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1、第第14章章-1 过渡金属元素通性过渡金属元素通性过渡元素占据长周期的第过渡元素占据长周期的第过渡元素占据长周期的第过渡元素占据长周期的第4 4、5 5、6 6、7 7周期；从周期；从周期；从周期；从第第第第B B 族的钪族开始，到第族的钪族开始，到第族的钪族开始，到第族的钪族开始，到第B B 族的铜族为止，族的铜族为止，族的铜族为止，族的铜族为止，共共共共9 9个直列个直列个直列个直列3636个元素，不包括镧系和锕系元素；个元素，不包括镧系和锕系元素；个元素，不包括镧系和锕系元素；个元素，不包括镧系和锕系元素；填充填充填充填充d d电子，亦称电子，亦称电子，亦称电子，亦称d d区元素；区元素
2、；区元素；区元素；1.1.单质相似性，同一周期金属性递变不明显；单质相似性，同一周期金属性递变不明显；单质相似性，同一周期金属性递变不明显；单质相似性，同一周期金属性递变不明显；2.2.可变的氧化态，可变的氧化态，可变的氧化态，可变的氧化态，d d电子可以参与成键；电子可以参与成键；电子可以参与成键；电子可以参与成键；3.3.易形成配合物，配离子大多有颜色；易形成配合物，配离子大多有颜色；易形成配合物，配离子大多有颜色；易形成配合物，配离子大多有颜色；4.4.单质或化合物往往具有磁性和催化性；单质或化合物往往具有磁性和催化性；单质或化合物往往具有磁性和催化性；单质或化合物往往具有磁性和催化性；
3、第1页/共51页第第14章章-1 过渡金属元素通性过渡金属元素通性ScSc、TiTi、V V、CrCr、MnMn、FeFe、CoCo、NiNi、CuCu第一过渡系元素第一过渡系元素第一过渡系元素第一过渡系元素(第第第第4 4周期周期周期周期)Y Y、ZrZr、NbNb、MoMo、TcTc、RuRu、RhRh、PdPd、AgAg第二过渡系元素第二过渡系元素第二过渡系元素第二过渡系元素(第第第第5 5周期周期周期周期)LaLa、HfHf、TaTa、WW、ReRe、OsOs、Ir Ir、PtPt、AuAu第三过渡系元素第三过渡系元素第三过渡系元素第三过渡系元素(第第第第6 6周期周期周期周期)AcA
4、c、RfRf、DbDb、SgSg、BhBh、HsHs、MtMt、DsDs、RgRg第四过渡系元素第四过渡系元素第四过渡系元素第四过渡系元素(第第第第7 7周期周期周期周期)第2页/共51页第第14章章-1 过渡金属元素通性过渡金属元素通性DbDbBhBhRfRfHsHsSgSgDsDsRgRgMtMt 104 105 106 104 105 106 107 108 109 110 107 108 109 110 111111第3页/共51页第第14章章-1 过渡金属元素通性过渡金属元素通性丹麦科学家丹麦科学家丹麦科学家丹麦科学家玻尔玻尔玻尔玻尔 BhBhRfRfSgSg英国核物理学家英国核物理
5、学家英国核物理学家英国核物理学家卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福 美国核化学家美国核化学家美国核化学家美国核化学家西博格西博格西博格西博格DbDb 前苏联杜布纳前苏联杜布纳前苏联杜布纳前苏联杜布纳联合核子研究所联合核子研究所联合核子研究所联合核子研究所 1961969 91961968 81971974 41981988 8第4页/共51页第第14章章-1 过渡金属元素通性过渡金属元素通性HsHsDsDsRgRgMtMt达姆斯塔特重达姆斯塔特重达姆斯塔特重达姆斯塔特重离子研究所的离子研究所的离子研究所的离子研究所的所在地黑森州所在地黑森州所在地黑森州所在地黑森州 奥地利核物理学家奥地利核物理学家奥地利
6、核物理学家奥地利核物理学家迈特纳迈特纳迈特纳迈特纳德国达姆斯塔德国达姆斯塔德国达姆斯塔德国达姆斯塔特重离子研究特重离子研究特重离子研究特重离子研究所所在城市名所所在城市名所所在城市名所所在城市名 德国物理学家德国物理学家德国物理学家德国物理学家伦琴伦琴伦琴伦琴 1981984 41981982 21991994 41991994 4第5页/共51页教学要求：教学要求：1.1.熟悉过渡金属元素电子层结构特点与其性质变化规熟悉过渡金属元素电子层结构特点与其性质变化规熟悉过渡金属元素电子层结构特点与其性质变化规熟悉过渡金属元素电子层结构特点与其性质变化规律的关系；熟记律的关系；熟记律的关系；熟记律的
