哈尔滨医科大学：《无机化学》课程教学资源（PPT课件）第十五章 d区元素（一）

第十五章d区元素（一） 第一节 过渡元素概述 第二节 钛 第三节 钒 第四节 铬、钼和钨 第五节 锰

第十五章 d区元素(一) 第一节 过渡元素概述 第二节 钛 第三节 钒 第四节 铬、钼和钨 第五节 锰

d区元素和d$区元素位于元素周期表中部，左 邻S区元素而右邻p区元素。可以把d区和ds区看 成是S区和D区间的桥梁和过渡，因此把d区元素 和d$区元素称为过渡元素。 根据过渡元素所在周期的不同，通常将过渡元 素分为下列三个过渡系： (I)第一过渡系：包括第四周期的SC、Ti、V、 Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Znl0种元素。 (2)第二过渡系：包括第五周期的Y、Zr、Nb、 Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd10种元素。 (3)第三过渡系：包括第六周期的La、Hf、Ta、 W、Re、Os、r、Pt、Au、Hg10种素。 习惯上将第一过渡系元素称为轻过渡系元素， 将第二、第三过渡系元素称为重过渡系元素

无机化学 d 区元素和 ds 区元素位于元素周期表中部，左 邻 s 区元素而右邻 p 区元素。可以把d 区和 ds 区看 成是 s 区和 p 区间的桥梁和过渡，因此把 d 区元素 和 ds 区元素称为过渡元素。 根据过渡元素所在周期的不同，通常将过渡元 素分为下列三个过渡系： (1) 第一过渡系：包括第四周期的Sc、Ti、V、 Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn 10种元素。 (2) 第二过渡系：包括第五周期的 Y、Zr、Nb、 Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd 10 种元素。 (3) 第三过渡系:包括第六周期的La、Hf、Ta、 W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg 10 种元素。 习惯上将第一过渡系元素称为轻过渡系元素， 将第二、第三过渡系元素称为重过渡系元素

第一过渡系元素的一般性质 元素 价层电 熔点℃ 沸点℃ r(M) r(M2+ Ei 子组态 氧化值 pm pm kJ.mol- Se 3d4s2 1541 2836 161 639.5 +3 Ti 3d24s2 1668 3287 145 90 664.6 +2,+3,+4 3d4s2 1917 3421 132 88 656.5 +2,+3,+4,+5 Cr 3d54s 1907 2679 125 84 659.0 +2,+3,+6 Mn 3d54s2 1244 2095 124 80 723.8 +2,+3,+4,+6,+7 Fe 3d64s2 1535 2861 124 76 765.7 +2,+3,+6 Co 3d4s2 1494 2927 125 74 764.9 +2,+3 Ni 3d84s2 1453 2884 125 72 742.5 +2,+3 Cu 3d04s 1085 2562 128 69 751.7 +1,+2 Zn 3d104s2 420 907 133 74 912.6 +2

无机化学 第一过渡系元素的一般性质 元素 价层电 子组态 熔点/℃ 沸点/℃ 氧化值 Sc 3d14s2 1541 2836 161 ─ 639.5 +3 Ti 3d24s2 1668 3287 145 90 664.6 +2,+3,+4 V 3d34s2 1917 3421 132 88 656.5 +2,+3,+4,+5 Cr 3d54s1 1907 2679 125 84 659.0 +2,+3, +6 Mn 3d54s2 1244 2095 124 80 723.8 +2,+3,+4,+6,+7 Fe 3d64s2 1535 2861 124 76 765.7 +2,+3, +6 Co 3d74s2 1494 2927 125 74 764.9 +2,+3 Ni 3d84s2 1453 2884 125 72 742.5 +2,+3 Cu 3d104s1 1085 2562 128 69 751.7 +1,+2 Zn 3d104s2 420 907 133 74 912.6 +2 (M) pm r 2+ (M ) pm r i,1 1 kJ mol E − 

