无机化学-13-1 过渡元素概述-考研试题文档资料系列.ppt

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1、第一节过渡元素概述第一节过渡元素概述无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案第十三章第十三章 过渡元素过渡元素第一节第一节过渡元素概述过渡元素概述 族族 周周 期期BB钪钪分分族族BB钛钛分分族族BB钒钒分分族族BB铬铬分分族族BB锰锰分分族族BB铜铜分分族族BB锌锌分分族族 4(第一第一过渡系过渡系)Sc TiV Cr MnFe Co Ni铁系铁系Cu Zn5(第二第二过渡系过渡系)YZr Nb Mo TcRu Rh Pd轻铂组轻铂组Ag Cd6(第三第三过渡系过渡系)La-LuHf Ta W ReOs Ir Pt重铂组重铂组Au Hg7(第四第四过渡系过渡系)Ac-LrRf Db Sg

2、 BhHs Mt Uun Uuu Uub13-1-1 过渡元素原子特征过渡元素原子特征13-1-1 13-1-1 过渡元素原子特征过渡元素原子特征价层电子构型为价层电子构型为(n-1)d1 10ns1 2 四四五五六六BBSc 3d14s2Y 4d15s2Lu 4f145d16s2BBTi 3d24s2Zr 4d25s2Hf 4f145d26s2BBV 3d34s2Nb 4d45s1Ta 4f145d36s2BBCr 3d54s1Mo 4d55s1W 4f145d46s2BBMn 3d54s2Tc 4d55s2Re 4f145d56s2Fe 3d64s2Ru 4d75s1Os 4f145d66

3、s2Co 3d74s2Rh 4d85s1Ir 4f145d76s2Ni 3d84s2Pd4d10Pt 4f145d96s1BCu 3d104s1Ag 4d105s1Au 4f145d106s1BZn 3d104s2Cd 4d105s2Hg 4f145d106s2(n-1)d1 10ns1 2 核核电电荷荷增增加加，电电子子填填充充在在次次外外层层轨轨道道上上，最最外外层层只只有有 个个电电子子1 2 13-1-1 过渡元素原子特征过渡元素原子特征13-1-1 13-1-1 过渡元素原子特征过渡元素原子特征价层电子构型为价层电子构型为(n-1)d1 10ns1 2 原子半径变化规律原子半径变化规

4、律KKRbCsCaCaScScTiTiV VCrCrMnMnFeFeCoCoNiNiCuCuZnZnSrYZrNbMo TcRuRhPdAgCdBaLuHfTaWReOsIrPtAuHg1.过渡元素原子半径一般比过渡元素原子半径一般比 较小。较小。KKRbCsCaCaScScTiTiV VCrCrMnMnFeFeCoCoNiNiCuCuZnZnSrYZrNbMo TcRuRhPdAgCdBaLaHfTaWReOsIrPtAuHg2.同一周期元素从左到右原同一周期元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族子半径缓慢减小，到铜族元素又稍增大。元素又稍增大。KKRbCsCaCaScScTiTiV VCrC

5、rMnMnFeFeCoCoNiNiCuCuZnZnSrYZrNbMo TcRuRhPdAgCdBaLaHfTaWReOsIrPtAuHg3.同族元素从上往下原子半径同族元素从上往下原子半径增大，但五、六周期增大，但五、六周期(除除B)外由于镧系收缩使其外由于镧系收缩使其同族元素原子半径十分接近，同族元素原子半径十分接近，导致其元素性质相似。导致其元素性质相似。13-1-2 单质的物理性质单质的物理性质13-1-2 13-1-2 单质的物理性质单质的物理性质多呈银白色多呈银白色、灰白色，有金属光泽灰白色，有金属光泽除除Sc、Ti为轻金属外，其它均为重为轻金属外，其它均为重金属金属金属金属LiSc

6、 Ti 其它其它OsIrIrPt密度密度gcm-30.535 3.0 4.5 5 22.61 22.65 21.45最小最小最大最大13-1-2 13-1-2 单质的物理性质单质的物理性质多呈银白色多呈银白色、灰白色灰白色,有金属光泽有金属光泽除除Sc、Ti为轻金属外，其它均为重为轻金属外，其它均为重金属金属除除BB外，多数金属熔点、沸点高，外，多数金属熔点、沸点高，硬度大硬度大硬度硬度(金刚石金刚石=10)熔点熔点/沸点沸点/最大最大(高高)Cr9W 3410 W 5660最小最小(低低)Cs0.2Cs 22.813-1-3 金属活泼性金属活泼性13-1-3 13-1-3 金属活泼性金属活泼

7、性元素元素ScTiVCrMnE(M2+/M)/V-1.63-1.13-0.90-1.18可溶该金可溶该金属的酸属的酸各种各种酸酸热热HFHFHClHCl浓浓H H2 2SOSO4 4HNOHNO3 3、HFHF稀稀HClH H2 2SOSO4 4稀稀H H2 2SOSO4 4HClHCl等等元素元素FeCoNiCuZnE(M2+/M)/V-0.44-0.277-0.2570.34-0.7626可溶该金可溶该金属的酸属的酸稀稀HClH H2 2SOSO4 4等等稀稀HClHCl等等(缓慢缓慢)稀稀H H2 2SOSO4 4HClHCl等等浓浓H H2 2SOSO4 4稀稀HClH H2 2SOS

