
第十三章过渡元素（一）铜族和锌族【内容】13.1 过渡元素的通性13.2 铜族元素13.3 锌族元素13.4 应用微量元素与人体健康（选学内容）【要求】1．掌握铜、银、锌、汞单质、氧化物、氢氧化物、重要盐类及配合物的生成、性质和用途。
2．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)；Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化。
3．了解ⅠA和ⅠB；ⅡA和ⅡB族元素的性质对比。
周期表中ⅠB ~ⅧB族，即ds区和d区元素称为过渡元素，(见表13﹣1)。
它们位于周期表中部，处在s区和p区之间，故而得名，它们都是金属，也称过渡金属。
表13-1 过渡元素通常按周期将过渡元素分成三个过渡系列：位于第4周期的Sc ~ Zn称第一过渡系元素；第5周期的Y ~ Cd为第二过渡系元素；第6周期的La ~ Hg为第三过渡系元素。
过渡元素有许多共同性质，本章先讨论它们的通性，然后介绍ⅠB及ⅡB族元素。
13.1过渡元素的通性1.价层电子构型过渡元素原子的最后一个电子排布在次外层的d轨道(ⅡB除外)中，最外层有1~2个s (Pd除外)电子，它们的价层电子构型为(n-1)d1~10n s1~2。
2. 原子半径过渡元素原子半径（如图13-1所示）一般比同周期主族元素的小，同周期元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族前后又稍增大。
同族元素从上往下原子半径增大，但第二、第三过渡系(除ⅢB外)由于镧系收缩使同族元素原子半径十分接近，导致元素性质相似。
图13-1过渡元素原子半径3. 氧化态过渡元素有多种氧化态，因其最外层s电子和次外层部分或全部d电子都可作为价电子参与成键，一般可由+2依次增加到与族数相同的氧化态(Ⅷ族除Ru、Os外，其它元素尚无Ⅷ氧化态)，这种氧化态的显著特征以第一过渡系最为典型。
表13-2第一过渡系元素的氧化数（下划线表示常见的氧化态）由13-2表可看出随着原子序数的增加，氧化数先是逐渐升高，后又逐渐降低。
这种变化主要是由于开始时3d轨道中价电子数增加，氧化数逐渐升高，当3d轨道中电子数达到5或超过5时，3d轨道逐渐趋向稳定。
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 )
过渡元素、歧化反应
含义周期表中从IIIB族到VIII族的元素。
共有三个系列的元素，电子逐个填入他们的3d、4d和5d轨道。
有时人们把过渡元素的范围扩大到包括镧系元素和(IIB)形成稳定配位化合物的能力上与过渡元素很相似，因此也有人建议把锌族元素归入过渡元素范围。
各系列概述过渡元素位于周期表中部，原子中d或f亚层电子未填满。
这些元素都是金属，也称为过渡金属。
根据电子结构的特点，过渡元素又可分为：外过渡元素（又称d区元素）及内过渡元素（又称f区元素）两大组。
● 外过渡元素包括镧、锕和除镧系锕系以外的其它过渡元素，它们的d轨道没有全部填满电子，f轨道为全空（四、五周期）或全满（第六周期）。
● 内过渡元素指镧系和锕系元素，它们的电子部分填充到f轨道。
d区过渡元素可按元素所处的周期分成三个系列：①位于周期表中第4周期的Sc～Ni------称为第一过渡系元素②第5周期中的Y～Pd称为第二过渡系元素③第6周期中的La～Pt称为第三过渡系元素一般性质特征，不同的过渡金属之间可形成多种合金。
②过渡金属的原子或离子中可能有成单的d电子，3。
