无机及分析化学B教学（丁明玉）chapter12.pptxVIP

第十二章 d区元素12.1 d区元素概述12.2 钛（副族）12.3 钒（副族）12.4 铬、钼、钨（铬副族）12.5 锰12.6 铁系元素注：f区元素(略)12.1 d区元素概述12.1.1 d区元素与过渡元素d区元素: IIIB-VIII族元素。f区元素: 除镧和锕以外的镧系和锕系元素。过渡元素: 定义不一 定义一: 外层d和f轨道部分填充的元素,即d和f区元素。 定义二: 除d区和f区元素外,还包括ds区元素。过渡元素中有经济建设重要金属(Fe,Mn,Cu,Zn),铸币金属(Au,Ag)和贵金属(Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt) 。d区元素：B族 III IV V VI VII VIII 第一过渡系元素: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni 第二过渡系元素: Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd 第三过渡系元素: La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 第四过渡系元素: Ac, (104-112,人工合成元素)57-7189-10312.1.2 d区元素的特性1.原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2 (Nb, W, Ru, Rh, Pd, Pt电子排布特殊） d区元素的最外层电子数一般不超过两个，较易失去，所以都是金属。 和s区元素相比，d区元素具有较大的有效核电荷,且d电子有一定成键能力，因此d区元素一般具有较小的原子半径，较大的密度，较高的熔沸点和良好的导电导热性能。2.原子半径和电离能原子半径变化示意图d区元素的第一电离能总趋势: 同一周期 左?右 小?大 同一副族 不规律3.物理性质熔点变化示意图密度变化示意图4. d区元素化学性质化学活泼性也较接近，同一周期从左到右，化学性质的变化远不如s区和p区显著。最外层电子数一般不超过两个，较易失去，所以具有较强的金属性。d电子参与成键，具有多种氧化态。具有未充满的d轨道,容易形成配合物。水合离子大多具有颜色。在配体水的作用下，d轨道发生分裂，d-d跃迁吸收可见光。d区元素的化学，就是d电子的化学。d区元素的金属性总趋势：同周期从左至右活泼性降低为什么?总趋势：同族从上到下活泼性降低5.多种氧化态红色为常见的氧化态6.离子呈现多种颜色7.易形成多种配合物d区元素有能级相近的外层空轨道，易接受孤对电子。d区元素有效核电荷大，对配体吸引力大、极化力强。8. 磁性多具有未成对d电子或f电子。应用：磁性材料，金属、合金磁体，分子磁体，磁开关，弛豫试剂，NMR，肿瘤的早期诊断，靶向药物。9.非整比化合物 由于晶体空穴或缺陷,使d区元素易形成非整比化合物。 如： Fe0.84~0.95O=FeO; NbO0.94~1.04=NbO12.2钛（钛副族，Titanium Subgroup） 钛（Ti），锆（Zr），铪（Hf）12.2.1 钛的性质和用途1.金属钛的物理性质 银白色，熔点较高，密度比钢小，机械强度大，抗腐蚀性很强。是重要的国防工业材料。2.钛的存在钛虽被列为稀有元素，但实际上它在地壳中的含量是比较丰富的。地壳中原子百分含量前十个元素依次是： O, H, Si, Al, Na, Fe, Ca, Mg, K, Ti钛的重要矿物有: 金红石（主成分TiO2）,钛铁矿（主成分FeTiO3）,其次是组成复杂的钒钛铁矿。2Ti + 6HCl 2TiCl3 + 3H2(g)Ti + 4HNO3 H2TiO3(s) + 4NO2(g) + H2OTi + 6HF 2H+ + [TiF6]2- + 2H2(g)3. 化学性质室温下金属钛较稳定，但受热时，钛可与许多非金属，如：氧、氮、碳、卤素等反应。钛在室温下不能与水或稀酸反应，但可溶于浓盐酸或热的稀盐中形成三价钛离子：钛与硝酸反应，因表面形成一层偏钛酸而使钛钝化：钛也可溶于氢氟酸，形成配合物：12.2.2 钛的化合物 在钛的化合物中，+4氧化态的化合物最稳定。二氧化钛在自然界中有三种晶型：金红石、锐钛矿和板钛矿。其中最重要的是金红石，天然金红石中因含少量杂质而呈红色或橙色。金红石的结构TiO2 + H2SO4 TiOSO4 + H2OTiO2 + 6HF H2[TiF6] + 2H2O1. TiO2纯的二氧化钛是白色固体，不溶于水、稀酸或碱溶液中，但能溶于热的浓硫酸或氢氟酸中：纯净的二氧化钛称为钛白，是一种优良的白色颜料，具有折射率高、着色力强、遮盖力大、化学性能稳定等优点。是纳米材料应用的先锋,纳米二氧化钛具有很高的光催化活性，有抗菌作用。?TiO2 + 2C + 2Cl2 TiCl4 + 2COTiCl4