大学化学-第6章 元素化学与无机材料-2.ppt

* ● 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 区元素显示出许多区别于主族元素的性质： 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. 三、过渡金属通性 金属单质的物理性质 ●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 ?无机化合物生色机理—d-d 跃迁 ? 颜色的互补 青 红 黄 橙 绿 紫 青蓝 蓝 白光 ?多种氧化态 同周期元素族氧化态稳定性变化规律 过渡金属与工业催化 某些重要的无机和金属有机工业过程中的 d 区金属催化剂 多相催化 生产硫酸 合成氨 制造硝酸 氯碱工业 合成气制汽油 均相催化 氢甲酰化生产正构醛 乙烯氧化制乙醛 甲醇羰基化制乙酸 合成气制乙酐 2SO2 + O2 = 2SO3 N2 + 3H2 = 2NH3 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 2NaCl + 2H2O = Cl2 + 2NaOH + H2 CO + H2 烷烃混合物 RCH=CH2 + CO + H2 = RCH2CH2CHO H2C=CH2 + (1/2)O2 = CH3CHO CH3OH + CO = CH3COOH CO + H2 乙酐 V2O5 Fe3O4 PtRh(90:10)合金或PtRhPd(90:5:5)合金RuO2阳极(电解) Fe催化剂 Co(+1)或Rh(+1)羰基化合物 Pd(+2)和Cu(+2) [RhI2(CO)2]- [RhI2(CO)2]- 工业过程 被催化的反应 催化剂 四、各类的用途 1．碱金属和碱土金属（s区金属）: 是化学活泼性最大的金属，是极好的还原剂、脱卤剂。钠汞齐、金属镁在有机合成中有着重要的用途。有些金属，如铯，经过照射后会产生电流，即能产生光电效应。因而铯、钾、铷常被用作光电材料, 制成的光电管在科学技术上有重要的应用。 2．S区金属及铝属于轻金属：是制造轻质合金的重要原料。铍、镁、铝适于制造轻质合金，其余金属单质都比较软而且太活泼。镁合金、铝合金和铍合金密度小而强度大，是重要的轻型结构材料，广泛应用于宇宙飞船、航空、汽车、机械工业方面。 3．碱金属及P区金属单质：大多数熔点低，是制造低熔合金的重要原料，通常用于制造低熔合金的主要为锡、铅、铋等。其中铋是许多重要的低熔合金的主要成分。 4．分布于周期表中金属与非金属交界区的一些金属元素，是典型的半导体材料：如镓、铟、锗等，大量用于制造各类半导体器件及电子元件。上世纪七十年代，一些IIIA－VA、IIB－VIA族化合物，如CdSe、GaAs等也被发现又半导体性质。此外，含有这些元素的某些合金，是具有实用价值的超导材料，如Nb3Ge(Te:23.3k)、Nb3Sm(Te:18.3k)、V3Ga(Te:15.4k)。 5．银、铜、金、铝是所有金属中导电性最好的。银和金的化学稳定性高，但价格贵，通常在要求较高的场合用作导电元部件，而铜和铝（尤其是铝、质轻价廉）则广泛用于电器工业，制造各种导线、电缆、电极及导电元部件。 6．金、银、铜自古以来就是制造货币的主要材料：直至今天仍是一些国家造币合金的成份。此外制造各种饰物，器皿以及精美的工艺品、收藏品也是金和银的一个重要用途。 7．铁是所有金属中用途最广、用量最大的一种金属，从远古铁器时代起，铁就是制造生产工具、生活用具和武器的基本材料。今天，铁仍是各种不同性能的钢材的基本成分。铁、钴、镍有顺磁性，它们是许多磁性材料的主要成分。 8．铂系金属有很高的化学稳定性，且耐高温。化学工业中用它们制造特殊用途的反应器皿、蒸发皿、坩埚。铂、钌、铑、钯也是制造耐腐蚀电极及热电偶的重要材料。铂铱合金用于制造标准度量衡的校准器，锇铱合金还用于制造指南针的主要零件及自来水笔等。大多数铂系金属能吸收气体，尤其是氢气，其中钯吸收氢气的功能特别强。 9．高熔金属钨和铬还是用作金属陶瓷的重要原料。是一种很有用的新型结构材料。此外，钨、钼等高熔金属还常被用作电子仪器中的热电子发射（阴极）材料， 10. 稀土金属：微量稀