③过渡元素的d，过渡元素原子的电子构型过渡元素原子电子构型的特点是它们的d 轨道上的电子未充满（Pd例外），最外层仅有1~2个电子，它们的价电子构型为(n-1)d1-9ns过渡元素的氧化态及其稳定性过渡元素最外层s电子和次外层d电子可参加成键，所以过渡元素常有多种氧化态。
一般可由+Ⅱ依次增加到与族数相同的氧化态（ⅧB族除Ru、Os外，其它元素尚无+Ⅷ氧化态）同一周期从左到右，氧化态首先逐渐升高，随后又逐渐降低。
随3d轨道中电子数的增加，氧化态逐渐升高；当3d轨道中电子数达到5或超过5时，3d轨道逐渐趋向稳定，高氧化态逐渐不稳定（呈现强氧化性），此后氧化态又逐渐降低。
三个过渡系元素的氧化态从左到右的变化趋势是一致的。
不同的只是第二、三过渡系元素的最高氧化态表现稳定，而低氧化态化合物并不常见。
同一族中从上至下，高氧化态趋向于比较稳定-----和主族元素不同。
13.5.3 铁、钴、镍的盐类及配合物
Fe3+ 浅紫 较强
→ 4Fe + 2H2O Fe(ClO4)310H2O 2+ +4H O ) 6H O → Fe(NO 5Fe3+ +Mn 3 3 2 2
M2Ⅰ[MⅡ(H2O)6](SO4)26H2O MⅠ=K、Rb、Cs、NH4+, MⅡ=Fe、Co、Ni (NH4)2Fe(SO4)26H2O
盐类
颜色 强酸盐 弱酸盐 水解性
Fe2+ 浅绿
4Fe2+ + O2 +4H MSO47H2O 易形成含结晶 2+ + MCl 6H O 5Fe +MnO +8H 2 2 4 水的盐 M(NO3)26H2O
易形成复盐
Co2+ Ni2+ 粉红 苹果绿 易溶于水 难溶于水 Fe2+ 有强还原性 微弱水解，水溶液显酸性 + 3+
因水解，溶液呈黄色或红棕色 pH , 缩聚成红棕色胶状沉淀 pH=4~5，形成水合三氧化二铁沉淀
第十三章 过渡元素（一）
13.5.3 铁系的盐类和配合物
盐类
颜色 强酸盐 弱酸盐 水解性
Fe2+ 浅绿
Co2+ Ni2+ 粉红 苹果绿 易溶于水 难溶于水 微弱水解，水溶液显酸性
Fe(ClO4)310H2O Fe(NO3)36H2O
第十三章 过渡元素（一）
13.5.3 铁系的盐类和配合物
盐类
1.加入浓酸，防止 Fe 的水解； MSO47H2O Fe(ClO4)310H2O 易形成含结晶 MCl 6H O 3+ 3) Fe(NO O 2+ 。 2. 加入铁钉，使 → 3Fe 2 2 Fe + 2Fe 36H2 水的盐
第十三章 过渡元素
第十三章过渡元素13-1 过渡元素概述广义的过渡元素是指长式周期表中从ⅢB族到ⅡB的所有元素。
它们在长式周期表中位于s区元素和p区元素之间，因而称为过渡元素。
过渡元素单质都是金属，共分为四个系列。
第一过渡系：Sc→Zn；第二过渡系Y →Cd ；第三过渡系Lu →Hg；第四过渡系Lr→Uub。
13-1-1 过渡元素原子的特征一、价层电子构型为n-1)d1-10n s1-2。
二、原子半径变化规律1.过渡元素原子半径一般比同周期主族元素小2.同一周期元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族前后又稍增大。
3.同族元素从上往下原子半径增大，但五、六周期(除ⅢB)外由于镧系收缩使其同族元素原子半径十分接近，导致其元素性质相似。
13-1-2 单质的物理性质1.过渡金属外观多呈银白色或灰白色，有光泽。
2. 除钪和钛属轻金属外，其余均属重金属。
3.数过渡金属（ⅡB族元素除外）的熔点、沸点高，硬度大。
13-1-3 金属活泼性过渡金属在水溶液中的活泼性，可根据标准电极电势来判断。