7、关系；熟记9 9个直列个直列个直列个直列3636个元素的符号和名称；个元素的符号和名称；个元素的符号和名称；个元素的符号和名称；2.2.掌握掌握掌握掌握CrCr()()()()和和和和CrCr()()()()化合物的酸碱性、氧化还原性以化合物的酸碱性、氧化还原性以化合物的酸碱性、氧化还原性以化合物的酸碱性、氧化还原性以及及及及CrCr2 2OO7 72 2-和和和和CrOCrO4 42 2-之间相互转化关系；之间相互转化关系；之间相互转化关系；之间相互转化关系；3.3.掌握掌握掌握掌握MnMn()、Mn(Mn()、Mn(Mn()和和和和Mn(Mn()重要化合物的重要化合物的重要化合物的重要化合
8、物的性质以及各价态锰之间相互转化关系；性质以及各价态锰之间相互转化关系；性质以及各价态锰之间相互转化关系；性质以及各价态锰之间相互转化关系；4.4.掌握掌握掌握掌握FeFe、CoCo、NiNi的的的的+2+2、+3+3氧化态稳定性规律以及反应氧化态稳定性规律以及反应氧化态稳定性规律以及反应氧化态稳定性规律以及反应性上的差异；熟悉它们的重要配合物；性上的差异；熟悉它们的重要配合物；性上的差异；熟悉它们的重要配合物；性上的差异；熟悉它们的重要配合物；5.5.掌握掌握掌握掌握CuCu、AgAg单质及其重要化合物、配合物性质；单质及其重要化合物、配合物性质；单质及其重要化合物、配合物性质；单质及其重要
9、化合物、配合物性质；6.6.了解了解了解了解TiTi、V V、PtPt、AuAu及其重要化合物性质；及其重要化合物性质；及其重要化合物性质；及其重要化合物性质；第第14章章-1 过渡金属元素通性过渡金属元素通性第6页/共51页教学内容：教学内容：一、一、一、一、原子的电子层结构原子的电子层结构原子的电子层结构原子的电子层结构二、二、二、二、电离能与氧化态电离能与氧化态电离能与氧化态电离能与氧化态三、三、三、三、原子半径和单质的物理性质原子半径和单质的物理性质原子半径和单质的物理性质原子半径和单质的物理性质四、四、四、四、单质的化学性质单质的化学性质单质的化学性质单质的化学性质五、五、五、五、成
10、键特征成键特征成键特征成键特征六、六、六、六、化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子颜色七、七、七、七、过渡元素的配位性和磁性过渡元素的配位性和磁性过渡元素的配位性和磁性过渡元素的配位性和磁性八、八、八、八、过渡元素的氧化还原性过渡元素的氧化还原性过渡元素的氧化还原性过渡元素的氧化还原性九、九、九、九、过渡元素的催化性过渡元素的催化性过渡元素的催化性过渡元素的催化性十、十、十、十、单质的一般制备方法单质的一般制备方法单质的一般制备方法单质的一般制备方法第第14章章-1 过渡金属元素通性过渡金属元素通性第7页/共51页一、一、原子的电子层结构
11、原子的电子层结构元素元素元素元素ScScTiTiV VCrCrMnMnFeFeCoCoNiNiCuCu价电子价电子价电子价电子层结构层结构层结构层结构3d3d1 14s4s2 23d3d2 24s4s2 23d3d3 34s4s2 23d3d5 54s4s1 13d3d5 54s4s2 23d3d6 64s4s2 23d3d7 74s4s2 23d3d8 84s4s2 23d3d10104s4s1 1元素元素元素元素Y YZrZrNbNbMoMoTcTcRuRuRhRhPdPdAgAg价电子价电子价电子价电子层结构层结构层结构层结构4d4d1 15s5s2 24d4d2 25s5s2 24d4
12、d4 45s5s1 14d4d5 55s5s1 14d4d5 55s5s2 24d4d7 75s5s1 14d4d8 85s5s1 14d4d10104d4d10105s5s1 1元素元素元素元素LaLaHfHfTaTaWWReReOsOsIrIrPtPtAuAu价电子价电子价电子价电子层结构层结构层结构层结构5d5d1 16s6s2 25d5d2 26s6s2 25d5d3 36s6s2 25d5d4 46s6s2 25d5d5 56s6s2 25d5d6 66s6s2 25d5d7 76s6s2 25d5d9 96s6s1 15d5d10106s6s1 1过渡元素原子的价电子层结构过渡元素
