《无机化学 15章ds区元素 铜族元素》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化学 15章ds区元素 铜族元素（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十五章 ds区元素1. Cu、Ag、Zn、Hg单质的主要性质2. Cu、Ag、Zn、Hg重要化合物的主要 性质基本要求 2018/6/16目 录15-1 铜族元素15-2 锌族元素2018/6/16第一节过渡元素概述第一节 过渡元素概述13-1-1 过渡元素原子特征13-1-1 过渡元素原子特征 价层电子构型为(n-1)d1 10ns1 2 345 BSc 3d14s2Y 4d15s2Lu4f145d16s2 BTi 3d24s2Zr 4d25s2Hf 4f145d26s2 BV 3d34s2Nb 4d45s1Ta 4f145d36s2 BCr 3d54s1Mo 4d55s1W 4f145d
2、46s2 BMn3d54s2Tc 4d55s2Re4f145d56s2 Fe 3d64s2Ru 4d75s1Oc4f145d66s2 Co3d74s2Rh 4d85s1Ir 4f145d76s2 Ni 3d84s2Pd4d10Pt 4f145d96s1 BCu3d104s1Ag4d105s1Au4f145d106s1 BZn3d104s2Cd4d105s2Hg4f145d106s2 (n-1)d1 10ns1 2核电荷增加，电子填充在次外层轨道上，最外层只有 个电子12 13-1-1 过渡元素原子特征13-1-1 过渡元素原子特征价层电子构型为(n-1)d1 10ns1 2 原子半径变化规律K
3、KRbCsCaCaScScTiTiV VCrCrMnMnFeFeCoCoNiNiCuCuZnZnSrYZrNbMo TcRuRhPdAgCdBaLa HfTaWReOsIr PtAuHg1. 过渡元素原子半径一般比同周期主族元素小KKRbCsCaCaScScTiTiV VCrCrMnMnFeFeCoCoNiNiCuCuZnZnSrYZrNbMo TcRuRhPdAgCdBaLa HfTaWReOsIr PtAuHg2. 同一周期元素从左到右 原子半径缓慢减小，到 铜族前后又稍增大。KKRbCsCaCaScScTiTiV VCrCrMnMnFeFeCoCoNiNiCuCuZnZnSrYZrNbM
4、o TcRuRhPdAgCdBaLa HfTaWReOsIr PtAuHg3. 同族元素从上往下原子半径 增大，但五、六周期(除B) 外由于镧系收缩使其同族元 素原子半径十分接近，导致 其元素性质相似。变化趋势：同周期 左右 增大同副族 上下 不规律d区元素的第一电离能13-1-2 单质的物理性质13-1-2 单质的物理性质多呈银白色、灰白色, 有金属光泽。除Sc、Ti为轻金属外，其它均为重 金属。 除B外，多数金属熔点、沸点高 ，硬度大。金属LiSc Ti 其它OsIrPt 密度 (gcm-3)0.5353.04.5 5 22.6122.6521.45最小最大硬度(金刚石=10) 熔点/ 沸
5、点/ 最大(高)Cr9W 3410 W 5660 最小(低)Cs0.2Cs 22.813-1-2 单质的物理性质13-1-2 单质的物理性质熔点变化示意图13-1-2 单质的物理性质13-1-2 单质的物理性质密度变化示意图13-1-3 金属活泼性13-1-3 金属活泼性 元素ScTiVCrMn E (M2+/M)/V-1.63 -1.13 -0.90 -1.18 可溶该金 属的酸各种 酸热HF HCl浓H2SO4 HNO3、HF稀HCl H2SO4稀H2SO4 HCl等 元素FeCoNiCuZn E (M2+/M)/V-0.44-0.277-0.257 0.34 -0.7626 可溶该金 属
6、的酸稀HCl H2SO4 等稀HCl 等 (缓慢)稀H2SO4 HCl等浓 H2SO4稀HCl H2SO4等Sc、Y、La 是过渡元素中最活泼金属其活泼性减弱2. 同一周期元素从左到右总趋势 E (M2+/M)增大1. 第一过渡系金属除Cu外, E (M2+/M)均为负值。3. 同族元素(除Sc分族外)自上往下金属活泼性降低BE (M2+/M)/V E (M2+/M)/V第一过渡系 Zn-0.7626Ni-0.257第二过渡系 Cd-0.403Pd+0.92第三过渡系 Hg+0.8535Pt+1.2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？金属元素化学活
7、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： M(s)M+(aq) + e HM(g)M+(g) + e H1HIHhH=HI + H1 + HhQuestion 1Solutions 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。13-1-4 氧化数13-1-4 氧化数具有多种氧化数族B BBBB BB元素 Sc TiV Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3dn3d13d23d33d53d53d63d7