1.第一过渡系金属，除铜外，Eθ(M2+/M)均为负值，其金属单质可从非氧化性酸中置换出氢。
2. 同一周期元素从左向右过渡，总的变化趋势是Eθ(M2+/M)值逐渐变大，其活泼性逐渐减弱。
3.同族元素(除Sc分族外)自上往下金属活泼性降低。
13-1-4 氧化数过渡元素除最外层s电子可以成键外，次外层d电子也可以部分或全部参加成键，所以过渡元素的特征之一是具有多种氧化数。
1.期从左到右,元素最高氧化数升高, ⅦB后又降低。
2.从上往下,高氧化数化合物稳定性增加3.过渡元素可形成氧化数为0、-1、-2、-3的化合物.13-1-5 非整比化合物过渡元素的另一个特点是易形成非整比(或称非化学计量)化合物。
13-1-6 化合物的颜色过渡元素所形成的配离子大都显色，这主要与过渡元素离子的d轨道未填满电子有关。
其中d0、d10构型的离子无色。
13-1-7 配合性和催化性一、元素容易形成配合物。
过渡元素的结构特点与基本性质
过渡元素的结构特点与基本性质元素周期表中第四、五、六七周期元素中，第ⅢB~ⅤⅢ族，共25种元素，统称为过渡元素。
过渡元素的单质都是金属，所以也称为过渡金属元素。
见表16.1.过渡金属元素属于ⅢB~ⅤⅢ族，d区，外层电子排布为(n-1)d ns(Pd，4d10 5s0，是一种例外的电子排布)。
镧系、锕系的元素的电子排布，增加的电子填入(n-2)f亚层，例如：57La 4f 05d1 6s 2，在结构上，它们最外层二个电子层都是未充满的，因此在元素周期表的划分上不属于过渡金属元素，而属于内过渡元素。
也称之为镧系、锕系元素。
镧系57La ~ 71Lu （15种元素） 4f 0~145d0-1 6s2锕系89Ac~103Lr铹（15种元素）5f 0~146d0~1 7s216.1.1 价电子构型过渡金属价电子构型的通式为：(n-1)d1~9 ns1~2。
原子核外电子排布遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特规则。
L. Pauling 原子轨道近似能级图如下：1s; 2s 2p ; 3s 3p; 4s 3d 4p; 5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p ; 7s 5f 6d也有一些电子排布例外的情况，例如：Z = 24，41 ~ 46：Nb 铌4d45s1不是4d35s241W 钨 5d46s2不是4d55s142Ru 钌4d75s1不是4d65s244Rh 铑4d85s1不是4d75s245Pd 钯4d105s0 不是4d85s24616.1.2 氧化态的规律过渡金属元素常表现为多种氧化态，其根本原因在于内层电子的排布，过渡金属外层电子排布为：(n-1)d1~9 ns1~2 ，(n-1)d轨道与ns轨道能量相近，部分(n-1)d电子参与成键。
例：Mn：+2 ~ +7均出现，主要+2，+3，+4，+6，+7.Fe：+2 ~ +6均出现，主要+2，+3，+6.过渡金属元素的最高氧化态与所在的族相等，最高氧化态= 所处的族数例：Sc +3 Ⅲ3d14s2Cr +6 Ⅵ3d54s1Mn +7 Ⅶ3d54s1但Ⅷ族：多数最高氧化态小于其族数，是因为随着有效核电荷的增加（Z *↑），不是所有(n-1)d 电子都参与成键。
epr峰与过渡元素价态
epr峰与过渡元素价态EPR峰与过渡元素价态引言：过渡元素是周期表中的一组元素，它们的价态变化丰富多样，对于实现许多化学反应至关重要。