13、原子的价电子层结构过渡元素原子的价电子层结构过渡元素原子的价电子层结构 价电子构型为价电子构型为价电子构型为价电子构型为(n n-1)d-1)d1-10 1-10 n ns s1-2 1-2(n n 4)4)，特点：，特点：，特点：，特点：未充满的未充满的未充满的未充满的d d 和和和和s s 轨道轨道轨道轨道(Pd Pd 和和和和CuCu族族族族除外除外除外除外)，价电子构型类似，性质相似。，价电子构型类似，性质相似。，价电子构型类似，性质相似。，价电子构型类似，性质相似。第8页/共51页二、二、电离能与氧化态电离能与氧化态第一过渡系元素的电离能第一过渡系元素的电离能第一过渡系元素的电离能第
14、一过渡系元素的电离能 (kJkJ molmol-1-1)元素元素元素元素第一电离能第一电离能第一电离能第一电离能第二电离能第二电离能第二电离能第二电离能第三电离能第三电离能第三电离能第三电离能K K418.9418.93051.43051.444114411CaCa589.8589.81145.41145.44912.04912.0ScSc6316311235123523892389TiTi658658131013102652.52652.5V V650650141414142828.02828.0CrCr652.8652.81496149629872987MnMn717.4717.41509
15、.11509.132593259FeFe759.4759.4156115612957.42957.4CoCo7587581646164632323232NiNi736.7736.71753.01753.033933393CuCu7467461958195835543554第9页/共51页二、二、电离能与氧化态电离能与氧化态元素的电离能是衡量元素化学活泼性和说明元素元素的电离能是衡量元素化学活泼性和说明元素元素的电离能是衡量元素化学活泼性和说明元素元素的电离能是衡量元素化学活泼性和说明元素氧化态特征的氧化态特征的氧化态特征的氧化态特征的参数之一参数之一参数之一参数之一:1.1.过渡金属的电离能随
16、离子电荷的增加没有发生突变，过渡金属的电离能随离子电荷的增加没有发生突变，过渡金属的电离能随离子电荷的增加没有发生突变，过渡金属的电离能随离子电荷的增加没有发生突变，只是逐渐增大，只是逐渐增大，只是逐渐增大，只是逐渐增大，(n n-1)d-1)d电子与电子与电子与电子与n ns s电子能量接近，都能起电子能量接近，都能起电子能量接近，都能起电子能量接近，都能起价电子的作用，所以过渡金属表现出多种氧化态价电子的作用，所以过渡金属表现出多种氧化态价电子的作用，所以过渡金属表现出多种氧化态价电子的作用，所以过渡金属表现出多种氧化态；2.2.FeFe3+3+离子的价电子构型为半充满的离子的价电子构型为
17、半充满的离子的价电子构型为半充满的离子的价电子构型为半充满的 3d3d5 5 稳定结构，所以稳定结构，所以稳定结构，所以稳定结构，所以FeFe具有比较小的第三电离能，具有比较小的第三电离能，具有比较小的第三电离能，具有比较小的第三电离能，FeFe可直接氯化生成可直接氯化生成可直接氯化生成可直接氯化生成 FeClFeCl3 3，而，而，而，而 Fe Fe 后的后的后的后的CoCo、Ni Ni 由于第三电离能较大，直接氯化不由于第三电离能较大，直接氯化不由于第三电离能较大，直接氯化不由于第三电离能较大，直接氯化不能生成三氯化物；能生成三氯化物；能生成三氯化物；能生成三氯化物；第10页/共51页二、
18、二、电离能与氧化态电离能与氧化态元素的电离能是衡量元素化学活泼性和说明元素元素的电离能是衡量元素化学活泼性和说明元素元素的电离能是衡量元素化学活泼性和说明元素元素的电离能是衡量元素化学活泼性和说明元素氧化态特征的氧化态特征的氧化态特征的氧化态特征的参数之一参数之一参数之一参数之一:3.3.CuCu的第二电离能在第一过渡系元素里最大，所以的第二电离能在第一过渡系元素里最大，所以的第二电离能在第一过渡系元素里最大，所以的第二电离能在第一过渡系元素里最大，所以 CuCu+(d(d10 10 全充满全充满全充满全充满)离子比其他过渡金属的一价离子都稳定。离子比其他过渡金属的一价离子都稳定。离子比其他过
19、渡金属的一价离子都稳定。离子比其他过渡金属的一价离子都稳定。CuCu2+2+和和和和 NiNi2+2+难于被氧化成三价，因为它们的第三电离难于被氧化成三价，因为它们的第三电离难于被氧化成三价，因为它们的第三电离难于被氧化成三价，因为它们的第三电离能最高；能最高；能最高；能最高；水溶液中离子的氧化还原性与离子存在形式有关：水溶液中离子的氧化还原性与离子存在形式有关：水溶液中离子的氧化还原性与离子存在形式有关：水溶液中离子的氧化还原性与离子存在形式有关：例如例如例如例如CoCo3+3+在水溶液中不稳定，很容易被还原成在水溶液中不稳定，很容易被还原成在水溶液中不稳定，很容易被还原成在水溶液中不稳定，