8、O4 4等等Sc、Y、La 是过渡元素中最活泼金属是过渡元素中最活泼金属1.第一过渡系金属除第一过渡系金属除Cu外外,E(M2+/M)均为负值均为负值 其活泼性减弱其活泼性减弱2.同一周期元素从左到右总趋势同一周期元素从左到右总趋势 E(M2+/M)增大增大,3.同族元素同族元素(除除Sc分族外分族外)自上往下自上往下 金属活泼性降低金属活泼性降低B E(M2+/M)/VE(M2+/M)/V第一过渡系第一过渡系 Zn-0.7626Ni-0.257第二过渡系第二过渡系 Cd-0.403Pd+0.92第三过渡系第三过渡系 Hg+0.8535Pt+1.213-1-4 氧化数氧化数13-1-4 13-

9、1-4 氧化数氧化数具有多种氧化数具有多种氧化数族族B BB B BB B元素元素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn3dn3d13d23d33d53d53d63d73d83d93d10主主要要氧氧化化数数+2+3+3+4+3+4+5+2+3+6+2+3+4+6+7+2+3+2+3+2+3+1+2+2稳定氧化数稳定氧化数不稳定氧化数不稳定氧化数1.从左到右从左到右,元素最高氧化数升高元素最高氧化数升高,B后又降低后又降低具有多种氧化数具有多种氧化数族族BBB BBB B一过渡系一过渡系 Sc Ti V Cr Mn FeCoNiCu Zn主要主要氧化数氧化数+3+3+4+4

10、+5+3+6+2+4+6+7+2+3+2+2+1+2+2二过渡系二过渡系 Y Zr NbMo Tc RuRhPdAg Cd主要氧化数主要氧化数+3+4+5+6+7+4+3+2+1+2三过渡系三过渡系 Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg主要氧化数主要氧化数+3+4+5+6+7+8+3+4+2+4+1+3+1+22.从上往下从上往下,高氧化数化合物稳定性增加高氧化数化合物稳定性增加3.有的过渡元素可形成氧化数有的过渡元素可形成氧化数 为为0、-1、-2、-3的化合物的化合物如如配合物配合物形成体氧化数形成体氧化数Ni(CO)40Co(CO)4-1Cr(CO)52-2Mn(CO

11、)43-313-1-5 非整比化合物非整比化合物13-1-5 13-1-5 非整比化合物非整比化合物如如 1000时时 FeO的实际组成为的实际组成为Fe0.89O Fe0.96OFe2+Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-过渡元素易形成非整比化合物过渡元素易形成非整比化合物13-1-6 化合物颜色化合物颜色13-1-6 13-1-6 化合物颜色化合物颜色元元 素素Sc Ti V CrMnFeCoNiCuZnM2+中中d电子数电子数-2 3 456 7 8 9 10M(H2O)62+颜色颜色-褐褐紫紫天天蓝蓝浅浅红红浅浅绿绿粉粉红红绿

12、绿浅浅蓝蓝无无元元 素素Sc Ti V CrMnFeCoNiCuZnM2+中中d电子数电子数01 2 345 6 7M(H2O)63+颜色颜色无无 紫紫绿绿蓝蓝紫紫红红浅浅紫紫绿绿粉粉红红过渡元素形成的配离子大多有颜色过渡元素形成的配离子大多有颜色d0、d10构型构型的离子无色的离子无色过渡元素形成的配离子大多有颜色过渡元素形成的配离子大多有颜色同一中心离子与不同配体形成配合物时同一中心离子与不同配体形成配合物时,由于晶体场分裂能不同由于晶体场分裂能不同,d-d跃迁时所需跃迁时所需能量不同能量不同,而显而显不同的颜色不同的颜色配配 合合 物物Ni(H2O)62+Ni(NH3)62+d-d 跃迁

13、时吸收光跃迁时吸收光波长波长()/nm1176925配离子颜色配离子颜色绿绿蓝蓝13-1-6 13-1-6 化合物颜色化合物颜色13-1-7 配位催化配位催化13-1-7 13-1-7 配位催化配位催化过渡元素易形成配合物过渡元素易形成配合物过渡元素的原子或离子具有部分过渡元素的原子或离子具有部分空的空的(n-1)d，空的，空的ns、np轨道轨道可接受配体的孤电子对可接受配体的孤电子对过渡元素及化合物有催化特性过渡元素及化合物有催化特性过渡元素的离子一般具有较高的过渡元素的离子一般具有较高的电荷、较小的半径，极化力强，电荷、较小的半径，极化力强，对配体有较强的吸引力对配体有较强的吸引力催化剂催

14、化剂反应反应Fe/Mo合成氨合成氨Pt/Rh氨氧化为氨氧化为NOV2O5SO2氧化为氧化为SO3Pd RaneyNi催化加氢催化加氢13-1-8 磁性磁性13-1-8 13-1-8 磁性磁性多数过渡元素或离子具有顺磁性多数过渡元素或离子具有顺磁性多数过渡元素的原子或离子有多数过渡元素的原子或离子有未成对电子，所以具有顺磁性未成对电子，所以具有顺磁性离子离子VOVO2+2+V V3+3+CrCr3+3+MnMn2+2+FeFe2+2+CoCo2+2+NiNi2+2+CuCu2+2+d电子数电子数12356789未成对未成对电子数电子数12354321磁矩磁矩()/B.M.1.732.833.835.924.903.872.831.73未成对未成对d电子越多，电子越多，越大越大第一节结束第一节结束无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案第十三章第十三章 过渡元素过渡元素第一节第一节结束结束