d区、ds区元素过渡元素电子教案
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的应用； 3．熟悉铬单质特性与制备，掌握铬(III)与铬(VI)的转变； 4．了解钼和钨的简单化合物及同多酸、杂多酸的概念； 5．掌握从软锰矿制备单质锰，锰的变价及其氧化性； 6．了解铁、钴、镍氧化还原性变化规律，掌握其氧化
物和氢氧化物性质； 7．掌握铜副族单质及其常见化合物，了解铜歧化反应； 8．掌握锌、镉、汞的单质及重要化合物。
CdS 绿色: 氧化铬绿
PbCrO4或 Pb(Cr,S)O4
尖晶石绿
Pb3O4 铬锑钛黄
(Ti,Cr,Sb)O2
α-Fe2O3 黄色氧化
铁
α-FeO(OH)
Cr2O3 (Co,Ni,Zn)2O4
2. 化合物的颜色与d-d电子跃迁
(1) 颜色的互补 (2) 无机化合物生色机理
—产生能量较低的激发态
● d-d 跃迁或 f-f 跃迁: 跃迁发生在金属离子本身，许多二价过渡元
所以Mn(II)的高自旋八面体配合物的颜色极淡， 几乎无色，大多为很淡的粉红色。
Mn(II)只有与一些强的配位体，如CN-，才能形 成低自旋的配合物，如[Mn(CN)6]4-(蓝紫色)
15.1.3 氧化态
多种氧化态
导致丰富的氧化还原行为
1. 同周期元素族氧化态稳定性变化趋势
● 较大实心圆为常见的氧化 态 ● 同同期自左至右形成族 氧化态的能力下降 ● 由 Sc 至 Cu 族氧化态的热力学稳定性趋势 ● 有人声称已制备出FeO4
d区、ds区元素
过渡元素
d，ds区元素在周期表中的 位置
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添满。
本章教学要求
1．了解 d 区元素的通性，即 d 电子化学的特征； 2．了解钛单质、TiO2、TiCl4 的性质和制备，钛合金
2.同周期元素低氧化态(+2氧化态)稳定性变化趋势
d 区金属自左至右高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核电荷逐渐增加，对价层电子控 制能力逐渐加大的结果。
d 电子组态 d1 d2 d3
d4
d5 d6 d7
wenku.baidu.com
d8
d9 d10
M2+(aq) Sc2+ Ti2+ V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+
●熔点、沸点高 熔点最高的单质： 钨(W) 3683±20℃
●硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr) 摩氏 9.0 ●密度大
密度最大的单质： 锇(Os ) 22.48 g·cm-3 ●导电性，导热性，延展性好 唯一是液体的金属 Hg
Question
随周期数的增加，为什么 s 区元素化学 活性增加，而 d 区元素却化学活性减弱？
大→小→大
同副族 增大
为什么过渡元素原子半径变化小？
对于过渡元素，最后一个电子填在内层(n-1)d轨 道上，d轨道比较疏松，屏蔽作用较差，会使吸 引ns电子的有效电荷略有增大，所以同周期过 渡元素的原子半径从左到右减小，但十分缓慢 直到铜副族前后，d轨道充满，使屏蔽作用增强， 使得半径增大。
(3) 金属单质的物理性质
和金属有机配合物 ● 参与工业催化过程和酶催化过程的能力强
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。
15.1.1 金属单质的物理性质
(1) 原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2
(2) 原子半径和电离能
总趋势: 同周期 左→右
形成有色化合物是 d 区元素的一个重要特征，最重 要的无机颜料大部分都是 d 区元素化合物。
某些重要的无机颜料 pigments
白色: 钛白
锌白
锌钡白 硫化锌
红色:
TiO2 镉红
ZnO 钼红
ZnS/BaSO4 ZnS 红铅粉 红色氧化 铁
CdS/CdSe Pb(Cr,Mo,S)O4
黄色: 镉黄
铬黄
素金属离子 M 2+ (aq)的颜色与此有关。。
锰（II）可形成配离子：中性或酸性水溶液中， 生成浅粉红色的[Mn(H2O)6]2+.
锰（II）为d5构型，决定了其大多数配合物为高 自[M旋n(的C2。O4显)3]示2-等很。浅的颜色。如[Mn(NH3)6]Cl2,
Why?