20、很容易被还原成CoCo2+2+离子，但离子，但离子，但离子，但 Co(NHCo(NH3 3)6 6 3+3+配离子在水溶液中却相当稳定，难以被还原，配离子在水溶液中却相当稳定，难以被还原，配离子在水溶液中却相当稳定，难以被还原，配离子在水溶液中却相当稳定，难以被还原，其配离子稳定化能大，因其其配离子稳定化能大，因其其配离子稳定化能大，因其其配离子稳定化能大，因其E E 降低了；降低了；降低了；降低了；第11页/共51页二、二、电离能与氧化态电离能与氧化态MnOMnO4 4-强氧化性强氧化性强氧化性强氧化性，ReOReO4 4-无氧化性，稳定无氧化性，稳定无氧化性，稳定无氧化性，稳定第12页/共
21、51页二、二、电离能与氧化态电离能与氧化态主族元素主族元素主族元素主族元素在在在在族族族族中中中中自自自自上上上上而而而而下下下下低低低低氧氧氧氧化化化化态态态态趋趋趋趋于于于于稳稳稳稳定定定定TlTl+、PbPb2+2+、BiBi3+3+稳定稳定稳定稳定第13页/共51页三、三、原子半径和单质的物理性质原子半径和单质的物理性质原子半径原子半径原子半径原子半径同一周期自左向右，原子半径依次减小，但变化缓慢。同一族自同一周期自左向右，原子半径依次减小，但变化缓慢。同一族自同一周期自左向右，原子半径依次减小，但变化缓慢。同一族自同一周期自左向右，原子半径依次减小，但变化缓慢。同一族自上而下，上而下
22、，上而下，上而下，原子半径增大，但镧系收缩使得第二、三过渡系半径十原子半径增大，但镧系收缩使得第二、三过渡系半径十原子半径增大，但镧系收缩使得第二、三过渡系半径十原子半径增大，但镧系收缩使得第二、三过渡系半径十分接近。原子半径是影响单质物理性质的主要因素之一。分接近。原子半径是影响单质物理性质的主要因素之一。分接近。原子半径是影响单质物理性质的主要因素之一。分接近。原子半径是影响单质物理性质的主要因素之一。第14页/共51页三、三、原子半径和单质的物理性质原子半径和单质的物理性质过渡元素过渡元素过渡元素过渡元素d d 轨道未填充满，对核电荷的屏蔽作用小，但有轨道未填充满，对核电荷的屏蔽作用小，
23、但有轨道未填充满，对核电荷的屏蔽作用小，但有轨道未填充满，对核电荷的屏蔽作用小，但有效核电荷依次增大，所以原子半径依次减小；到效核电荷依次增大，所以原子半径依次减小；到效核电荷依次增大，所以原子半径依次减小；到效核电荷依次增大，所以原子半径依次减小；到Cu Cu 族族族族 d d 轨道填满，全充满的轨道填满，全充满的轨道填满，全充满的轨道填满，全充满的d d1010轨道屏蔽能力较大，所以轨道屏蔽能力较大，所以轨道屏蔽能力较大，所以轨道屏蔽能力较大，所以CuCu族的族的族的族的原子半径略有增大；原子半径略有增大；原子半径略有增大；原子半径略有增大；同一主族碱金属原子半径依次大，导致碱金属的密度、
24、硬同一主族碱金属原子半径依次大，导致碱金属的密度、硬同一主族碱金属原子半径依次大，导致碱金属的密度、硬同一主族碱金属原子半径依次大，导致碱金属的密度、硬度都变小，熔沸点低；过渡金属都有度都变小，熔沸点低；过渡金属都有度都变小，熔沸点低；过渡金属都有度都变小，熔沸点低；过渡金属都有较小的原子半径，较较小的原子半径，较较小的原子半径，较较小的原子半径，较大的相对原子质量，大的相对原子质量，大的相对原子质量，大的相对原子质量，s s电子和电子和电子和电子和d d电子都参加成键，故金属键电子都参加成键，故金属键电子都参加成键，故金属键电子都参加成键，故金属键强，导致强，导致强，导致强，导致密度大、硬度
25、大，熔沸点高密度大、硬度大，熔沸点高密度大、硬度大，熔沸点高密度大、硬度大，熔沸点高；原子半径变化不大原因：原子半径变化不大原因：原子半径变化不大原因：原子半径变化不大原因：原子半径对物理性质的影响：原子半径对物理性质的影响：原子半径对物理性质的影响：原子半径对物理性质的影响：第15页/共51页三、三、原子半径和单质的物理性质原子半径和单质的物理性质金属中金属中 密度最大：密度最大：密度最大：密度最大：Os Os 22.57g22.57g mLmL-1-1；熔点最高：熔点最高：熔点最高：熔点最高：WW 33803380；沸点最高：沸点最高：沸点最高：沸点最高：WW 56605660；硬度最大：