而EPR（电子顺磁共振）峰是一种电子磁共振技术，用于研究物质中未成对电子的性质和行为。
本文将探讨EPR峰与过渡元素价态之间的关系及其应用。
第一章：过渡元素的价态1.1 过渡元素的定义和特点过渡元素是指周期表中3d、4d、5d区的元素，它们具有特殊的电子配置和化学性质。
过渡元素的电子构型可用n-(1-10)d^1-10 ns^1-2表示，其中n为主量子数，d为角量子数，ns为能级的位置。
由于其d轨道上的电子容易参与化学反应，过渡元素在自然界中广泛存在，并且可以形成不同价态。
1.2 过渡元素的多价性由于过渡元素d轨道的复杂性质，它们可以形成多种不同的氧化态。
过渡元素的多价性源于其电子配置的变化。
举例而言，铁可以形成Fe^2+和Fe^3+两种氧化态，其中Fe^2+失去一个电子形成Fe^3+，反应方程式如下：Fe^2+ → Fe^3+ + e^−过渡元素多价性的存在使它们具有丰富的化学反应性和应用潜力。
第二章：EPR峰的原理与应用2.1 EPR峰的原理EPR是一种基于电子顺磁共振现象的磁共振技术，用于研究物质中未成对电子的性质。
未成对电子会在外磁场的作用下发生能级分裂，导致EPR峰的出现。
EPR峰的位置和形状与物质中未成对电子的数量、分布、环境等因素有关。
2.2 EPR峰在过渡元素研究中的应用EPR技术在过渡元素研究中扮演重要角色。
通过测量EPR峰的特性，可以了解物质中未成对电子的化学环境以及相关的相互作用。
这对于研究过渡元素化学反应机制、电子转移过程以及材料的性质改变具有重要意义。
例如，通过观察铜离子在不同溶剂中的EPR峰位置和强度变化，可以揭示其溶剂化性质和配位环境的变化。
第三章：EPR峰与过渡元素价态的关系3.1 EPR峰和过渡元素多价性的联系EPR峰的位置和形状与过渡元素的价态密切相关。
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MnO4- + MnO2
(4) MnO4-的强氧化性： 7. 铁系元素的主要性质
(1) Fe(OH)3 → CoO(OH) → NiO(OH)氧化性依次增强 - Fe(OH)2 → Co(OH)2 → Ni(OH)2 还原性依次减弱
(2) CoCl2·6H2O(粉红)
CoCl2(蓝)
(3) 氨合配离子稳定性按 Fe2+ → Co2+ → Ni2+顺序依次增强 - 稳定性：[Co(NH3)6]3+ > [Co(NH3)6]2+
8. Cu、Ag、Zn、Hg 重要化合物的主要性质
(1) 金属的酸溶性：Zn 可溶于非氧化性酸，Cu、Ag 可溶于硝酸或热硫酸，Hg 可溶于硝酸， Au 只能溶于王水。
(2) 稳定性： CuO(黑)> Cu2O(暗红或黄)> Ag2O(暗棕)。 AgX 见光分解 ZnO(白)> HgO(红或黄) AgOH、Hg(OH)2 不存在。
＼ ＼族 ＼
周期 ＼ ＼
ⅢB 钪分族
ⅣB 钛分族
ⅤB ⅥB ⅦB 钒分族 铬分族 锰分族
Ⅷ 第八族
ⅠB
ⅡB
铜分族 锌分族
4(第一过渡系) Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe Co Ni Cu
Zn
5(第二过渡系) Y
Zr
6(第三过渡系) La-Lu Hf
7(第四过渡系) Ac-Lr Rf
Nb
Mo
Tc
Ta
W
Re
Db
逐渐减弱。
