无机化学 第十章：副族元素

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1、 Chapter 10 :Transition metals1.熟悉熟悉： d区、区、ds区元素的通性与电子层结构的关系。区元素的通性与电子层结构的关系。2.掌握掌握：铬、锰、铁、铜、银、锌、汞等元素重要化合物的基本性质。：铬、锰、铁、铜、银、锌、汞等元素重要化合物的基本性质。3.了解了解：副族元素副族元素在医药中的应用在医药中的应用。学习目的学习目的 前 言 副族元素是指电子未完全充满d轨道或f轨道的元素。副族元素位于长式周期表的中部，典型的金属元素(s区)与典型的非金属元素(p区)之间，包括d区、ds区和f区元素。从原子的电子层结构上看，价电子依次填充(n-1)d轨道(f区元素，价电子依次

2、填充(n-2)f轨道，称内过渡元素)，恰好完成了该轨道部分填充到完全充满的过渡。副族元素又称过渡元素或过渡金属。 1.1.三多三多 + 2.+ 2.金属金属变价多变价多颜色多颜色多 形成配合物多形成配合物多唯一是液体的金属唯一是液体的金属密度最大的金属密度最大的金属硬度最大的金属硬度最大的金属熔点最高的金属熔点最高的金属( (除除IIBIIB外外熔点均高熔点均高)第一节第一节 d d区、区、dsds区元素的通性区元素的通性一、通一、通 性性 变价多变价多d电子可参与成键配合物多配合物多半径较小，电荷较多，有能量合适的d轨道。无论是静电引力方面，还是轨道重叠方面均有优势，易形成配合物。颜色多颜色

3、多有未充满的d轨道，存在d-d跃迁Ti(H2O)63+ V(H2O)63+ Cr(H2O)63+ Cu(H2O)62+ Mn(H2O)62+ Co(H2O)62+ 紫红紫红 绿绿 蓝紫蓝紫 蓝蓝 淡粉红淡粉红 粉红粉红MnO4-为什么有颜色？三多：三多： 3. 3. 过渡元素的氧化态过渡元素的氧化态元元 素素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3氧化态氧化态 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +6 +6 +6 +7(划横线表示常见氧化态划横线表示常见氧化态)左左 右右氧化态先升高后降低上上下下同

4、族高氧化态趋向稳定与主族p区不同Fe +2、+3Ru +4Os +4、+6、+8 上上下下原原子子半半径径略略增增加加五五六六周周期期基基本本接接近近 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(-)4.4.过渡元素的过渡元素的原子半径原子半径 总趋势总趋势: : 同周期同周期 左左右，由小右，由小大，幅度不大。大，幅度不大。 同副族同副族 有增大的趋势，但不太规律。有增大的趋势，但不太规律。5 5. . 过渡元素的第一电离能过渡元素的第一电离能 左左 右右上上下下越来越

5、不活泼越来越不活泼活活泼泼性性逐逐渐渐减减弱弱如如: :CuCuAgAgAuAu核电荷增加核电荷增加, ,原子半径并无多少增加原子半径并无多少增加, ,相当相当Z Z* *增大增大, ,对最外层电子对最外层电子引力大引力大, ,化学活泼化学活泼性降低。性降低。6. 6. 金属的活泼性金属的活泼性 二、单质的物理性质二、单质的物理性质 单质均为金属，且大多具有高密度、高熔点单质均为金属，且大多具有高密度、高熔点 密度最大的金属：密度最大的金属：Os = 22.5 g.cm-3 熔点最高的金属：熔点最高的金属： W m.p = 3410 硬度最大的金属：硬度最大的金属：Cr 9.0(金刚石为金刚石

6、为10) 延展性最好的金属：延展性最好的金属：Au 1克金可拉成克金可拉成4000m长的细丝长的细丝 ; 50万张金箔厚万张金箔厚1cm. 导电性最好的金属：导电性最好的金属：Ag Cu Al 三、单质的化学性质三、单质的化学性质 （一（一) d) d区元素的化学性质差别不大区元素的化学性质差别不大( (半径相差不大半径相差不大) ) 钪系收缩：钪系收缩：同周期过渡元素的原子半径自左到右略有减少的现象。 镧系收缩：镧系收缩：与上述原因类似，致使第五、六周期同族元素性质更相近。金属性从左到右缓慢减弱。 除除BB族外，其它各族从上往下金属性均减弱。族外，其它各族从上往下金属性均减弱。 过渡元素外层

