过渡元素的性质及其应用无机与分析化学.doc

过渡元素的性质 及其应用 过度元素小组 2004年04月 摘要Ti）是一种过渡金属，从20世纪40年代以后，钛及其化合物被广泛应用于制造、催化以及石油化工等领域。本文将就其重要性质、工业制取及应用作出阐述；第三章是锰，主要介绍了二氧化锰的吸附性；第四章对铁的化合物进行了较为系统的介绍。而第五章主要介绍了铂的化学性质和铂在催化，只要等方面的应用。 第二章是本报告的重点。 目录 过度元素简介与性质 1 钛金属的性质和应用 2 锰的性质及应用铁及其化合物的应用词汇表 词汇。 外过渡元素(d-过渡元素) 内过渡元素(f-过渡元素) 钛的性质、制取、应用、钛粉的应用 氨冷凝器 复合半导体 零点电荷 螯和作用 第一章、过渡元素简介与性质 一、简介 （1）过渡元素是位于周期表中央的金属元素(接于碱土族之后)，不象一般的典型金属元素(A族元素)，同一行有相似的化学性质，其化学性质相差很大。 （2）过渡元素分为两类 外过渡元素(d-过渡元素)：最后一个电子填入d轨道；内过渡元素(f-过渡元素)：最后一个电子填入f 轨道。 1.2?性质 ?过渡元素均为金属元素，具有金属光泽，并为电、热的良导体。 （1）除ⅡB族的锌、镉、汞因ns及(n-1)d价轨道已完全填满 ，阳离子电荷密度小，故金属键较弱导致熔点、沸点，汽化热低外，其余的过渡元素均为高熔点、高沸点及高汽化热。 （2）具有多种氧化态，可形成各种化合物，如锰具+2、+3、+4、+6及+7氧化数：钴具有+2，+3氧化数；铁具+2，+3氧化数等。 化合物中的过渡元素大都具有未填满电子的d轨道及未成对电子(具有颜色 二、过渡元素的性质 1.???过渡元素：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等 价电子组态：3d1-104s2(Cu、Cr例外)Cr→3d54s1Cu→3d104s1 2.??? 原子量随原子序增大而增大(例外：CoNi) 3.??? 地壳存量：以铁最丰富；铜之活性较小，可以游离态存在 4.??? 原子半径及离子半径由Sc至Ni大致随原子序增大而减小，但变化不大 5.??? 游离能不高，相近IE1最大：Zn；IE2最大：Cu；IE3最大：Zn而IE1、IE2及IE3最小者均为Sc。 6.??? 除锌外，熔点、沸点、汽化热均高。 7.??? 密度：除锌外，大致随原子序数的增加而增大。 8.??? 标准还原电位大致随原子序数的增加而增大除Cu外，其余皆为负值 9.??? 氧化数：随原子序的增加而先增后减Sc(+3)、Ti(+4)、V(+5)、Cr(+6)、Mn(+7)、Fe(+3)、Co(+2)、Ni(+4)、Cu(2+)、Zn(+2) 第一列过渡元素在高氧化态时均非以其阳离子的水合离子存在(即无V5+(aq)、Cr6+(aq)、Mn7+(aq))，而以共价性的含氧离子存在，如VO2+、CrO42-及MnO4-，最大氧化数不超过最外层3d与4s轨道的价电子总数 第一列过渡元素的典型氧化数如下表 符 号 代表之化合物 氧化数 价电子数 (3d，4s) Sc Sc2O3 +3 3 Ti TiO、Ti2O3、TiO2 +2、+3、+4 4 V VO、V2O3、VO2、V2O5 +2、+3、+4、+5 5 Cr CrO、Cr2O3、CrO3 +2、+3、+6 6 Mn MnO、Mn2O3、MnO2、K2MnO4、KMnO4 +2、+3、+4、+6、+7 7 Fe FeO、Fe2O3 +2、+3 8 Co CoO、Co2O3 +2、+3 9 Ni NiO、Ni2O3 +2、+3 10 Cu Cu2O、CuO +1、+2 11 Zn ZnO +2 12 ? 10．常见过渡元素离子与化合物的颜色 离子 颜色 化合物 颜色 化合物 颜色 化合物 颜色 Cu2+ 蓝 CuO、CuS 黑 FeSCN2+ 血红 Fe(OH)3 红褐 Mn2+ 水红 Cu2O 红 Fe(CN)64- 黄 Fe(OH)2 白 Cr3+ 绿 Cu(NH3)42+ 深蓝 Fe(CN)63- 红 MnS 粉红 Cr2+ 蓝 CuSO4 白 CrO42- 黄 KMnO4 紫 Fe3+ 浅黄 CuSO4.5H2O 蓝 Cr2O72- 橙 K2MnO4 绿 Fe2+ 绿 Cu(OH)2 蓝 Cr2O3 绿 Ag2CrO4 砖红 Co2+ 无色 Cu2[Fe(CN)6] 红 CoCl42- 蓝