过渡金属由于具有未充满的价层d轨道

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1、过渡金属由于具有未充满的价层 d 轨道，性质与其他元素有明显差别。由于这一区很多元素的电子构型中都有不少单电子（ 锰这一族尤为突出，d5构型），较容易失去，所以这些金属都有可变 价态，有的（如铁）还有多种稳定存在的金属离子。过渡金属最高可以显 +7 （锰）、+8 （锇）氧化态，前者由于单电子的存在， 后者由于能级太高，价电子结合的较为松散。高氧化态存在于金属的 酸根或酰基中（如：VO43-钒酸根，VO22+钒酰基）。对于第一过渡系，高氧化态经常是强氧化剂，并且它们都能形成有还原性的二价金属离子。对 于二、三过渡系，由于原子 半径大、价电子能量高的原因，低氧化态很难形成，其高氧化态也没有氧化性。

2、同一族的二、三过渡系元素具有相仿的原子半 径和相同的性质，这是由于镧系收缩造成的。由于空的d轨道的存在，过渡金属很容易形成配合物。金属元素采用杂化轨道接受电子以达到16或18电子的稳定状态。当配合物需要价层 d 轨道参与杂化时， d 轨道上的电子就会发生重排，有些元素重排后可以使电子完全成对，这类物质称为反磁 性物质。相反，当价层 d 轨道不需要重排，或重排后还有单电子时，生成的配合物就是顺磁性的。反磁性的物质没有颜色，而 顺磁性的物质有颜色，其颜色因物质而异，甚至两种异构体的颜色都是不同的。一些金属离子的颜色也是有单电子的缘故。大多数过渡金属都是以氧化物或硫化物的形式存在于地壳中，只有金、银

3、等几种单质可以稳定存在。最典型的过渡金属是4-10族。铜一族能形成配合物，但由于d10构型太稳定，最高价只能达到+3。靠近主族的稀土金属没 有可变价态，也不能形成配合物。12族元素只有汞有可变价态，锌基本上就是主族金属。由于性质上的差异，有时铜、锌两族 元素并不看作是过渡金属，这时 d区元素这一概念也就缩小至 3到10族，铜锌两族合称ds区元素。 【铁元素】【元素名称】：铁【元素符号】： Fe【元素原子量】 ： 55.85【元素类型】：金属元素【化学分子式】： Fe【质子数】 ：26【中子数】 ：30【原子序数】： 26【所属周期】：4【所属族数】： VIII电子层分布】 ： 2-8-14-2

4、电离能 】： （kJ /mol）M - M+ 759.3M+ - M2+ 1561M2+- M3+2957M3+- M4+5290M4+- M5+7240M5+- M6+9600M6+- M7+12100M7+- M8+14575M8+- M9+22678M9+- M10+25290元素在太阳中的含量 :（ppm）元素在海水中的含量 :（ppm）太平洋表面 0.00001地壳中含量：（ ppm ）41000氧化态：主要 Fe+2, Fe+3其余 Fe-2, Fe-1, Fe0, Fe+1, Fe+4, Fe+5, Fe+6 原子体积 :（立方厘米 /摩尔 ）：7.1【晶体结构】 ：面心立方和体

5、心立方【名称由来】：盎格鲁-撒克逊语：iron （铁）；元素符号来自于拉丁文“ferrum”（铁）。【元素描述】：柔韧而有延展性的银白色金属。在地壳中含量第四（百万分之56300） ，在宇宙中含量第九。【元素来源】：取自铁矿。把石灰石、焦炭和铁矿石分层投入高炉，自底部鼓入高温气流，使得焦炭炽热发红，于是铁被从氧化物中还原出来，熔化成液态，从炉底流出。【分布】 铁是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的 5.1% ，居元素分布序列中的第四位，仅次于氧、硅和铝。【性状】铁是有光泽的银白色金属，硬而有延展性，熔点为 1535 C,沸点3000 C,有很强的铁磁性，并有良好的可塑性 和导热性。比热容