7、s电子与次外层d电子能级接近，除了最外层s电子参与成键外，d电子也可以部分或全部参与成键，形成多种氧化数。 d区元素的氧化值大多连续地变化，例如Mn。 第B族B族元素的最高氧化数和各元素所在族数相等，但族元素的氧化数能达到+8的只有Ru和Os两种元素，如 RuO4和 OsO4。 ( (二二) ) 氧化数特征氧化数特征 d区、ds区元素的氧化物及其水合物的酸碱性变化与主族元素相似：从左到右，同周期元素最高氧化数的氧化物及其水合物的酸 性增强；从上到下，同族同氧化数的氧化物及其水合物的碱性增强；同一元素高氧化数的氧化物及其水合物的酸性大于其低氧化数的氧化物。 ( (三三) ) 氧化物及其水合物的酸

8、碱性氧化物及其水合物的酸碱性 ( (四四) )配合物配合物 过渡金属离子（或原子）大多具有能量相近的(n -1)d、ns、np 空轨道； 过渡元素的离子半径较小，最外层一般为未填满的dx结构，而d电子对核的屏蔽作用较小,因而有较大的有效核电荷，对配体有较强的吸引力，并对配体有较强的极化作用，所以它们有很强的形成配合物的倾向。 四、四、 与人体和环境的关系与人体和环境的关系钒钒：人体所需的微量元素。人体所需的微量元素。能抑制胆固醇的合成。能抑制胆固醇的合成。 严重缺钒造成骨骼畸形。严重缺钒造成骨骼畸形。铬铬：人体所需的微量元素。人体所需的微量元素。能维持正常胆固醇代谢。能维持正常胆固醇代谢。 但

9、铬积累过多则会引起癌症。但铬积累过多则会引起癌症。锰锰：人体所需的微量元素。人体所需的微量元素。参与人体的氧化过程。参与人体的氧化过程。铁：铁：人体所需的宏量元素。人体所需的宏量元素。起输送氧气的作用。起输送氧气的作用。 但铁含量过但铁含量过 高，会加快血栓的形成，堵塞动脉，导致心肌梗塞。高，会加快血栓的形成，堵塞动脉，导致心肌梗塞。 钴钴：人体所需的微量元素。人体所需的微量元素。参与蛋白质的合成、叶酸的储存、参与蛋白质的合成、叶酸的储存、 硫醇酶的活化，促使红细胞成熟。硫醇酶的活化，促使红细胞成熟。镍镍：人体所需的微量元素。人体所需的微量元素。主要与主要与DNA和和RNA代谢有关。代谢有关。

10、锌锌：人体所需的微量元素。人体所需的微量元素。是人体内是人体内5050多种酶和某些激素的组多种酶和某些激素的组 成部分。成部分。 缺锌可造成发育不良、男性不育。但过量会引缺锌可造成发育不良、男性不育。但过量会引 起儿童顽固性贫血。起儿童顽固性贫血。 镉、汞的毒性：镉、汞的毒性： 镉对肾脏的损害最严重。可引起骨钙大量损失，造成镉对肾脏的损害最严重。可引起骨钙大量损失，造成骨质疏松和骨软化骨质疏松和骨软化骨痛病。骨痛病。 汞蒸汽对中枢神经系统的损害最严重。汞蒸汽对中枢神经系统的损害最严重。 汞化合物污染水源，使肾功能丧失汞化合物污染水源，使肾功能丧失“水俣病水俣病”。铜铜：人体所需的微量元素。人体

11、所需的微量元素。是人体内许多生化反应的催化剂。是人体内许多生化反应的催化剂。钼钼：人体所需的微量元素。人体所需的微量元素。是多种酶的辅助因子。我国食道癌是多种酶的辅助因子。我国食道癌 高发区高发区河南林县的资料表明河南林县的资料表明, ,缺钼为病区饮水的一个特征。缺钼为病区饮水的一个特征。 如何防止镉、汞污染？如何防止镉、汞污染？ 10%NaCl水溶液覆盖汞表面水溶液覆盖汞表面撒落的汞撒落的汞 硫粉：硫粉： Hg + S = HgS 5%10%的的FeCl3溶液：溶液：Hg2Cl2 含汞废水可用含汞废水可用Na2S处理（处理（pH810）HgS含镉废水可用漂白粉含镉废水可用漂白粉 Ca(ClO