《【PPT课件】过渡元素》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【PPT课件】过渡元素（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第9章 过渡元素,基本要求,1、掌握过渡元素通性。 2、掌握+3、+6氧化值铬的氧化物的水合物的酸碱性；Cr（）的还原性；Cr（）的氧化性；铬酸盐和重铬酸盐的相互转变。 3、掌握锰的多种氧化值的氧化物及其水合物的酸碱性，氧化还原性；介质对KMnO4还原产物的影响。 4、掌握铁、钴、镍重要化合物的性质。 5、掌握铜、银、锌、镉、汞的氧化物及氢氧化物以及铜、银、锌、汞盐的性质。 6、掌握Cu（）与Cu（）、Hg（）与Hg（）的转化。 7、掌握铜、银、锌、汞重要配合物的性质。,9.1 过渡元素概述,d 区：(n-1)d1-10ns1-2,f 区：(n-2)f1-14 (n-1)d0-2ns2,第一
2、过渡系,第二过渡系,第三过渡系,按电子层结构划分,按周期划分,钇和镧系又称为希土元素,锕系全部是放射性元素,过渡元素概述,一、过渡元素概述 （一）过渡元素原子的特征 同一周期元素价电子一般依次填充在次外层的d轨道上，最外层只有12个电子（Pd例外），其价层电子构型为(n-1)d110ns12。,9.1.1 过渡元素原子的特征,元素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn价电子构型 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2,元素 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd A
3、g Cd价电子构型 4d15s2 4d25s2 4d45s1 4d55s1 4d65s1 4d75s1 4d85s1 4d105s0 4d105s1 4d105s2,元素 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 价电子构型 5d16s2 5d26s2 5d35s2 5d46s2 5d56s2 5d66s2 5d76s2 5d96s1 5d106s1 5d106s2,第一过渡系元素：只有 24Cr、29Cu的s价电子为4s1，其余的均为4s2。,第二过渡系：只有39Y、40Zr、48Cd的s价电子为5s2和46Pd最后的s价电子为5s0外，其余的均为5s1,第三过渡系元素：只有
4、最后的元素 78Pt、 Au的s价电子为6s1，其余的均为6s2。,电子构型,与同周期主族元素比较，过渡元素的原子半径一般比较小。从左到右随原子序数的增加，原子半径慢慢减小（有效核电荷增加），在IB前后又稍增大，因Cu副族前后d亚层接近或达全充满状态，屏蔽作用增大，所以半径稍增大。 同一族元素从上到下，原子半径增大（电子层增加的影响大于有效核电荷的影响），但第五、六周期（B除外），同族元素原子半径接近，这是由于La系收缩的影响，从而导致第二、三过渡系同族元素在性质上的差异，比第一和第二过渡系相应的元素要小。,同族元素比较，第五、六周期元素的原子或离子半径极为相近( 镧系收缩的结果)。,所以第五
5、和第六周期的同副族元素及其化合物，性质相似，结构相似，以至给分离工作带来了困难。,同周期元素比较，从左到右，原子或离子半径一般变小，但变化幅度很小，还出现个别反常现象,过渡元素的原子和离子半径,（二）单质的物理性质 由于过渡元素最外层一般为12个电子，容易失去，所以它们的单质均为金属，单质的外观多为银白色或灰白色，有光泽。,密度大 熔点高 硬度大 机械性能强电和热的较好导体,除钪和钛，都是重金属，密度最大的是铂系元素，如Os为22.57，Ir为22.42，Pt为21.45熔点最高的金属是W（3683K）硬度最大的金属是Cr,、d区元素中以B族元素的化学性质最活泼。能与空气、水、稀酸等反应。,、
6、第一过渡系元素比较活泼，除V外，均能与稀酸反应置换出氢。,、第二、第三过渡系元素不活泼(B族例外) 均不能与稀酸反应，W和Pt不与浓硝酸反应，但溶于王水，Nd、Ta、Ru、Rh、Os、Ir等不与王水反应。,（三）金属活泼性 同族元素从上到下（除B外）活泼性减弱，原因：有效核电荷增加较多，而原子半径增加不多，使电离能和升华焓增加显著，使失电子能力减弱，活泼性成弱。第二、三过渡系元素的单质非常稳定，一般不与强酸反应，但和浓碱或熔碱可反应，生成相应的含氧酸盐。,(四)氧化数 （1）有多种氧化数 （2）同周期变化趋势：从左到右由“低高低”，这是因(n-1)d5半满后d电子作为价电子趋势变弱； （3）同
7、族变化趋势：从上到下，高氧化数化合物更趋稳定 ；同族最高价B-B、B与族数相同， 只有两种元素达+8，IB特别。 （4）同一元素不同氧化数，相邻两氧化数间隔为1，即连续变化，这与p区跳跃式变化不同。 （5）许多过渡金属还能形成更低的氧化数。,过渡元素的氧化数,一、 B-B、B最高氧化数等于所属族数。,二、同一元素的可变氧化态中，一般高价氧化态较稳定。,三、同族元素比较，由上到下，高价态趋于稳定,（六）离子的颜色,过渡元素的水合离子大部分都有一定的颜色，这主要是因为此时过渡元素离子的d轨道未填满电子，可能在吸收不同波长可见光d电子跃迁显示出互补可见光的颜色出来。电子的跃迁能级一般在可见光的范围：
