沈阳师范大学：《无机化学》课程教学课件（讲稿）第19章 过渡元素（一）钛钒铬锰副族元素

第19章(一)过渡元素

第19章 过渡元素（一）

本章内容过渡元素通性1.2.钛、钒的重要化合物3.铬副族、锰的重要化合物本章基本要求过渡元素通性1.2.TiO2、V,Os的主要性质3.Cr(III)、Cr(VI)的氧化物、氧化物的水合物、盐的性质4.Mo、W重要化合物的主要性质5. Mn(II)、Mn(IV)、Mn(VI)、Mn(VI)重要化合物的主要性质

1. 过渡元素通性 2. TiO2、V2O5 的主要性质 3. Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的氧化物、氧化物的 水合物、盐的性质 4. Mo、W重要化合物的主要性质 5. Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)、 Mn(Ⅶ) 重要化合物的主要性质 1. 过渡元素通性 2. 钛、钒的重要化合物 3. 铬副族 、锰的重要化合物 本章内容 本章基本要求

引言19-1(n-1)d1~9ns1~2d-blocktransitionelements或f能级的元素称为过渡最后的电子填充d（ds？本书采用不含）可金元素，又称为过渡金属分为外过渡元素（d区元素）和内过渡元素（f区元素：镧系、钢系）。第一过渡系元素：第4周期的Sc到Ni；第二过渡系元素：第5周期Y到Pd；第三过渡系元素：第6周期La到PtErPrNdPmGdTbDyHoTmYbCeSmEuLu*LanthanidesTActinidesUThCfEsPaNpPuBkFmMdNoLrAmCm(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2

19-1 引 言 (n-1)d1~9ns1~2 (n-1)d10ns1~2 (n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2 最后的电子填充d（ds？本书采用不含）或f能级的元素称为过渡 元素，又称为过渡金属。 分为外过渡元素（d区元素）和内过渡元素(f区元素:镧系、锕 系）。 第一过渡系元素:第4周期的Sc到Ni; 第二过渡系元素:第5周期Y到Pd; 第三过渡系元素:第6周期La到Pt

金属准金属非金属金属的分类58717Fe、Cr、Mn及它们的合金(Fe、C合金即钢铁)黑色金属轻有色金属(4.5g.cm-3):Cu、Zn、Cd、Hg、Sn、Pb、Bi、Co、Ni等。属贵金属(10.4~22.4g.cm-3):Au、Ag、Pt、Ir、Os、有色Ru、Rh、Pd等。熔点高，化学性质稳定。金属希有金属:Li、Rb、Cs、Be、Ti、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Re、Ga、In、Tl、Ge希土和超元素等。准金属：B、Si、Se、Te、As等。性脆,热和电的不良导体,电负性较大(1.8~2.1)

金属 87 准金属 5 非金属 17 Fe、Cr、Mn及它们的合金(Fe、C合金即钢铁) 轻有色金属(4.5g.cm-3 ): Cu、Zn、Cd、Hg、 Sn、Pb、Bi、Co、Ni等。 贵金属(10.4~22.4g.cm-3 ): Au、Ag、Pt、Ir、Os、 Ru、Rh、Pd等。熔点高, 化学性质稳定。 准金属: B、Si、Se、Te、As等。性脆,热和 电的不良导体,电负性较大(1.8~2.1) 希有金属: Li、Rb、Cs、Be、Ti、Hf、V、 Nb、Ta、Mo、W、Re、Ga、In、Tl、Ge希 土和超铀元素等。 金 属 黑色 金属 有色 金属 金属的分类

化学元素在地球系统中的平均含量称为丰度通常用克拉克（clark）值表示（质量百分比元素的丰度或原子百分比）。KTiAlFeNaMgCa含量最多的金属元素%2.52.58.051.870.464.652.96除Au、Ag等以单质存在外，其余的以化合态存在形式存在，化合态中最主要的是氧化物（在周期表左则）及含氧酸盐和硫化物（周期表右侧）两类中国金属矿藏最丰富的是U、W、Sn、Mo希土、Ti、Sb、Hg、Pb、Zn、Fe、Au、Ag、Mg等。其次是Cu、Al、Mn等

化学元素在地球系统中的平均含量称为丰度 通常用克拉克（clark）值表示（质量百分比 或原子百分比）。 Al Fe Ca Na K Mg Ti % 8.05 4.65 2.96 2.5 2.5 1.87 0.46 除Au、Ag等以单质存在外，其余的以化合态 存在，化合态中最主要的是氧化物（在周期表左 侧）及含氧酸盐和硫化物（周期表右侧）两类 中国金属矿藏最丰富的是U、W、Sn、Mo、 希土、Ti、Sb、Hg、Pb、Zn、Fe、Au、Ag、 Mg等。其次是Cu、Al、Mn等。 元素的丰度 含量最多的 金属元素 存在形式

