大学无机化学d区元素介绍

★.V2O5为砖红色粉末，无味、有毒，微溶，生产硫酸的催化剂。
V2O5制法：2NH4VO3 = 2NH3(g) +V2O5 + H2O(g)
•V2O5在冷碱液中生成正钒酸, 在热碱液中生成偏钒酸：
V2O5 + 6OH- = 2VO43- + 3H2O
V2O5 + 2OH- = 2VO3- + H2O
对可见光产生选择性的吸收、反射、透射、折射、散
射的结果。在可见光范围，波长等于400~730nm，
若选择性地吸收部分可见光后，它就会呈现出互补的
可见光部分的颜色。
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d-d跃迁与物质的颜色*： 在配位体场的影响下，过渡金属离子的d轨道会发
生分裂，原来能量相同的5个d轨道会分裂成能量不 同的两组或两组以上的轨道，其能量差一般相当于 可见光的能量。
12.2.3（2）钒的化学性质
•价电子层结构3d34s2，主要氧化态+5，也能形成氧化态为 +4，+3，+2的化合物。化学性质相当复杂。
VO2+ 1.0 VO2+ 0.36 V3+
-0.25
-0.25
V2+ -1.2 V
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12.2.3（3）钒的氧化物(V2O5)
•酸碱性: VO碱性，V2O3碱性(弱酸性)，VO2两性，V2O5酸性（弱碱性）
2Ti+6HCl = 2TiCl3+3H2(g)
•钛与硝酸反应，因表面形成一层偏钛酸而使钛钝化：
Ti + 4HNO3= H2TiO3(s) + 4NO2(g) + H2O
•钛也可溶于氢氟酸，形成配合物：
Ti + 6HF = H2[TiF6] +2H2
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12.2.2（1） TiO2
•纯的二氧化钛是白色固体，不溶于水、稀酸或碱溶液中，但 能溶于热的浓硫酸或氢氟酸中：
可溶该 稀 HCl
金属的 酸
H2SO4 等
Ti
-1.63
热 HCl HF Co
-0.282 缓慢溶解 在 HCl 等
酸中
V -1.2 (估算值) HNO3， HF 浓 H2SO4 Ni
-0.236
稀 HCl H2SO4 等
Cr -0.90
稀 HCl H2SO4
Cu +0.339
HNO3，浓 热 H2SO4
总趋势：从左至右活泼性降低
Mn
-1.百度文库8
稀 HCl H2SO4
等 Zn
-0.762
稀 HCl H2SO4
等
1. 第一过渡系的单质比第二过渡系的单质 活泼； 例：第一过渡系除Cu外均能与稀酸作用， 第二、三过渡系仅能溶于王水、 氢氟酸，而Ru,Rh,Os,Ir不溶于王水。
2. 与活泼非金属(卤素和氧)直接形成化合物。 3. 与氢形成金属型氢化物：
TiO2+ 2C +2Cl2 = TiCl4 +2CO 四氯化钛是无色液体，有剌鼻的气味，极易水解， 在潮湿的空气中由于水解而发烟——利用此反应可 制造烟幕：
•TiCl4高温氧化制备优质钛白——氩气氛保护下得Ti： TiCl4(l) +Mg = Ti +2MgCl2
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12.2.3（1） 钒
•钒在地壳中的含量比锌、铜、铅等普通元素还要多，但分 布很分散，属稀有元素。 •钒被广泛用于制造特种钢和催化剂。
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•V2O5与强酸反应（pH < 1） 得到的不是五价钒离子，而是含五价钒的钒氧离子：
V2O5 + 2H+ = 2VO2+ + H2O
•五氧化二钒具有氧化性，可以氧化盐酸：
TiO2 + H2SO4 = TiOSO4 + H2O TiO2 + 6HF = H2[TiF6] + 2H2O
•纯净的二氧化钛称为钛白，是一种优良的白色颜料，具有 折射率高、着色力强、遮盖力大、化学性能稳定等优点。 •是纳米材料应用的先锋,纳米二氧化钛具有很高的光催化活 性，有抗菌作用。
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12.2.2（2） TiCl4 •TiO2在有碳参与下，加热进行氯化，可制得四氯化钛
如：VH18，TaH0.76，LaNiH5.7 。 4. 与硼、碳、氮形成间充式化合物。
5.多种氧化态 红色为常见的氧化态
§12.2 钛 钒
12.2.1.（1）金属钛的物理性质
银白色光泽，熔点较高，密度比钢小，机 械强度大，抗腐蚀性很强。 航天、航海、军械兵器等部门不可缺少的 材料。
12.2.1 （2）钛的 化合物
在钛的化合物中，以+4氧 化态的化合物最稳定。二 氧化钛在自然界中有三种 晶型：金红石、锐钛矿和 板钛矿。其中最重要的是 金红石，天然金红石中因 含少量杂质而呈红色或橙 色。
金红石的结构
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12.2.1（3） 化学性质
•室温下金属钛较稳定，但受热时，钛可与许多非金属，如： 氧、氮、碳、卤素等反应。 •钛在室温下不能与水或稀酸反应，但可溶于浓盐酸或热的 稀盐中形成三价钛离子：
3.物理性质
(1) 熔点、沸点高
熔点最高的单质：钨(W)
(2) 硬度大 (3) 密度大
熔点： 3410℃ 沸点： 5900℃
硬度最大的金属：铬(Cr)
以金刚石为10，铬为9
密度最大的单质：锇(Os)
(4) 导电性，导热性，延展性好
22.7gcm-3
4.离子呈现多种颜色
物质显色的原因是由于可见光作用到物质上以后物质
第十六章 d区元素（一）
d区元素
（第4周期）第一过渡系元素: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni （第5周期）第二过渡系元素: Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd （第6周期）第三过渡系元素: La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt （第7周期）第四过渡系元素: Ac, (104-112,人工合成元素)
57-71
89-103
2
第十六章 d区元素（一）
§16.1 d区元素概述 §16.2 钛 钒 §16.3 铬 钼 钨 多酸型配合物 §16.4 锰 §16.5 铁 钴 镍
§16.1 d区元素概述
16.1.1 d区元素通性
1.原子的价电子层构型：
(n-1)d1-10ns1-2
2.原子半径 原子半径变化示意图（d区的特殊性）
含有d1-9电子组态的金属离子，因为轨道没有充满， d电子在吸收可见光光子的能量后，可以在不同的d 轨道之间跃迁，从而使物质显色，这种跃迁称为d-d 跃迁。
过渡金属离子显色主要是d-d跃迁和f-f跃迁引起的。
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5.化学性质
元素
Sc
E M2/M
---
V
可溶该
金属的 各种酸
酸
元素
Fe
E M2/M -0.409 V