4过渡金属-铜锌分族-新探究.ppt

人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 第12章 过渡元素 d 区元素的电子分别填充在 3d 亚层、4d 亚层和 5d 亚层上 。 1996年2月德国科学家宣布发现112号元素， 使第四过渡系的空格终于被添满。 过渡元素在周期表中的位置 d区元素显示出许多区别于主族元素的性质 ● 熔、沸点高，硬度、密度大的金属大都集中在这一区 ● 不少元素形成有颜色的化合物 ● 许多元素形成多种氧化态从而导致丰富的氧化还原行为 ● 形成配合物的能力比较强，包括形成经典的维尔纳配合物 和金属有机配合物 ● 参与工业催化过程和酶催化过程的能力强 d 区元素所有这些特征不同程度上与价层 d 电子的存在有关，因而有人将 d 区元素的化学归结为 d 电子的化学。 (1) 原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2 12.1.1 原子的电子层结构、半径和电离能 总趋势: 同周期 左→右 小→大 同副族 不规律 (2) 原子半径和电离能 12.1.2 氧化值 多种氧化态 导致丰富的氧化还原行为 1. 同周期元素高氧化态稳定性变化趋势 ● 较大实心圆为常见的氧化 态 d 区金属自左至右族高氧化态稳定性下降和低氧化态稳定上升的趋势可以理解为核电荷逐渐增加，对价层电子控制能力逐渐加大的结果。 2.同周期元素低氧化态(+2氧化态)稳定性变化趋势 2 V2+(aq) + 2 H3O+(aq) 2V3+(aq) + H2(g) + 2 H2O(l) 2 Cr2+(aq) + 2 H3O+(aq) 2 Cr3+(aq) + H2(g) + 2 H2O(l) Mn2+(aq) Ni和Cu(当然还有Zn)的稳定水合离子只能是二价的 d 电子组态 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 M2+(aq) Sc2+ Ti2+ V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+ 稳 定 性 增 大 ●硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr) 摩氏 9.0 ●导电性，导热性，延展性好 ●熔点、沸点高 熔点最高的单质： 钨(W) 3683±20℃ ●密度大 密度最大的单质： 锇(Os ) 22.48 g·cm-3 12.1.3金属单质的物理性质 ● d-d 跃迁或 f-f 跃迁: 跃迁发生在金属离子本身，许多二价过渡元素金属离子 M 2+ (aq)的颜色与此有关。 ● 荷移跃迁:电荷从一个原 子向另一个原子的转移 配位体—金属荷移跃迁(LMCT) 金属—配位体荷移跃迁(MLCT) SnI4 是黄色晶体，是由于I-1的外层电子吸收能 量向Sn4+迁移引起的相当于 Sn 4+ 暂时还原。 12.1.4 水合离子的颜色 12.1.5 形成配位化合物 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CoCl3·6NH3 该化合物的发现促进了化学家对类似体系进行研究的极大兴趣，并最终导致维尔纳配位学说的建立。 维尔纳 (1866—1919 ) ● 几种产量最大、又涉及催化过程的无机化学产品的生 产没有例外地使用 d 区金属催化剂； ● d 区元素较高的催化活性椐认为与电子容易失去、容 易得到、或容易由一种能级迁移至另一能级的事实有 关；例如，V2O5催化 SO2 氧化的反 应，可能涉及到 V(+5) 与 V(+4) 氧 化态之间的转换： 1/2 O2 + 2 V(Ⅳ) = O 2- + 2 V(Ⅴ) +) SO2 + 2 V(Ⅴ) + O 2- = 2 V(Ⅳ) + SO3 1/2