26、硬度最大：硬度最大：硬度最大：CrCr 9(9(金刚石金刚石金刚石金刚石=10=10)。过渡元素过渡元素过渡元素过渡元素单质都是金属，多数是稀有的单质都是金属，多数是稀有的单质都是金属，多数是稀有的单质都是金属，多数是稀有的四高金四高金四高金四高金属属属属(高密度、高熔点、高沸点、高硬度高密度、高熔点、高沸点、高硬度高密度、高熔点、高沸点、高硬度高密度、高熔点、高沸点、高硬度)，因此，因此，因此，因此这个区域中的元素又常被称为这个区域中的元素又常被称为这个区域中的元素又常被称为这个区域中的元素又常被称为高熔稀有金属高熔稀有金属高熔稀有金属高熔稀有金属；第16页/共51页三、三、原子半径和单质的
27、物理性质原子半径和单质的物理性质镧系收缩造成第二镧系收缩造成第二镧系收缩造成第二镧系收缩造成第二(第第第第5 5周期周期周期周期)和和和和第三第三第三第三(第第第第6 6周期周期周期周期)过渡系元素同族过渡系元素同族过渡系元素同族过渡系元素同族原子半径相近，性质相似；原子半径相近，性质相似；原子半径相近，性质相似；原子半径相近，性质相似；第17页/共51页四、四、单质的化学性质单质的化学性质第一过渡系金属第一过渡系金属第一过渡系金属第一过渡系金属E E/V在酸性溶液中的标准电极电势在酸性溶液中的标准电极电势在酸性溶液中的标准电极电势在酸性溶液中的标准电极电势E E 值逐渐升高，金属活泼性逐渐减
28、弱值逐渐升高，金属活泼性逐渐减弱值逐渐升高，金属活泼性逐渐减弱值逐渐升高，金属活泼性逐渐减弱MnMn2+2+例外，比例外，比例外，比例外，比CrCr2+2+的的的的E E 值低，因值低，因值低，因值低，因MnMn2+2+具有具有具有具有3d3d5 5的稳定的稳定的稳定的稳定电子结构电子结构电子结构电子结构，所以锰比铬活泼，所以锰比铬活泼，所以锰比铬活泼，所以锰比铬活泼；第一过渡系金属除第一过渡系金属除第一过渡系金属除第一过渡系金属除CuCu外，外，外，外，都能从非氧化性酸中置换出氢；都能从非氧化性酸中置换出氢；都能从非氧化性酸中置换出氢；都能从非氧化性酸中置换出氢；第18页/共51页四、四、单
29、质的化学性质单质的化学性质第二、三过渡系金属低氧化态的第二、三过渡系金属低氧化态的第二、三过渡系金属低氧化态的第二、三过渡系金属低氧化态的E E 一般为正值，金属活一般为正值，金属活一般为正值，金属活一般为正值，金属活泼性较差，不容易被氧化，如泼性较差，不容易被氧化，如泼性较差，不容易被氧化，如泼性较差，不容易被氧化，如RuRu、RhRh、OsOs、Ir Ir、PtPt等等等等具有耐酸性，甚至不溶于王水；这些金属活泼性的差别具有耐酸性，甚至不溶于王水；这些金属活泼性的差别具有耐酸性，甚至不溶于王水；这些金属活泼性的差别具有耐酸性，甚至不溶于王水；这些金属活泼性的差别也与它们的原子具有较大的电离
30、能和升华热有关；也与它们的原子具有较大的电离能和升华热有关；也与它们的原子具有较大的电离能和升华热有关；也与它们的原子具有较大的电离能和升华热有关；过渡金属各族过渡金属各族过渡金属各族过渡金属各族(B B族除外族除外族除外族除外)受镧系收缩的影响，在族中自受镧系收缩的影响，在族中自受镧系收缩的影响，在族中自受镧系收缩的影响，在族中自上而下，原子半径增加不大，核电荷增加较多，对外层电上而下，原子半径增加不大，核电荷增加较多，对外层电上而下，原子半径增加不大，核电荷增加较多，对外层电上而下，原子半径增加不大，核电荷增加较多，对外层电子的吸引力增强，所以在子的吸引力增强，所以在子的吸引力增强，所以在
31、子的吸引力增强，所以在同一族中自上而下，金属活泼性同一族中自上而下，金属活泼性同一族中自上而下，金属活泼性同一族中自上而下，金属活泼性递减递减递减递减，与与与与A A、A A主族金属活泼性的变化正相反；主族金属活泼性的变化正相反；主族金属活泼性的变化正相反；主族金属活泼性的变化正相反；第19页/共51页四、四、单质的化学性质单质的化学性质过渡元素各族中第过渡元素各族中第过渡元素各族中第过渡元素各族中第B B族金属最活泼，族金属最活泼，族金属最活泼，族金属最活泼，ScSc、Y Y和和和和LaLa是过渡是过渡是过渡是过渡元素中最活泼的金属，它们的元素中最活泼的金属，它们的元素中最活泼的金属，它们的
32、元素中最活泼的金属，它们的MM3+3+/MM的的的的E E 值均为较大的负值均为较大的负值均为较大的负值均为较大的负值，值，值，值，性质与碱土金属类似；性质与碱土金属类似；性质与碱土金属类似；性质与碱土金属类似；(M(M3+3+/M)M)的的的的E E /V VSc -2.08Sc -2.08Y -2.37Y -2.37La La -2.52-2.52第第第第B B族金属在空气中迅速被氧化，与水反应放出氢气，族金属在空气中迅速被氧化，与水反应放出氢气，族金属在空气中迅速被氧化，与水反应放出氢气，族金属在空气中迅速被氧化，与水反应放出氢气，能溶于酸等；能溶于酸等；能溶于酸等；能溶于酸等；d d轨
