文档介绍：21-3 过渡金属的通性
狭义:(n-1)d1~8ns1~2 ⅢB~Ⅷ 8列
广义:(n-1)d1~10ns1~2 ⅢB~ⅡB 10列
具有部分填充d或f壳层电子的元素。
过渡元素全部为金属,其化合物颜色多、变价多、形成配合物多。与同周期碱金属或碱土金属比过渡金属密度大、硬度大、熔沸点高,因为过渡金属原子半径小、原子量大、s、d都参与成键
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3-1 过渡元素的原子半径
同族从上到下原子半径略增加
5~6
周期基本接近
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu(●-●)
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag(■-■)
La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au(▲-▲)
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同周期,自左向右,由于有效核电荷数的增加,原子半径逐渐缩小,密度增大,但d10电子有较大屏蔽作用,所以铜族前后原子半径增大,密度减小。重铂金属密度最大。
同周期,自左向右,由于单电子数增加,形成较强金属键,所以铬族[ (n-1)d5ns1, 6个单电子,单电子数最多]熔点最高,然后由于单电子数减少,自左向右熔点有规则下降。铼(3453K)和钨(3683±20K)的熔点最高。
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3-2 过渡元素的氧化态 P1049
元素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni
+2 +2 +2 +2 +2 +2 +2
+3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3
氧化态+4 +4 +4 +4 +4
+5
+6 +6 +6
+7
(划横线表示常见氧化态)
左右
氧化态先升高后降低
上
下
同族高氧化态趋向稳定
Fe +2、+3
Ru +4
Os +4、+6、+8
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1. 多种可变价态
同周期自左向右,氧化态先升高后降低
同族自上而下,高氧化态趋于稳定
2. 各氧化态在水中的稳定性
第一过渡系的稳定价态+2、+3,低氧化态较稳定,还原性强, 为负,能置换出氢气, 自左向右活泼性减弱
第二三过渡系元素活泼性较差, 一般为正,自左向右活泼性减弱,高氧化态稳定
3. 同一过渡系,最高氧化态含氧酸的标准电极电势自左向右增大,即氧化性逐渐增强。自上而下标准电极电势降低。与同周期主族元素相比标准电极电势较低。
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3-4 过渡金属及其化合物的磁性
过渡金属及其化合物一般是顺磁性物质,因为多数过渡金属有成单d电子
3-5 过渡金属离子及其化合物的颜色
d-d跃迁,禁阻,跃迁几率小,颜色浅
电荷跃迁,颜色深
3-3 过渡金属的电离势 P1047
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羰基配合物:通常金属价态较低
1. 金属与羰基成键特征:以Ni(CO)4为例
Ni(0) 3d84s2 ↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓——————
3d 4s 4p
Ni(CO)4 ↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓————————四面体
×× ×× ×× ××
sp3杂化
3-7含有金属-金属键的过渡金属化合物
纺母筛屹锌涸咕院靳女翌袖柱症比附溪淖谐裕银垢触涩筷季唆烂脐讳获桥过渡金属通论过渡金属通论
Mn(0) 3d54s2 ↑↑↑↑↑↑↓——————
3d 4s 4p
Mn2(CO)10的Mn(0) ↑↓↑↓↑↓↑——————
3d 4s 4p
d2sp3杂化
绞乌衔愉栏遗兹只晃俞涧向匡玛闰蹲汤伤葛粥蛊庆佰菲血盟矛抗术果艾痴过渡金属通论过渡金属通论
(σ1s)2
(σ1s*)2
(σ2s)2
(σ2s*)2
(π2p)4
(σ2px)2
(π2p*)0
(σ2p*)0
给予Ni的sp3杂化轨道
接受Ni的d电子
一方面,CO把一对电子填入Ni的sp3杂化轨道中形成σ键,一方面又以空的π2p*轨道接受来自Ni d轨道的电子,形成π键,从而增加配合物的稳定性,但削弱了CO内部成键,活化CO了分子。
CO的分子轨道
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2. 羰基簇合物
过渡元素能和CO形成许多羰基簇合物。
羰基簇合物中金属原子多为低氧化态并具有适宜的d轨道。
双核和多核羰基簇合物中金属原子与羰基的结合方式有:
端