6、约为 0.46*1000J/KG* C 声音在其中的传播速率：（ m/S）5120纯铁密度:7.8g/cmA3编辑本段【概述】名称由来】铁，化学符号 Fe 的来源是拉丁文名称 Ferrum 。铁是一种化学元素，是最常用的金属。它是过渡金属的一种。铁的密度为7.8g/立方厘米。铁活泼，为强还原剂，化合价有 0、+2、3、6，最常见的价态是 +2 和+3。在室温下，铁可缓慢地从水中置换出氢，在500 C以上反应速度增大：铁在干燥空气中很难跟氧气反应，但在潮湿空气中很容易发生电化学腐蚀，若在酸性气体或卤素蒸气氛围中腐蚀更快。铁可以从溶液中还原金、铂、银、汞、铜或锡等离子。铁元素的分布】铁是

7、地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列中的第四位，仅次于 氧、硅和铝在自然界，游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的 铁都以化合物的状态存在。铁的主要矿石有： 赤铁矿Fe2O3, 含铁量在50%60%之间；磁铁矿Fe3O4，含铁量60%以上，有亚铁磁性，此外还有褐铁矿Fe2O3nH2O、菱铁矿FeCO3和 黄铁矿FeS2，它们的含铁量低一些，但比较容易冶炼。中国的铁矿资源非常丰富，著名的产地有湖北大冶、东北鞍山等。华北地区铁矿 主要分布在河北省宣化、迁安和邯郸、邢台地区的武安、矿山村。【铁的发现简史】铁是古代就已知的金属之一。铁矿石是地壳主要组成成分之一，铁在自然

8、界中分布极为广泛，但人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。首先是由于天然的单质状态的铁在地球上非常稀少，而且它容易氧化生锈，加上它的熔点（1812K ）又比铜（1356K）高得多，就使得它比铜难于熔炼。人类最早发现的铁是从天空落下来的陨石，陨石中含铁的百分比很高，是铁和镍、钻等 金属的混合物，在融化铁矿石的方法尚未问世，人类不可能大量获得生铁的时候，铁一直被视为一种带有神秘性的最珍贵的金 属。西亚赫梯人是最早发现和掌握炼铁技术的。我国从东周时就有炼铁，至春秋战国时代普及，是较早掌握冶铁技术的国家之一。1973 年在我国河北省出土了一件商代铁刃青铜钺，表明我国劳动人民早在3300 多年以前就认识了铁

9、，熟悉了铁的锻造性能，识别了铁与青铜在性质上的差别，把铁铸在铜兵器的刃部，加强铜的坚韧性。经科学鉴定，证明铁刃是用陨铁锻成的。随 着青铜熔炼技术的成熟，逐渐为铁的冶炼技术的发展创造了条件。我国最早人工冶炼的铁是在春秋战国之交的时期出现的。这 从江苏六合县春秋墓出土的铁条、铁丸，和河南洛阳战国早期灰坑出土的铁锛均能确定是迄今为止的我国最早的生铁工具。生 铁冶炼技术的出现，它对封建社会的作用与蒸汽机对资本主义社会的作用可以媲美。铁的发现和大规模使用，是人类发展史上的一个光辉里程碑，它把人类从石器时代、铜器时代带到了铁器时代，推动了人 类文明的发展。至今铁仍然是现代化学工业的基础，人类进步所必不可少

10、的金属材料。编辑本段【铁的形成】相对原子质量 55.847 。铁有多种同素异形体。铁是比较活泼的金属，在金属活动顺序表里排在氢的前面。常温时，铁在干 燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应，在高温时，则剧烈反应。铁在氧气中燃烧，生成Fe3O4 ，赤热的铁和水蒸气起反应也生成 Fe3O4 。铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中，生成二价铁盐，并放出氢气。在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时，表面 生成一层氧化物保护膜，使铁 “钝化”，故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。铁是一变价元素，常见价态为+2 和+3。铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子，成为+2价。与CI2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应，