第二过渡系元素的一般性质 元素 价层电 沸点℃ r(M) 以 子组态 熔点℃ 氧化值 pm kJ.mol- Y 4ds2 1552 3345 181 606.4 +3 Zr 4d25s2 1852 3577 160 642.6 +2,+3,+4 Nb 4d45s 2468 4860 143 642.3 +2,+3,+4,+5 Mo 4d55s 2622 4825 136 691.2 +2,+3,+4,+5,+6 Te 4d55s2 2157 4265 136 708.2 +4,+5,+6,+7 Ru 4d75s 2334 4150 133 707.6 +3,+4,+5,+6,+7,+ 8 Rh 4d85sl 1963 3727 135 733.7 +1,+2,+3,+4,+6 Pd 4d105s0 1555 3167 138 810.5 +1,+2,+3,+4 Ag 4d105s1 962 2164 144 737.2 +1,+2 Cd 4d105s2 321 765 149 874.0 +2

无机化学 第二过渡系元素的一般性质 元素 价层电 子组态 熔点/℃ 沸点/℃ 氧化值 Y 4d1 s 2 1552 3345 181 606.4 +3 Zr 4d25s2 1852 3577 160 642.6 +2,+3,+4 Nb 4d45s1 2468 4860 143 642.3 +2,+3,+4,+5 Mo 4d55s1 2622 4825 136 691.2 +2,+3,+4,+5,+6 Tc 4d55s2 2157 4265 136 708.2 +4,+5,+6,+7 Ru 4d75s1 2334 4150 133 707.6 +3,+4,+5,+6,+7,+ 8 Rh 4d85s1 1963 3727 135 733.7 +1,+2,+3,+4,+6 Pd 4d105s0 1555 3167 138 810.5 +1,+2,+3,+4 Ag 4d105s1 962 2164 144 737.2 +1,+2 Cd 4d105s2 321 765 149 874.0 +2 (M) pm r i,1 1 kJ mol E − 

第三过渡系元素的一般性质 元素 价层电 熔点℃沸点℃ r(M) E 子组态 氧化值 pm kJ.mol-1 Lu 5d6s2 1663 3402 173 529.7 +3 Hf 5d26s2 2227 4450 159 660.7 +2,+3,+4 Ta 5d6s2 2996 5429 143 720.3 +2,+3,+4,+5 W 5d6s2 3387 5900 137 739.3 +2,+3,+4,+5,+6 Re 5d56s2 3180 5678 137 754.7 +2,+3,+4,+5,+6,+7 Os 5d6s2 3045 5225 134 804.9 +2,+3,+4,+5,+6,+7,+8 r 5d6s2 2447 2550 136 874.7 +2,+3,+4,+5,+6 Pt 5d%6s! 1769 3824 136 836.8 +2,+4 Au 5d106sl 1064 2856 144 896.3 +1,+3 Hg 5d106s2 -39 357 160 1013.8 +1,+2

无机化学 第三过渡系元素的一般性质 元素 价层电 子组态 熔点/℃ 沸点/℃ 氧化值 Lu 5d16s2 1663 3402 173 529.7 +3 Hf 5d26s2 2227 4450 159 660.7 +2,+3,+4 Ta 5d36s2 2996 5429 143 720.3 +2,+3,+4,+5 W 5d46s2 3387 5900 137 739.3 +2,+3,+4,+5,+6 Re 5d56s2 3180 5678 137 754.7 +2,+3,+4,+5,+6,+7 Os 5d66s2 3045 5225 134 804.9 +2,+3,+4,+5,+6,+7,+8 Ir 5d76s2 2447 2550 136 874.7 +2,+3,+4,+5,+6 Pt 5d96s1 1769 3824 136 836.8 +2,+4 Au 5d106s1 1064 2856 144 896.3 +1,+3 Hg 5d106s2 -39 357 160 1013.8 +1,+2 (M) pm r i,1 1 kJ mol E − 