19-2过渡元素的基本性质1.共性口均为金属，硬度较大，熔点和沸点较高(3高)；有良好的导热、导电性，易生成合金。口还原能力较强口大多有多种氧化态，水合离子和酸根离子常呈一定的颜色口具有部分填充的电子层，能形成一些顺磁性化合物口原子或离子形成配合物的倾向较大。因为有空的价轨道，与配位原子形成配键；又有富裕的d电子，可与配体的元*反键轨道或nd空轨道形成反馈π键

均为金属,硬度较大,熔点和沸点较高(3高)；有良好 的导热、导电性，易生成合金。 还原能力较强 大多有多种氧化态，水合离子和酸根离子常呈一 定的颜色 19-2 过渡元素的基本性质 具有部分填充的电子层，能形成一些顺磁性化合物 原子或离子形成配合物的倾向较大。因为有空的价 轨道，与配位原子形成σ配键；又有富裕的d电子，可与配 体的π*反键轨道或nd空轨道形成反馈π键。 1.共性

2、过渡元素原子的电子构型口具有部分填充的d壳层电子（Pd例外）口价电子构型（n-1)d1~9nsl~2(Pd (n-1)d10ns°)口（n-1)d、ns能级交错、能量差值小，因此d电子成键能力强

具有部分填充的d壳层电子（Pd例外） 2、过渡元素原子的电子构型  价电子构型 (n-1)d1~9ns1~2 （Pd (n-1)d10ns0）  (n-1) d、ns 能级交错、能量差值小，因此d电子 成键能力强

具有多种氧化数3.氧化数族VIIVBVIBVIBIIIBIVBIBIIBV元素ScTiNiCrMnFeCoZnCu3d103d33d63dl3d23d5Bd5Bd7B3d83dn3d9+2+2+2+2+2+2+2+1主要氧化数+3+3+3+3+2+3+3+3+3+4+4+4+5+2氧化态几乎为所有过+6+6稳定氧化数+7渡元素的特征氧化态1.从左到右，元素最高氧化数升高，VIB后又降低：元素最高氧化数一般与族号相同，但VI、IB例外。2.从上往下，高氧化数化合物稳定性增加，低氧化数化合物相反（与p区金属的情性电子对效应相反）

3.氧化数 具有多种氧化数 族 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB 元素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3dn 3d1 3d2 3d3 3d5 3d5 3d6 3d7 3d8 3d9 3d10 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 1. 从左到右, 元素最高氧化数升高, ⅦB后又降低;元素最高氧化 数一般与族号相同，但Ⅷ、ⅠB例外。 2. 从上往下, 高氧化数化合物稳定性增加，低氧化数化合物相反 （与p区金属的惰性电子对效应相反 ）。 +2氧化态几乎为所有过 渡元素的特征氧化态

4.金属半径和离子半径0.21.同一周期元素从左Istseries (3d)2nd sehes (4)到右金属半径缓慢Ardsecies(Sd)(a)perooScTaNHW减小，到铜族前后0.15ReMoOsTi1R1又稍增大CrMnFNC0.1Atomic.umber2.同族元素从上往下半径增大，但五、六周期（除IIB外）同族元素金属或离子半径十分接近。镧系收缩镧系元素随核电荷增加，半径缓慢下降现象镧系收缩>五、六周期(除IIIB外)同族半径十分接近，性质极为相似>第六周期的过渡元素非常致密，密度大

2. 同族元素从上往下半径增大，但五、六周期(除ⅢB外)同族 元素金属或离子半径十分接近。 ——镧系收缩 镧系元素随核电荷增加，半径缓慢下降现象 1. 同一周期元素从左 到右金属半径缓慢 减小，到铜族前后 又稍增大 4.金属半径和离子半径 镧系收缩——  五、六周期(除ⅢB外)同族半径十分接近，性质极为相似  第六周期的过渡元素非常致密，密度大

5.单质的性质物理性质最外层s电子和次外层d电子都可参与成键，键强度增加除和钛5，都是重金属密度大密度最大的是铂系元素Os22.54g.cm3熔点高熔点最高5W-3683KHg-234K硬度大硬度最大Cr-9 Na-0.4机械性能强延展性最好Au，Pt电和热的导体导电Ag-Cu-Au过渡元素具有优良的机械加工性，彼此间以及与非过渡金属组成具有多种特性的合金，在工程材料方面有着广泛的应用钛合金耐腐蚀Vi机械性能强不锈钢

过渡元素具有优良的机械加工性，彼此间以及与非过渡金 属组成具有多种特性的合金，在工程材料方面有着广泛的应用 不锈钢 Cr Fe Ni 耐腐蚀 钛合金 机械性能强 5.单质的性质 物理性质 除钪和钛＜５外，其余的均＞５，都是重金属 密度最大的是铂系元素Os22.54 g.cm-3 熔点最高 W-3683K Hg-234K 硬度最大 Cr-9 Na-0.4 延展性最好 Au，Pt 导电Ag- Cu-Au 密度大 熔点高 硬度大 机械性能强 电和热的导体 最外层s电子和次外层d电子都可参与成键，键强度增加