钪分族的钪钇和镧是过渡元素中最活泼的金属。它们在空气中能迅速被氧化，与水作用放出氢， 活泼性接近于碱土金属。除钪分族外，d 区同族元素的活泼性都是自上往下逐渐降低。造成这种现象 的原因是由于同族元素从上往下原子半径增加不多，而有效核电荷增加较多，使电离和升华焓增加显 著，金属活泼性减弱。第二、三过渡系元素的金属单质非常稳定，一般不和强酸反应，但和浓碱或熔 碱可发生反应。第一过渡系中相邻两种金属的活泼性相似性超过了同族元素之间，例如：
第十三章 过渡元素
基本要求
1. 了解过渡元素的通性。
2. 了解钛族、钒族元素的单质及重要化合物的性质。
3. 掌握 Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)重要化合物的性质(颜色、氧化物及其水合物的酸碱性、氧化还原性、溶 解性等)；了解铬族元素的单质及其它化合物的性质。
4. 掌握 Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)重要化合物的性质(颜色、氧化物及其水合物的酸碱性、 氧化还原性、稳定性、溶解性等)；了解锰族元素的单质及其它化合物的性质。
(2) 元素氧化值：从左到右：ⅢB
ⅦB
ⅠB
-从上往下： 高氧化态趋于稳定
(3) 易形成配合物，且有配位催化作用；配离子大多显色。
(4) 多数过渡元素原子或离子具有磁性。
2. TiO2 的主要性质：
(1) 白色难溶固体。
(2) 两性偏碱。溶于浓 H2SO4 生成 TiOSO4，溶于浓 NaOH 生成 Na2TiO3。
(4) 重要配合物的颜色：
K3[Fe(CN)6] K4[Fe(CN)6]·3H2O
(深红)
(黄)
[Co(NH3)6]2+ [Co(CN)6]3-
(土黄)
(黄)
[Ni(NH3)6]2+ [Ni(CN)4]2-
(蓝紫)
(橙黄)
[Fe(NCS)n]3-n (血红)
[Co(NCS)4]2(蓝)
[Ni(CO)4] (无色)
51. 奈斯勒试剂
16. 三氧化二铬
34. 赤血盐
52. 金属有机化合物
17. 氢氧化铬
35. 辉铜矿
53. Zeise 盐
18. 铬鞣
36. 黄铜矿
54. 信息与化学
本章重点介绍第一过渡系元素和铜分族、锌分族元素，并适当介绍我国丰产元素、钼钨等。由于 钪分族与镧系元素性质相似，在自然界共生，所以把钪分族放在第十四章中与镧系元素一起介绍。
5. 掌握铁、钴、镍重要化合物的性质，了解铁系、铂系元素的单质的性质。
6. 掌握铜、银、锌、汞的重要化合物的性质以及 Cu(Ⅰ)~Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅰ)~Hg(Ⅱ)间的相互转化， 了解铜族、锌族元素的单质的性质。
学习指导
1. 过渡元素及其通性：长式周期表中位于 s 区和 p 区元素之间的元素。
(1) 均为金属元素，外观均呈银白色或灰白色。除ⅡB 族外，多数熔点、沸点较高、硬度大。 同一周期金属单质从左到右金属活泼性逐渐减弱。
HNO3,HF, 浓 稀 HCl,H2SO4 H2SO4
Ni
Cu
-0.257
+0.340
稀 HCl,H2SO4 等
Zn -0.7626
稀 HCl,
缓慢溶解在稀 稀 HCl,
H2SO4 等 HCl 等酸中 H2SO4 等
HNO3, 热 浓 稀 HCl,H2SO4 等 H2SO4
由表 13-1 可看出，第一过渡系金属，除铜外，Eθ(M2+/M)均为负值，其金属单质可从非氧化性酸 中置换出氢。另外，同一周期元素从左向右过渡，总的变化趋势是 Eθ(M2+/M)值逐渐变大，其活泼性
-
氧
-
+4
+4
-
+4
-
-
-
化
-
-
+5
-
-
-
-
-
-
+6
+6
-
数
-
-
-
-
+7
-
-
-
-
-
-
-