33、道上仅有轨道上仅有轨道上仅有轨道上仅有1 1个个个个d d电子，这个电子对性质影电子，这个电子对性质影电子，这个电子对性质影电子，这个电子对性质影响不大，故在族中自上而下金属活泼性递增，与其他过响不大，故在族中自上而下金属活泼性递增，与其他过响不大，故在族中自上而下金属活泼性递增，与其他过响不大，故在族中自上而下金属活泼性递增，与其他过渡金属不同。渡金属不同。渡金属不同。渡金属不同。第20页/共51页五、五、成键特征成键特征过渡元素化合物中，过渡元素化合物中，过渡元素化合物中，过渡元素化合物中，d d轨道在成键中起主要作用，轨道在成键中起主要作用，轨道在成键中起主要作用，轨道在成键中起主要作用
34、，d d电子电子电子电子参加了价键的形成；主族元素化合物中，参加了价键的形成；主族元素化合物中，参加了价键的形成；主族元素化合物中，参加了价键的形成；主族元素化合物中，p p轨道在成键中轨道在成键中轨道在成键中轨道在成键中起关键性作用，起关键性作用，起关键性作用，起关键性作用，d d轨道起次要作用；轨道起次要作用；轨道起次要作用；轨道起次要作用；过渡元素和主族元素成键特征的基本区别：过渡元素和主族元素成键特征的基本区别：过渡元素和主族元素成键特征的基本区别：过渡元素和主族元素成键特征的基本区别：4s4s4p4p3d3dCrCrCrCr3+3+Cr(HCr(H2 2O)O)6 6 3+3+CrF
35、CrF6 6 3 3 易易易易形形形形成成成成配配配配位位位位化化化化合合合合物物物物第21页/共51页五、五、成键特征成键特征配位水分子的电子对配位水分子的电子对配位水分子的电子对配位水分子的电子对3s3s3p3p3d3dAlAlAlAl3+3+Al(HAl(H2 2O)O)6 6 3+3+主主主主 族族族族 元元元元 素素素素过渡元素和主族元素成键特征的基本区别：过渡元素和主族元素成键特征的基本区别：过渡元素和主族元素成键特征的基本区别：过渡元素和主族元素成键特征的基本区别：过渡元素化合物中，过渡元素化合物中，过渡元素化合物中，过渡元素化合物中，d d轨道在成键中起主要作用，轨道在成键中起
36、主要作用，轨道在成键中起主要作用，轨道在成键中起主要作用，d d电子电子电子电子参加了价键的形成；主族元素化合物中，参加了价键的形成；主族元素化合物中，参加了价键的形成；主族元素化合物中，参加了价键的形成；主族元素化合物中，p p轨道在成键中轨道在成键中轨道在成键中轨道在成键中起关键性作用，起关键性作用，起关键性作用，起关键性作用，d d轨道起次要作用；轨道起次要作用；轨道起次要作用；轨道起次要作用；第22页/共51页六、六、化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子颜色B BB BB BB BB BSc(OH)Sc(OH)3 3弱碱性弱碱性弱碱性弱碱性Ti(OH)Ti(OH)4 4两性两性
37、两性两性HVOHVO3 3酸性酸性酸性酸性HH2 2CrOCrO4 4强酸性强酸性强酸性强酸性HMnOHMnO4 4强酸性强酸性强酸性强酸性Y(OH)Y(OH)3 3中强碱中强碱中强碱中强碱Zr(OH)Zr(OH)4 4两性偏碱两性偏碱两性偏碱两性偏碱Nb(OH)Nb(OH)5 5两性两性两性两性HH2 2MoOMoO4 4弱酸性弱酸性弱酸性弱酸性HTcOHTcO4 4酸性酸性酸性酸性La(OH)La(OH)3 3强碱性强碱性强碱性强碱性Hf(OH)Hf(OH)4 4两性偏碱两性偏碱两性偏碱两性偏碱Ta(OH)Ta(OH)5 5两性两性两性两性HH2 2WOWO4 4弱酸性弱酸性弱酸性弱酸性H
38、ReOHReO4 4弱酸性弱酸性弱酸性弱酸性过渡元素最高氧化态氧化物水合物的酸碱性过渡元素最高氧化态氧化物水合物的酸碱性过渡元素最高氧化态氧化物水合物的酸碱性过渡元素最高氧化态氧化物水合物的酸碱性 碱性减弱，酸性增强碱性减弱，酸性增强碱性减弱，酸性增强碱性减弱，酸性增强酸酸酸酸 性性性性 增增增增 强强强强第23页/共51页六、六、化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子颜色过渡元素最高氧化态的离子半径过渡元素最高氧化态的离子半径过渡元素最高氧化态的离子半径过渡元素最高氧化态的离子半径第第第第4 4 周期周期周期周期元素元素元素元素 ScSc3+3+TiTi4+4+V V5+5+CrCr6