8、水合离子 Ti3+ V2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+ 颜 色 紫红 紫 绿 蓝紫 肉色 浅绿 浅紫 粉红 绿,. d轨道有电子，但未被填满电子；. 吸收光范围在可见光区。所以，d0，d10离子的配合物应是无色的。,配合离子显色的条件,（七）配位性 过渡元素易形成配合物，原因：过渡元素的原子或离子具有能级相近的价层电子轨道(n-1)d、ns和np，易形成杂化轨道；其中ns和np轨道可能是空的（对原子，不空），(n-1)d轨道是部分空的，可以接受配体的孤电子对；过渡元素的离子一般具有较高的电荷和较小的半径，极化力强，对配体有较强的吸收力。,（八）催化性 许
9、多过渡元素及其化合物具有独特的催化性能，催化作用表现为两方面，一是反应过程中，过渡元素可形成不稳定的配合物，这是配合物作为中间产物可起到配位催化作用；二是接触催化：过渡元素通过提供适宜的反应表面，如V2O5催化制H2SO4。（九）磁性 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，未成对电子越多，磁距越大。,三、铬族元素 B族包含Cr、Mo、W、Sg，Sg为放射性元素。Mo、W均属稀有元素。但我国蕴藏丰富，主要在江西、辽宁，W占世界储量的一半以上，属世界第一位，Mo储量属世界第二位。 Cr、Mo、W有很多很好的物理性能，W是所有金属中熔点最高的（3410），Cr是金属中硬度最大的。,E
10、A/V Cr2O72- +1.36 Cr(H2O)63+ -0.424 Cr(H2O)62+ -0.90 CrEB /V CrO42- -0.13 Cr(OH)4- 0.18 Cr(OH)2 -1.4 Cr,-0.74,-1.2,铬的元素电势图,价层电子 氧化态 Cr 3d54s1 +2,+3,+6Mo 4d55s1 +2,+3,+4,+5,+6W 5d46s2 +2,+3,+4,+5,+6,酸性溶液中，Cr()即Cr2O72- 有较强氧化性，被还原为Cr3+；Cr2+有较强还原性，可被氧化为Cr3+。在酸性溶液中，Cr3+不易被氧化，也不易被还原，较稳定。 碱性溶液中，Cr()即CrO42-
11、 氧化性很弱，相反，Cr()易被氧化为Cr()。,（二）铬的重要化合物 Cr的价层构型：3d54s1，有多种氧化数，其中以+3和+6化合物较常见。1、Cr()化合物（1）氧化物及其水合物 Cr2O3难溶难熔，化学惰性，是两性氧化物但只有酸性熔剂（如K2S2O7）和强碱共熔才反应生成盐。Cr2O3为绿色固体，是一种绿色颜料，称铬绿。,Cr2O3xH2O可用Cr()盐溶液中加入适量碱得到灰绿色胶状沉淀，即水合氧化铬，其含水量是可变的，通常称为氢氧化铬，习惯上以Cr(OH)3表示。Cr(OH)3难溶于水，是典型两性氢氧化物之一。,Cr(OH)3,Cr3+,Cr(OH)4-,OH-,H+,H+,OH-
12、,Cr2O3,H+,OH-,注意：经灼烧后的Cr2O3不溶于酸,Cr3+和Cr(OH)4-盐均易水解： Cr(H2O)63+ + H2O Cr(OH)(H2O)52+ + H3O+ 溶液呈酸性，若溶液酸性降低，水解程度变大，并会形成多核配合物（通过羟基桥）,若向上述溶液继续加入碱，可形成高分子量的可溶性聚合物，最后析出水合氧化铬（）胶状沉淀。,（2）Cr()盐,Cr()盐有CrCl36H2O、Cr2(SO4)318H2O 、KCr(SO4)2 12H2O （紫色或绿色） (紫色) （钾铬矾，兰紫色）,将含有Cr(OH)4- 水溶液加热煮沸，可完全水解为Cr2O3xH2O沉淀。,在酸性溶液中，C
13、r3+需用很强氧化剂，如S2O82-才能将其氧化： 2Cr3+3S2O82-7H2O Cr2O72-6SO42-14H+,Cr()盐,在碱性溶液中，Cr(OH)4-有强还原性，例如： 2Cr(OH)4-+3H2O2+2OH-2CrO42- +8H2O （亮绿） （黄）,（3）Cr（）的配合物 Cr（）可与H2O、Cl- 、NH3(l)、Cr2O7 - 、OH- 、CN- 、SCN-等配体形成大量单一配体配合物，还能形成多配体配合物CrCl(H2O)52+、CrBrCl(NH3)4+、CrSO4(H2O)5+等。目前已知有几千种，多数配位数为6。 Cr()的配合物大多显色。 Cr3+在液态氨中才能形成Cr(NH3)63+，在氨水溶液中将形成Cr(OH)3沉淀。 用途：Cr()化合物，主要用于鞣革中， Cr(OH)SO4碱式硫酸铬是重要的铬鞣剂。,Cr3+ 离子的价轨道,3d,4s,4p,由于Cr3+ 有2个空d轨道，因此它容易进行d2sp3杂化形成6配位数的配合物。,配离子：Cr(H2O)6Cl3 Cr(H2O)5ClCl2 Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O 颜色： 紫色 蓝绿色 绿色配离子： Cr(NH3)3(H2O)33+ Cr(NH3)63+ 颜色 ： 粉红 黄色,