在高自旋的配合物中，d-d跃迁不仅涉及到使一 个电子从低能级跃迁到高能级，而且涉及到反 转该电子的自旋方向，这种跃迁叫做“自旋禁 阻”的跃迁。发生这种跃迁的几率很小，即对 光的吸收的几率很小，因此颜色的强度很小。
15.1 通性
15.1.1 金属单质的物理性质 15.1.2 无机颜料和化合物的颜色 15.1.3 氧化态 15.1.4 形成配位化合物 15.1.5 过渡金属与工业催化
d,ds区元素显示出许多区别于主族元素的性质
● 熔、沸点高，硬度、密度大的金属大都集中在这一区 ● 不少元素形成有颜色的化合物 ● 许多元素形成多种氧化态从而导致丰富的氧化还原行为 ● 形成配合物的能力比较强，包括形成经典的维尔纳配合物
Solution
金属元素化学活性的大小，并非全由电离能定量给
出。 例如，比较一价金属与酸溶液反应的难易，则与下
列循环有关：
△H
M(s)
M+(aq) + e–
△HI M(g)
△H1
△Hh
△H=△HI + △H1 + △Hh
M+(g) + e–
s 区元素从上到下总热效应 △H （吸热）总的来说 是变小的，这就表明它们在水溶液中变成水合离子的倾 向从上到下变大，而 d 区元素从上到下总热效应 △H （ 吸热）增大，因此它们的活性都变小。
过渡元素从上到下，核电荷增加，原子半 径并没有增加多少，相当于Z*增大，外层 电子引力增大，化学活性降低。
15.1.2 无机颜料和化合物的颜色
1.无机颜料： 不溶解于、只能以微粒状态分散
于粘合剂中的着色剂。 染料: 可溶性的着色剂，大部分为有机化合物。例如活性艳 红 X-3B ，枣红色粉末，溶于水呈蓝光红色溶液。主要 用于棉布、丝绸的染色，色光艳亮，但牢度欠佳。
稳定性增大
2 V2+(aq) + 2 H3O+(aq)
2V3+(aq) + H2(g) + 2 H2O(l)
2 Cr2+(aq) + 2 H3O+(aq) Mn2+(aq)
2 Cr3+(aq) + H2(g) + 2 H2O(l)
物和氢氧化物性质； 7．掌握铜副族单质及其常见化合物，了解铜歧化反应； 8．掌握锌、镉、汞的单质及重要化合物。
CdS 绿色: 氧化铬绿
PbCrO4或 Pb(Cr,S)O4
尖晶石绿
Pb3O4 铬锑钛黄
(Ti,Cr,Sb)O2
α-Fe2O3 黄色氧化
铁
α-FeO(OH)
Cr2O3 (Co,Ni,Zn)2O4
2. 化合物的颜色与d-d电子跃迁
(1) 颜色的互补 (2) 无机化合物生色机理
—产生能量较低的激发态
● d-d 跃迁或 f-f 跃迁: 跃迁发生在金属离子本身，许多二价过渡元
所以Mn(II)的高自旋八面体配合物的颜色极淡， 几乎无色，大多为很淡的粉红色。
Mn(II)只有与一些强的配位体，如CN-，才能形 成低自旋的配合物，如[Mn(CN)6]4-(蓝紫色)
15.1.3 氧化态
多种氧化态
导致丰富的氧化还原行为
1. 同周期元素族氧化态稳定性变化趋势
● 较大实心圆为常见的氧化 态 ● 同同期自左至右形成族 氧化态的能力下降 ● 由 Sc 至 Cu 族氧化态的热力学稳定性趋势 ● 有人声称已制备出FeO4
d区、ds区元素
过渡元素
d，ds区元素在周期表中的 位置
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添满。
本章教学要求
1．了解 d 区元素的通性，即 d 电子化学的特征； 2．了解钛单质、TiO2、TiCl4 的性质和制备，钛合金
2.同周期元素低氧化态(+2氧化态)稳定性变化趋势
d 区金属自左至右高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核电荷逐渐增加，对价层电子控 制能力逐渐加大的结果。
d 电子组态 d1 d2 d3
d4
d5 d6 d7
wenku.baidu.com
d8
d9 d10
M2+(aq) Sc2+ Ti2+ V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+
