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第23章 d区金属（一）第四周期d区金属 23-1 引言 23-2 第一过渡元素的基本性质 23-3 钪（自学） 23-4 钛 23-5 钒 23-6 铬 23-7 锰 23-8 铁 钴 镍 习题 23-1 引言 23-2 第一过渡系元素的基本性质 23-2-1 金属的性质 23-2-2 氧化态 23-2-3 最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性 23-2-4 氧化还原稳定性 23-2-5 配位性 23-2-6 水合离子的颜色和含氧酸根颜色（自学） 23-2-7 磁性及催化性（自学） 23-4 钛 23-4-1 概述 23-4-2 钛的重要化合物 23-5 钒 23-5-1 概述 23-5-2 钒的重要化合物 23-6 铬 23-6-1 概述 23-6-2 铬的重要化合物 23-6-3 含铬废水的处理（自学） 23-7 锰 23-7-1 概述 23-7-2 锰的重要化合物 23-8 铁 钴 镍 23-8-1 铁系元素的基本性质 23-8-2 铁 23-8-3 钴和镍 金属的性质 第一过渡系元素电子结构的特点是都有未充满的d轨道，最外层也仅有1-2个电子，过渡元素通常指价电子层结构即：(n-1)d1-10ns1-2。 它们的(n-1)d和ns轨道能级的能量相差很小，d电子也可部分或全部作为价电子参加成键。一般由+2价直到与族数相同的氧化态(VIII例外)。 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属接近。同族元素的活泼性从上到下依次减弱。 氧化态 过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族数的氧化态。 1.第一过渡系元素除钪外都可失去4s 2形成+II氧化态阳离子。 2.由于3d和4s轨道能级相近，因而可失去一个3d 电子形成+III氧化态阳离子。 3.随着原子序数的增加，氧化态先是逐渐升高，达到与其族数对应的最高氧化态，从Ti到Mn的最高氧化态往往只在氧化物、氟化物或氯化物中遇到，随后出现低氧化态。 4.同一元素氧化态的变化是连续的。 5.第一过渡系列后半部的元素（V,Cr,Mn,Fe,Co）能出现零氧化态，它们与不带电的中性分子配位体形成羰基配合物。 最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性 　　 　　同种元素，不同氧化态的氧化物，其酸碱性随氧化数的降低酸性减弱，碱性增强。 　Mn2O7　　MnO3　　MnO2　　Mn2O3　　MnO　　强酸性　 　酸性　 　两性　 　弱碱性　 　碱性 　　这是由于其水合物中非羟基氧的数目减少。 　　同一过渡系内各元素的最高氧化态的氧化物及水合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。 　　　　Sc2O3　　TiO2　　CrO3　　Mn2O7　　　　　　　强碱　 　两性　 　酸性　　 强酸 　　同族元素，自上而下各元素相同氧化态的氧化物及其水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。 　　　H2CrO4　　　H2MoO4　 　　H2WO4 　　　　　　中强酸　　　　弱酸　　　　两性偏酸性 氧化还原稳定性 各元素不同氧化态化合物氧化还原稳定性的变化趋势与规律： 1.第四周期过渡金属元素氧化态的标准电极电势从左至右由负值逐渐增加到正值，表明同周期金属还原性依次减弱。 2.第四周期过渡金属元素繁荣最高氧化态含氧酸的标准电极电势从左至右随原子序数的递增而增大，即氧化态逐渐增强。 3.第四周期过渡金属元素的中间氧化态化合物在一定条件下不稳定，既可发生氧化反应，也可发生还原反应，有一些元素的化合物（如Cu+、 V3+、Mn3+、 MnO42-）还可发生歧化反应。 配位性 　　 　　配合能力强，易形成一系列配合物，因d轨道不满而参加成键时易形成内轨型配合物。 　　它们的电负性较大，金属离子与配体间的相互作用加强，形成较稳定的配合物。 　　中心离子半径在0.075~0.06nm范围内的配合物表现的较突出，主要表现在配位体交换慢，有些很慢。　　如：CrCl3·6H2O在水溶液中长期放置： [Cr(H2O)4Cl2]+(绿色)+H2O?[Cr(H2O)5Cl]2+(浅绿色)+Cl- [Cr(H2O)5Cl]2++H2O?[Cr(H2O)6]3+(蓝紫色)+Cl- 　　过渡元素的性质区别于其它类型的元素，是和它们具有不全满的d电子有关，这是过渡元素的特点，也是学习过渡元素化学时应充分注意的。 概述 　　一、存在 　　钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2，锆以斜锆矿ZrO2和锆英石ZrSiO4的形式存在，铪总是以锆的百分之几的量和锆伴生且分离困难。 　　二、单质的性质和用途 　　钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及