11、则被氧化成 Fe3+。铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4，可以看成是FeOFe2O3，其中有1 / 3的Fe为+2价，另2/3为+3价。但FeOFe2O3不符合 Fe3O4 不与稀酸反应的性质，经光谱检验，应为 Fe(+3)Fe(+2)Fe(+3)O4 ，即铁酸铁与铁酸亚铁的复合盐。铁的 +3 价化合物较 为稳定，但有较强的氧化性，能把铜氧化成 +2价(2FeCI3+Cu=2FeCI2+CuCI2，常温下即可反应，用于刻蚀铜版)铁是一种光亮的银白色金属。密度 7.86克/厘米3。熔点1535 C，沸点2750 C。常见化合价+2和+3,有好的延展性和导 热性。也能导电。纯铁既能磁化，又可去磁

12、，且均很迅速。电离能为 7.870 电子伏特。化学性质比较活泼，是一种良好的还原 剂。若有杂质，在潮湿的空气中易锈蚀；在有酸气或卤素蒸气存在的湿空气中生锈更快。易溶于稀酸。在浓硝酸中能被钝化。 加热时均能同卤素、硫、硅、碳、磷等化合。除生成 +2 和+3 价氧化物外，还有复合氧化物 Fe3O4 (是磁性氧化物)生成。铁 是工业部门不可缺少的一种金属。铁与少量的碳制成合金 钢，磁化之后不易去磁，是优良的硬磁材料，同时也是重要的工 业材料。编辑本段【铁的化学性质】铁的化学性质之一 铁Fe，原子序数26，相对原子质量55.847。铁有多种同素异形体，如 a铁、0铁、丫铁、6铁等。铁是比较活泼的金属，

13、 在金属活动顺序表里排在氢的前面。常温时，铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应，在高温时，则剧烈反 应。铁在氧气中燃烧，生成Fe3O4，炽热的铁和水蒸气起反应也生成 Fe3O4。铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中，生成二价铁盐， 并放出氢气。在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时，表面生成一层氧化物保护膜，使铁“钝化”，故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。铁是一变价元素，常见价态为 +2 和+3。铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子，成为+2 价。与 CI2、 Br2、硝酸及热浓硫酸反应，则被氧化成 Fe3+。铁与氧气或水蒸气反应生成的 Fe3O4，可以看成是FeOFe2O3，其中有1

14、 / 3的Fe 为+2 价，另 2/3 为+3 价。铁的 +3 价化合物较为稳定。铁的化学性质之二 铁的电子构型为 (Ar)3d64s2 ，氧化态有 0、 +2、 +3、 +4、 +5、 +6。铁的化学性质活泼，为强还原剂，在室温条件下可缓慢 地从水中置换出氢，在500 C以上反应速率增高：3Fe+4H2O (g) =Fe3O4+4H2f铁在干燥空气中很难与氧发生作用，但在潮湿空气中很易腐蚀，若含有酸性气或卤素蒸气时，腐蚀更快。铁可从溶液中还 原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子，如：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu铁溶于非氧化性的酸如盐酸和稀硫酸中，形成二价铁离子并放出氢气；在冷的稀硝酸

15、中则形成二价铁离子和硝酸铵：Fe+H2SO4 =FeS04+H2f4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O铁溶于热的或较浓的硝酸中，生成硝酸铁并释放出氮的氧化物。在浓硝酸或冷的浓硫酸中，铁的表面形成一层氧化薄膜而 被钝化。铁与氯在加热时反应剧烈( 2Fe+3Cl2=2FeCl3 )。铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合。铁与氮不能直接化合，但与 氨作用，形成氮化铁 Fe2N 。铁的最重要的氧化态是 +2 和+3 。二价铁离子呈淡绿色，在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随水解程 度的增大而由黄色经橙色变到棕色。纯净的三价铁离子为淡紫色。二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合 物，如 Phen 为菲罗林，配位数通常为 6。零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁，如 Fe(CO)5 、Fe2(CO)9 、Fe3(CO)12 。羰 基铁有挥发性，蒸气剧毒。铁也有 +4、+5、+6 价态的化合物，但在水溶液中只有 +6 价的。化合物主要有两大类：亚铁Fe (II)和正铁Fe (III)化合物，亚铁化合物有氧化亚铁(FeO)、氯化亚铁(FeCI2)、硫酸亚铁 (F