第一节过渡元素概述 一、过渡元素的原子半径 二、过渡元素单质的物理性质 三、过渡元素单质的化学性质 四、过渡元素的氧化值 五、过渡元素离子的颜色 六、过渡元素的生物学效应

第一节 过渡元素概述 一、过渡元素的原子半径 二、过渡元素单质的物理性质 三、过渡元素单质的化学性质 四、过渡元素的氧化值 五、过渡元素离子的颜色 六、过渡元素的生物学效应

一、过渡元素的原子半径 与同周期的第1族和第2族元素相比，过渡 元素的原子半径一般比较小。 同周期过渡元素的原子半径随着原子序数的 增加而缓慢地减小。同族过渡元素的原子半径， 除部分元素外，自上而下随原子序数的增加而增 大，但是第二过渡系元素的原子半径比第一过渡 系元素的原子半径增大得较少，而第三过渡系比 第二过渡系元素原子半径增大的程度更小，这主 要是由于镧系收缩所导致的结果

无机化学 一、过渡元素的原子半径 与同周期的第 1 族和第 2 族元素相比，过渡 元素的原子半径一般比较小。 同周期过渡元素的原子半径随着原子序数的 增加而缓慢地减小。同族过渡元素的原子半径， 除部分元素外，自上而下随原子序数的增加而增 大，但是第二过渡系元素的原子半径比第一过渡 系元素的原子半径增大得较少，而第三过渡系比 第二过渡系元素原子半径增大的程度更小，这主 要是由于镧系收缩所导致的结果

190 180 Lu 170 Zr Hg 160 Sc H 150 Ta Au Cd 1 Nb W Re Pd Os Ag 1 Mo Te. Pt Ru Rh 120 Cr Mn Fe Co Ni Cu 110 3 4 5 6 789101112 元素所属族数 过渡元素的原子半径

无机化学 过渡元素的原子半径

二、过渡元素单质的物理性质 过渡元素的单质通常是高熔点、高沸点、密度 大、导电性和导热性良好的金属。同周期元素单质 的熔点，从左到右一般是先逐渐升高，然后又缓慢 下降。产生这种现象的原因是这些金属的原子间除 了主要以金属键结合外，还可能具有部分共价键。 原子中未成对的d电子数增多，金属键的部分共价 性增强，导致这些金属单质的熔点升高。在同一族 中，第二过渡系元素的单质的熔点、沸点大多高于 第一过渡系，而第三过渡系的熔点、沸点又高于第 二过渡系（第3族除外），熔点最高的单质是钨。过 渡元素单质的硬度也有类似的变化规律，硬度最大 的金属是铬。 在过渡元素中，单质密度最大的是第8族的我， 其次是铱、铂、铼。这些金属都比室温下同体积的 水重20倍以上，是典型的重金属

无机化学 二、过渡元素单质的物理性质 过渡元素的单质通常是高熔点、高沸点、密度 大、导电性和导热性良好的金属。同周期元素单质 的熔点，从左到右一般是先逐渐升高，然后又缓慢 下降。产生这种现象的原因是这些金属的原子间除 了主要以金属键结合外，还可能具有部分共价键。 原子中未成对的 d 电子数增多，金属键的部分共价 性增强，导致这些金属单质的熔点升高。在同一族 中，第二过渡系元素的单质的熔点、沸点大多高于 第一过渡系，而第三过渡系的熔点、沸点又高于第 二过渡系(第 3 族除外)，熔点最高的单质是钨。过 渡元素单质的硬度也有类似的变化规律，硬度最大 的金属是铬。 在过渡元素中，单质密度最大的是第 8 族的锇， 其次是铱、铂、铼。这些金属都比室温下同体积的 水重 20 倍以上，是典型的重金属

3500 。一第一过渡系 ×一第二过渡系 ▲一第三过渡系 3000 2500 袋 2000 1500 1000 6 78 9·10 11 元素所属族数 过渡元素的熔点

无机化学 过渡元素的熔点