●熔点、沸点高 熔点最高的单质： 钨(W) 3683±20℃
●硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr) 摩氏 9.0 ●密度大
密度最大的单质： 锇(Os ) 22.48 g·cm-3 ●导电性，导热性，延展性好 唯一是液体的金属 Hg
Question
随周期数的增加，为什么 s 区元素化学 活性增加，而 d 区元素却化学活性减弱？
大→小→大
同副族 增大
为什么过渡元素原子半径变化小？
对于过渡元素，最后一个电子填在内层(n-1)d轨 道上，d轨道比较疏松，屏蔽作用较差，会使吸 引ns电子的有效电荷略有增大，所以同周期过 渡元素的原子半径从左到右减小，但十分缓慢 直到铜副族前后，d轨道充满，使屏蔽作用增强， 使得半径增大。
(3) 金属单质的物理性质
和金属有机配合物 ● 参与工业催化过程和酶催化过程的能力强
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。
15.1.1 金属单质的物理性质
(1) 原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2
(2) 原子半径和电离能
总趋势: 同周期 左→右
形成有色化合物是 d 区元素的一个重要特征，最重 要的无机颜料大部分都是 d 区元素化合物。
某些重要的无机颜料 pigments
白色: 钛白
锌白
锌钡白 硫化锌
红色:
TiO2 镉红
ZnO 钼红
ZnS/BaSO4 ZnS 红铅粉 红色氧化 铁
CdS/CdSe Pb(Cr,Mo,S)O4
黄色: 镉黄
铬黄
素金属离子 M 2+ (aq)的颜色与此有关。。
锰（II）可形成配离子：中性或酸性水溶液中， 生成浅粉红色的[Mn(H2O)6]2+.
锰（II）为d5构型，决定了其大多数配合物为高 自[M旋n(的C2。O4显)3]示2-等很。浅的颜色。如[Mn(NH3)6]Cl2,
Why?
在高自旋的配合物中，d-d跃迁不仅涉及到使一 个电子从低能级跃迁到高能级，而且涉及到反 转该电子的自旋方向，这种跃迁叫做“自旋禁 阻”的跃迁。发生这种跃迁的几率很小，即对 光的吸收的几率很小，因此颜色的强度很小。
15.1 通性
15.1.1 金属单质的物理性质 15.1.2 无机颜料和化合物的颜色 15.1.3 氧化态 15.1.4 形成配位化合物 15.1.5 过渡金属与工业催化
d,ds区元素显示出许多区别于主族元素的性质
● 熔、沸点高，硬度、密度大的金属大都集中在这一区 ● 不少元素形成有颜色的化合物 ● 许多元素形成多种氧化态从而导致丰富的氧化还原行为 ● 形成配合物的能力比较强，包括形成经典的维尔纳配合物
Solution
金属元素化学活性的大小，并非全由电离能定量给
出。 例如，比较一价金属与酸溶液反应的难易，则与下
列循环有关：
△H
M(s)
M+(aq) + e–
△HI M(g)
△H1
△Hh
△H=△HI + △H1 + △Hh
M+(g) + e–
s 区元素从上到下总热效应 △H （吸热）总的来说 是变小的，这就表明它们在水溶液中变成水合离子的倾 向从上到下变大，而 d 区元素从上到下总热效应 △H （ 吸热）增大，因此它们的活性都变小。
过渡元素从上到下，核电荷增加，原子半 径并没有增加多少，相当于Z*增大，外层 电子引力增大，化学活性降低。
15.1.2 无机颜料和化合物的颜色
1.无机颜料： 不溶解于、只能以微粒状态分散
于粘合剂中的着色剂。 染料: 可溶性的着色剂，大部分为有机化合物。例如活性艳 红 X-3B ，枣红色粉末，溶于水呈蓝光红色溶液。主要 用于棉布、丝绸的染色，色光艳亮，但牢度欠佳。
稳定性增大
2 V2+(aq) + 2 H3O+(aq)
2V3+(aq) + H2(g) + 2 H2O(l)
2 Cr2+(aq) + 2 H3O+(aq) Mn2+(aq)
2 Cr3+(aq) + H2(g) + 2 H2O(l)