39、+6+MnMn7+7+半径半径半径半径81816868595952524646第第第第5 5 周期周期周期周期元素元素元素元素Y Y3+3+ZrZr4+4+NbNb5+5+MoMo6+6+TcTc7+7+半径半径半径半径9393808070706262第第第第6 6 周期周期周期周期元素元素元素元素 LaLa3+3+HfHf4+4+TaTa5+5+WW6+6+ReRe7+7+半径半径半径半径1061068181707067675656离子半径减小，故酸性增强离子半径减小，故酸性增强离子半径减小，故酸性增强离子半径减小，故酸性增强离离离离子子子子半半半半径径径径减减减减小小小小酸酸酸酸性性性性增
40、增增增强强强强第24页/共51页六、六、化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子颜色锰各种氧化态氧化物的酸碱性锰各种氧化态氧化物的酸碱性锰各种氧化态氧化物的酸碱性锰各种氧化态氧化物的酸碱性氧化态降低，离子半径增大氧化态降低，离子半径增大氧化态降低，离子半径增大氧化态降低，离子半径增大氧化态氧化态氧化态氧化态+7+7+6+6+4+4+3+3+2+2氧化物氧化物氧化物氧化物MnMn2 2OO7 7MnOMnO3 3MnOMnO2 2MnMn2 2OO3 3MnOMnO酸碱性酸碱性酸碱性酸碱性 强酸性强酸性强酸性强酸性酸性酸性酸性酸性两性两性两性两性弱碱性弱碱性弱碱性弱碱性碱性碱性碱性碱性同一元
41、素在高氧化态时表现酸性较强，随着氧同一元素在高氧化态时表现酸性较强，随着氧同一元素在高氧化态时表现酸性较强，随着氧同一元素在高氧化态时表现酸性较强，随着氧化态的降低，酸性减弱，碱性增强。化态的降低，酸性减弱，碱性增强。化态的降低，酸性减弱，碱性增强。化态的降低，酸性减弱，碱性增强。酸性减弱，碱性增强酸性减弱，碱性增强酸性减弱，碱性增强酸性减弱，碱性增强第25页/共51页六、六、化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子颜色过渡金属离子的颜色与离子具有过渡金属离子的颜色与离子具有过渡金属离子的颜色与离子具有过渡金属离子的颜色与离子具有不规则的不规则的不规则的不规则的9-179-17电子层结电子
42、层结电子层结电子层结构构构构有关，有关，有关，有关，(n n-1)d-1)d 轨道中成单的轨道中成单的轨道中成单的轨道中成单的d d 电子在可见光激发下，电子在可见光激发下，电子在可见光激发下，电子在可见光激发下，在未充满的在未充满的在未充满的在未充满的d d 轨道间发生轨道间发生轨道间发生轨道间发生d-d d-d 跃迁，跃迁，跃迁，跃迁，选择性吸收可见光，选择性吸收可见光，选择性吸收可见光，选择性吸收可见光，使配离子显示其互补色；使配离子显示其互补色；使配离子显示其互补色；使配离子显示其互补色；区别过渡金属离子与区别过渡金属离子与区别过渡金属离子与区别过渡金属离子与s s区金属离子的重要特征
43、：区金属离子的重要特征：区金属离子的重要特征：区金属离子的重要特征：过渡金属过渡金属过渡金属过渡金属低氧化态化合物离子在化合物或水溶液中呈低氧化态化合物离子在化合物或水溶液中呈低氧化态化合物离子在化合物或水溶液中呈低氧化态化合物离子在化合物或水溶液中呈现一定的颜色，现一定的颜色，现一定的颜色，现一定的颜色，而而而而s s区金属区金属区金属区金属离子是无色的；离子是无色的；离子是无色的；离子是无色的；发生发生发生发生d-d d-d 跃迁的同时也可能伴随有电子由负离子向正离跃迁的同时也可能伴随有电子由负离子向正离跃迁的同时也可能伴随有电子由负离子向正离跃迁的同时也可能伴随有电子由负离子向正离子迁移
44、的子迁移的子迁移的子迁移的电荷跃迁电荷跃迁电荷跃迁电荷跃迁，共价化合物易发生电荷跃迁。，共价化合物易发生电荷跃迁。，共价化合物易发生电荷跃迁。，共价化合物易发生电荷跃迁。第26页/共51页六、六、化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子颜色d-d d-d 跃迁跃迁跃迁跃迁d d轨道在八面体场中的分裂轨道在八面体场中的分裂轨道在八面体场中的分裂轨道在八面体场中的分裂第27页/共51页六、六、化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子颜色发生电荷跃迁的化合物，主要是阴离子或配体上电子移发生电荷跃迁的化合物，主要是阴离子或配体上电子移发生电荷跃迁的化合物，主要是阴离子或配体上电子移发生电荷跃迁
