第23章d区金属第四周期d区金属

d 电子组态 M2+(aq)
d1 d2 Sc2+ Ti2+
d3 d4 V2+ Cr2+
d5 d6 d7 Mn2+ Fe2+ Co2+
d8 d9 d10 Ni2+ Cu2+ Zn2+
稳 定 性 增 大
同周期元素族氧化态稳定性变化趋势
● 红色为常见的氧化态
● 同期自左至右形成族氧化态的能力下降 ●同期自左至右低氧化态稳定上升 由图清楚说明了由Sc 至 Cu 族氧化态的热力 学稳定性趋势
23.8 铁、钴、镍
第23章 d区金属（一）第四周 期d区金属
23-1 引言 23-2 第一过渡元素的基本性质 23-3 钪（自学） 23-4 钛 23-5 钒 23-6 铬 23-7 锰 23-8 铁 钴 镍 习题

23.1 引言 ●d区元素(d区金属)：周期表中具有部分填充d壳层电子的元
素.
IB、IIIB族元素的（n-1）d轨道均已充满，但这两族元素的性质在许多 方 面与过渡元素相似，因之也有人主张将它们包括在过渡元素的范围内。
●范围
广义：ds区，d区和f区；
此处：d区IIIB~VIIIB族8个直列，24种元素

第一过渡系元素电子结构的特点是都有未充满的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)d110ns1-2。 镧系和锕系各元素的最后一个电子依次填入外数第三层的f轨道 上，它们的最外三个电子层都是不满的。由于电子构型上的特点， 镧系和锕系元素又被称为内过渡元素。

●分类
稀土元素
第一过渡系
第二过渡系 第三过渡系 第四过渡系
镧系元素 锕系元素 f区元素wk.baidu.com
内过渡元素
●过渡元素的性质特点 ①各元素间从左到右的水平相似性： ②不同于主族，周期性变化规律不明显，原子半径、电离能随原子序数 增加，虽变但不显著，
d 区元素显示出许多区别于主族元素的性质：
①它们都是金属。它们的硬度较大，熔点和沸点较高，导热、导电性 能好，延性及展性好。它们相互之间或与其它金属元素易生成合金。 ②大部分金属的电极电势为负值，即还原能力较强。例如第一过渡系 元素一般都有能从非氧化性酸中置换出氢。 ③除少数例外，它们都存在多种氧化态从而导致丰富的氧化还原行为。 ④它们的水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。 ⑤它们的原子或离子形成配合物的倾向都有较大。
3．了解锰元素电势图及其应用，掌握锰的重要化合
物的性质。
4．了解和掌握铁钴镍的氧化物、氢氧化物和配合物
的性质。
教学重点
1. 过渡元素的通性 2. 铬、锰、铁钴镍 的重要化合物的结 构和性质
本章内容
23.1 引言
23.2 第一过渡系元素的基本性质
23.4 钛 23.5 钒 23.6 铬 23.7 锰
23-7-1
23-8 铁 钴 镍
铁系元素的基本性质 23-8-2 铁 23-8-3 钴和镍
23-8-1
23.2.1 金属的性质
⑴原子半径和电离能

随着原子序数的增加，原子半径缓慢减 小，但到了ⅠB族前后又略为增大。这 种情况可用Z*的变化来说明。
⑵金属活泼性 ①从标准电极电势看，过渡元素一般都可以从稀酸中置换氢. ②从左到右金属的还原能力逐渐减弱。 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属接近。
(3) 金属单质的物理性质
●熔点、沸点高 熔点最高的单质： 钨(W) 3683±20℃
●硬度大 ●密度大
硬度最大的金属：铬(Cr) 摩氏 9.0
密度最大的单质： 锇(Os ) 22.48 g· cm-3
●导电性，导热性，延展性好 ●过渡元素的单质：原子半径较小，而彼此排列紧密，未成对d电子、s电 子均参与金属键的形成，金属键较强。
23.2.2
氧化态
过渡元素常有多种氧化态 原因：由于(n－1)d与ns轨道能级相 差较小，不仅最外层s电子可作为 价电子，有时次外层部分或全部d 电子也可作为价电子。
过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族数的氧化态： 1.第一过渡系元素除钪外都可失去4s 2形成+II氧化态阳离子。 2.由于3d和4s轨道能级相近，因而可失去一个3d 电子形成+III氧化态阳离子。 3.随着原子序数的增加，氧化态先是逐渐升高，达到与其族数对应的最高氧化态（从Ti 到Mn的最高氧化态往往只在氧化物、氟化物或氯化物中遇到），随后出现低氧化态。 4.同一元素氧化态的变化是连续的。 5.第一过渡系列后半部的元素（V,Cr,Mn,Fe,Co）能出现零氧化态，它们与不带电的中 性分子配位体形成羰基配合物。
第二十三章 d 区金属(一) 第四周期d区金属
d 区元素的电子分别填充在 3d 亚层、4d 亚层和 5d 亚层上 .
1996年2月德国科学家宣布发现112号元素， 使第四过渡系的空格 终于被填满.
本章教学要求
1．了解过渡元素的价电子构型特点及其与元素通性 的关系； 2．了解单质及其重要化合物的性质。了解铬元素电 势图及其应用。
d 区金属自左至右族氧化态稳定
性下降和低氧化态稳定上升的趋势可以理
解为电子配对和核电荷逐渐增加，对
价层电子控制能力逐渐加大的结果.
Question 1
为什么 p 区元素氧化数的改变往往是不 连续的，而 d 区元素往往是连续的？
● p 区元素除了单个 p 电子首先参与成键外，还可依次拆开成
对的 p 电子，甚至 ns2 电子对，氧化数总是增加 2

23-4 钛
概述 23-4-2 钛的重要化合物
23-4-1
23-5 钒
概述 23-5-2 钒的重要化合物
23-5-1
23-6 铬
概述 23-6-2 铬的重要化合物 23-6-3 含铬废水的处理（自学）
23-6-1
23-7 锰
概述 23-7-2 锰的重要化合物
d 区元素所有这些特征不同程度上与价层 d 电子的存在 有关，因而有人将 d 区元素的化学归结为 d 电子的化学.
23-2 第一过渡系元素的基本性质
23-2-1 金属的性质 23-2-2 氧化态 23-2-3 最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸 碱性 23-2-4 氧化还原稳定性 23-2-5 配位性 23-2-6 水合离子的颜色和含氧酸根颜色（自学） 23-2-7 磁性及催化性（自学）