表中红色字氧化数是稳定的氧化数，有括号的表示不稳定的氧化数。由表 13-2 可见从左向右， 随原子序数增加(21Sc→25Mn)，元素最高氧化数逐渐增高，但当 3d 轨道中电子数超过 5 时，元素最高 氧化数又转向降低(26Fe→28Ni)，最后与ⅠB 族元素的低氧化数相衔接。
图 13-2 中的弗洛斯特图可清楚的说明第一过渡系金属各氧化态的热力学稳定性的变化趋势。
2. 同族从上往下的变化趋势
铬分族(ⅥB)的弗洛斯特图见图 13-3。由表 13-2 及图 13-3 可以看出：(1)过渡元素相邻两个氧化 态的氧化数间的差值为 1 或 2，而 p 区元素常为 2。(2)ⅢB~ⅦB 族元素(个别镧系元素除外)的最高氧 化态的氧化数与族号相等，但Ⅷ族元素大多达不到+8。Sc、Ti 族(ⅢB~ⅣB)的高氧化态比较稳定。第 一过渡系的ⅤB~ⅦB 族元素最高氧化态的化合物不稳定；而第二、三过渡系的高氧化态比较稳定， 即从上往下趋向于形成高氧化态化合物，这与 p 区ⅢA、ⅣA、ⅤA 族元素恰好相反。
(3) 氢氧化物酸碱性： Cu(OH)2(浅蓝)两性偏碱，Zn(OH)2 两性。 (4) Ag 与氨水、S2O32-、CN-的反应。 (5) Hg2+盐的水解性、氧化性以及与 NH3、OH-、I-、S2-的反应。 (6) Cu+不稳定，易自动歧化；Hg22+较稳定，不会自动歧化。
关键词
1. 过渡元素
Eθ(Fe2+/Fe)=-0.440V
Eθ(Ni2+/Ni)=-0.257V
Eθ(Co2+/Co)=-0.227V
Eθ(Pd2+/Pd)=0.915V
Eθ(Ni2+/Ni)=-0.257V
Eθ(Pt2+/Pt)=1.188V
13-1-4 氧化数
过渡元素除最外层 s 电子可以成键外，次外层 d 电子也可以部分或全部参加成键，所以过渡元素 的特征之一是具有多种氧化数。
(A) CrO42-(黄色)
Cr2O72-(橙红色)
(B) Cr2O72-盐在酸性溶液中有强氧化性，本身被还原为 Cr3+。
(5) 难溶铬酸盐： PbCrO4(黄色) BaCrO4(柠檬黄) Ag2CrO4(砖红)
5. Mo、W 重要化合物的主要性质
(1) CrO3 → MoO3 → WO3 氧化性依次减弱。
1. 同周期从左到右的变化趋势
第一过渡系元素的主要氧化数列于表 13-2 中。
表 13-2 第一过渡系元素的主要氧化数
族
ⅢB
ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB
Ⅷ
ⅠB
ⅡB
元素
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe Co Ni Cu
Zn
主
(+2)
-
-
+2
+2
+2 +2 +2 +1
+2
要
+3
+3
+3
+3
+3
+3 +3 (+3)
+2
44. 波尔多液
9. 锐钛矿
27. 磁铁矿
45. 闪银矿
10. 板钛矿
28. 硫铁矿
46. 角银矿
11. 钛白
29. 镍黄铁矿
47. 锌钡白(立德粉)
12. 硫酸氧钛
30. 辉钴矿
48. 汞齐
13. 四氯化钛
31. 合金钢
49. 升汞
14. 五氧化二钒
32. 不锈钢
50. 甘汞
15. 钒酸盐
33. 黄血盐
(2) H2CrO4 → H2MoO4 → H2WO4 酸性、氧化性依次减弱。
(3) Mo、W 含氧酸及其盐在酸性介质中易脱水、缩合成多酸或杂多酸。
6. Mn 重要化合物的主要性质
(1) Mn2+的弱还原性：
Mn2+
MnO4-
(2) MnO2 的弱氧化性：
MnO2