45、的化合物，主要是阴离子或配体上电子移向金属离子，例如向金属离子，例如向金属离子，例如向金属离子，例如MnMn7+7+为为为为3d3d0 0结构，不存在结构，不存在结构，不存在结构，不存在d-d d-d 跃迁，但跃迁，但跃迁，但跃迁，但MnOMnO4 4 的紫色是由于的紫色是由于的紫色是由于的紫色是由于OO22 MnMn7+7+电荷跃迁产生的电荷跃迁产生的电荷跃迁产生的电荷跃迁产生的。见教材下一章见教材下一章见教材下一章见教材下一章p748p748，电荷转移吸收光谱。，电荷转移吸收光谱。，电荷转移吸收光谱。，电荷转移吸收光谱。第28页/共51页六、六、化合物的酸碱性和离子颜色化合物的酸碱性和离子
46、颜色某些具有某些具有某些具有某些具有3d3d 0 0电子结构的过渡金属化合物或含氧酸根离子有电子结构的过渡金属化合物或含氧酸根离子有电子结构的过渡金属化合物或含氧酸根离子有电子结构的过渡金属化合物或含氧酸根离子有特征颜色，如特征颜色，如特征颜色，如特征颜色，如黄色的黄色的黄色的黄色的CrOCrO4 42 2-，紫色的紫色的紫色的紫色的MnOMnO4 4-；具有具有具有具有3d3d1010电电电电子结构的铜族化合物子结构的铜族化合物子结构的铜族化合物子结构的铜族化合物 AgBr AgBr 为浅黄色，为浅黄色，为浅黄色，为浅黄色，AgIAgI为黄色；均是为黄色；均是为黄色；均是为黄色；均是电电电电
47、荷跃迁荷跃迁荷跃迁荷跃迁引起的。引起的。引起的。引起的。第一过渡系元素低氧化态水合离子的颜色与第一过渡系元素低氧化态水合离子的颜色与第一过渡系元素低氧化态水合离子的颜色与第一过渡系元素低氧化态水合离子的颜色与d d电子数的关系电子数的关系电子数的关系电子数的关系第29页/共51页七、七、过渡元素的配位性和磁性过渡元素的配位性和磁性过渡元素的过渡元素的过渡元素的过渡元素的离子有较高的电荷，较小的半径，拥有离子有较高的电荷，较小的半径，拥有离子有较高的电荷，较小的半径，拥有离子有较高的电荷，较小的半径，拥有(n n-1)d-1)d、n ns s、n np p共共共共9 9个价电子轨道，这些轨道能量
48、相个价电子轨道，这些轨道能量相个价电子轨道，这些轨道能量相个价电子轨道，这些轨道能量相近，因此易形成稳定的近，因此易形成稳定的近，因此易形成稳定的近，因此易形成稳定的配位化合物配位化合物配位化合物配位化合物，这是过渡元素，这是过渡元素，这是过渡元素，这是过渡元素生成化合物的一个最大特点。生成化合物的一个最大特点。生成化合物的一个最大特点。生成化合物的一个最大特点。过渡金属及其化合物一般都具有顺磁性，因为它们过渡金属及其化合物一般都具有顺磁性，因为它们过渡金属及其化合物一般都具有顺磁性，因为它们过渡金属及其化合物一般都具有顺磁性，因为它们有未充满的有未充满的有未充满的有未充满的d d电子层，有成
49、单的电子层，有成单的电子层，有成单的电子层，有成单的d d电子，成单电子，成单电子，成单电子，成单d d电子电子电子电子的自旋决定了过渡金属及其化合物的的自旋决定了过渡金属及其化合物的的自旋决定了过渡金属及其化合物的的自旋决定了过渡金属及其化合物的磁性磁性磁性磁性。第30页/共51页七、七、过渡元素的配位性和磁性过渡元素的配位性和磁性顺磁性物质顺磁性物质顺磁性物质顺磁性物质物质中正反自旋电子物质中正反自旋电子物质中正反自旋电子物质中正反自旋电子数不相等，物质能微数不相等，物质能微数不相等，物质能微数不相等，物质能微弱地被磁场所吸引，弱地被磁场所吸引，弱地被磁场所吸引，弱地被磁场所吸引，能将外加
50、磁场的磁力能将外加磁场的磁力能将外加磁场的磁力能将外加磁场的磁力线吸入并使磁力线穿线吸入并使磁力线穿线吸入并使磁力线穿线吸入并使磁力线穿过，这样的物质叫顺过，这样的物质叫顺过，这样的物质叫顺过，这样的物质叫顺磁性物质。磁性物质。磁性物质。磁性物质。第31页/共51页七、七、过渡元素的配位性和磁性过渡元素的配位性和磁性反磁性物质反磁性物质反磁性物质反磁性物质物质中所有电子都已成物质中所有电子都已成物质中所有电子都已成物质中所有电子都已成对，电子自旋产生的磁对，电子自旋产生的磁对，电子自旋产生的磁对，电子自旋产生的磁效应互相抵消了，在外效应互相抵消了，在外效应互相抵消了，在外效应互相抵消了，在外加