8、3d83d93d10主 要 氧 化 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稳定氧化数不稳定氧化数1.从左到右, 元素最高氧化数升高, B后又降低有多种氧化态。红色为常见的氧化态具有多种氧化数族 B B B BB B B 一过渡系 Sc Ti V Cr MnFeCoNiCu Zn 氧化数+3 +3+4+4+5+3+6+2+4+6+7+2+3+2+2+1+2+2二过渡系 Y Zr NbMo Tc RuRh P dAgCd氧化数+3 +4 +5 +6 +7 +4+3+2+1 +2 三过渡系 Lu Hf Ta W R
9、eOs Ir PtAuHg 氧化数+3 +4 +5 +6 +7 +8+3+4+2+4+1+3+1+22. 从上往下, 高氧化数化合物稳定性增加有多种氧化态。红色为常见的氧化态3. 有的过渡元素可形成氧化数为0、-1、-2、-3的化合物. 如:配合物形成体氧化数 Ni(CO)40Co(CO)4-1Cr(CO)52-2Mn(CO)43-3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 2Question 2Solution d 区元素增加电子填充在 d 轨
10、道，d 与 s 轨道接近 ,d 电子可逐个地参加成键随周期性的增加，为什么主族 元素低氧化态趋于稳定，而过渡元 素高氧化态趋于稳定？主族因 “惰性电子对效应” 过渡元素是 I1 和 I2 往往是第 二、三 过渡 系列比第一 大 ， 但从 I3 开始 ，往往相反：（I1+I2）/MJ mol-1 （I3+I4）/MJ mol-1Ni 2.49 8.69Pt 2.66 6.70Question 3Solution明显地，同周期元素的溶解性从左至右降低。Question 4Solution金属的溶解性如何？E(M2+/M) / V -1.63 -1.2 -0.86 -1.17 能溶于的酸 各种酸 热
11、 HCl,HF HNO3,HF, 稀 HCl, 稀 HCl,浓H2SO4 浓 H2SO4 H2SO4 等元 素 Sc Ti V Cr Mn元 素 Fe Co Ni Cu Zn E(M2+/M) / V -0.44 -0.29 -0.25 +0.34 -0.763 能溶于的酸 稀HCl, 缓慢溶解在 稀 HCl, HNO3，热 稀 HClH2SO4 等 HCl 等酸中 H2SO4 等 浓H2SO4 H2SO4 等13-1-5 非整比化合物13-1-5 非整比化合物如 1000时 FeO的实际组成为Fe0.89O Fe0.96OFe2+Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+O2-O2-O
12、2-O2-O2-O2-O2-O2-过渡元素易形成非整比化合物13-1-6 化合物颜色13-1-6 化合物颜色元 素Sc Ti V CrMnFeCoNiCuZn M2+中d电子数-2 3 4 5 6 7 8 9 10 M(H2O)62+ 颜色-褐紫天 蓝浅 红浅 绿粉 红绿浅 蓝无元 素Sc Ti V CrMnFeCoNiCuZn M2+中d电子数01 2 3 4 5 6 7 M(H2O)63+ 颜色无 紫绿蓝 紫红浅 紫绿粉 红过渡元素形成的配离子大多有颜色d0、d10构型 的离子无色Mn () Fe() Co() Ni() Cu() Zn()水合离子过渡元素形成的配离子大多有颜色 同一中心离
13、子与不同配体形成配合物时 , 由于晶体场分裂能不同, d-d跃迁时所需 能量不同, 而显不同的颜色。配 合 物Ni(H2O)62+Ni(NH3)62+ d-d 跃迁时吸收光 波长()/nm1176925配离子颜色绿蓝13-1-6 化合物颜色13-1-7 配位催化13-1-7 配位催化 过渡元素易形成配合物过渡元素的原子或离子具有部分 空的(n-1)d, 空的ns、np轨道可接 受配体的孤对电子。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， 对配体有较强的吸引力。化学家制备成功的第一个金属配合物就是过渡元素形成的配合物CoCl36NH3该化合物的发现促进了化学家对类似体系进行研究的
14、极大兴趣，并最终导致维尔纳配位学说的建立。 维尔纳 (18661919 ) 过渡元素易形成配合物13-1-7 配位催化13-1-7 配位催化 过渡元素易形成配合物过渡元素及化合物有催化特性 催化剂反应Fe/Mo合成氨Pt/Rh氨氧化为NOV2O5SO2氧化为SO3Pd RaneyNi催化加氢13-1-7 配位催化过渡元素易形成配合物13-1-7 配位催化过渡元素易形成配合物13-1-8 磁性13-1-8 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 未成对电子，所以具有顺磁性 离子VO2+V3+Cr3+Mn2+Fe2+Co2+Ni2+Cu2+ d电子数12356789 未成对电 子数12354321磁矩 ()/B.M.1.732.833.835.924.903.872.831.73未成对d电子越多，越大第一节过渡元素概述第二节 铜族元素同周期I B I A，II B II A的比较：性质
