副族元素
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元素周期表的副族元素特点元素周期表是一种按照元素原子序数排列的表格,用以表示元素化学性质的周期性变化。
副族元素,也被称为过渡元素,是周期表中的一类元素,位于主族元素之后,从第3周期开始,一直延伸到第7周期。
副族元素具有许多独特的特点和化学性质,下面将对其进行详细的论述。
1. 元素周期表的副族元素简介元素周期表的副族元素包括3至12族,即含有3至12个电子的元素。
它们包括过渡金属元素、稀土元素和锕系元素。
过渡金属元素具有良好的导电和导热性能,广泛应用于工业和材料科学领域。
稀土元素在发光、催化、磁性和力学性能方面具有独特的特点。
锕系元素是一组放射性元素,其核外电子结构具有一定的共享和杂化性质。
2. 副族元素的物理特点副族元素在物理性质上具有一些共同的特点。
首先,它们大多数具有较高的熔点和沸点,表明其原子间相互作用力较强。
其次,副族元素通常是固体,但也有液体和气体元素。
例如,铁、钴和镍是副族元素中的固体,汞是一个液体元素,铬和钼是气体元素。
副族元素的硬度往往较高,具有较好的机械强度。
3. 副族元素的化学特点副族元素的化学特点主要体现在其电子结构和反应活性上。
副族元素的外层电子结构通常包含一个不完全填满的d轨道。
这些不完全填满的d电子对于元素的化学性质具有重要影响。
副族元素通常具有多种氧化态,能够形成多种化合物和配合物。
副族元素与其他元素的反应活性较高,与氧、硫和卤素反应形成氧化物、硫化物和卤化物。
部分副族元素还能与氢反应生成氢化物。
4. 副族元素的反应性和化合物特点由于副族元素具有多种氧化态,其反应性也相对较高。
副族元素常参与氧化还原反应,能够与不同氧化态的同一元素发生反应。
例如,铁可以形成Fe2+和Fe3+两种氧化态,分别生成两种不同的化合物。
副族元素的化合物通常具有良好的催化性能,例如,铁和铂等金属催化剂广泛应用于工业生产和环境保护领域。
副族元素的配合物也具有独特的性质,如稀土配合物的发光性能和镍铁合金的磁性。
元素周期表中的副族元素元素周期表是化学领域中最重要的工具之一,它按照元素的原子序数和化学性质进行了分类和排列。
其中,副族元素是周期表中的一类元素,它们位于周期表的B族元素区域。
副族元素具有一些独特的特征和应用,本文将对副族元素进行探讨。
一、副族元素的概述副族元素是指周期表中的B族元素,它们包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)、锑(Sb)、铅(Pb)和气态元素氮(N)、磷(P)。
这些元素在周期表中的位置使它们具有一些共同的特征,同时也有一些差异。
二、副族元素的物理特性1. 电子结构:副族元素的电子结构在一定程度上决定了它们的化学性质。
例如,副族元素的外层电子数在2至6个之间变化,这使得它们具有不同的化学反应性和价态变化能力。
2. 密度和熔点:副族元素的密度和熔点各不相同。
例如,铅是副族元素中最重的元素,其密度和熔点都相对较高,而铝则是副族元素中密度最低的元素之一。
3. 金属性质:副族元素大多数为金属,具有良好的导电性和热导性。
其中,铝是一种常见的金属材料,被广泛应用于建筑、航空航天和汽车制造等领域。
三、副族元素的化学性质1. 氧化性:副族元素具有不同的氧化态,可以与氧气反应形成氧化物。
例如,锡可以形成二氧化锡(SnO2),铅可以形成氧化铅(PbO)。
2. 酸碱性:副族元素的化合物可以表现出酸性或碱性。
例如,锡和铅的氧化物可以与碱反应生成相应的盐。
3. 合金形成:副族元素常用于制备合金。
例如,铝和锡常与其他元素形成合金,以提高材料的性能和应用范围。
四、副族元素的应用1. 金属材料:副族元素中的铝、锡和铅等金属广泛应用于工业生产中。
铝被用于制造飞机、汽车和建筑材料等;锡常用于制作罐头和焊接材料;铅则用于电池和防辐射材料等。
2. 半导体材料:副族元素中的砷、锑和铟等元素是半导体材料的重要组成部分。
它们在电子行业中被广泛应用于制造晶体管、太阳能电池等。
3. 医药和生物学:副族元素在医药和生物学领域也有重要应用。
副族元素的半径副族元素是周期表中的一类元素,位于周期表中的P区域,主要包括硅、磷、硫、氯、溴、碘和氙等元素。
这些元素的化学性质具有一定的相似性,但在半径方面却存在一些特殊之处。
本文将重点讨论副族元素的原子半径及离子半径,探讨其在化学反应和性质中的影响。
原子半径副族元素的原子半径主要取决于其电子排布情况和核电荷数。
一般来说,原子半径随着原子序数的增加而增大,因为原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱,外层电子越容易扩展到更远的轨道。
例如,硫、氯、溴和碘的原子半径随着序数的增加而增大,其中碘的原子半径最大,这是由于其外层电子排布的特殊性。
离子半径随着副族元素的电离度增加,原子会失去或获得电子,形成阳离子或阴离子。
在形成离子后,元素的半径会发生变化,称为离子半径。
离子半径与原子半径的关系并不是简单的累加或减少关系,而取决于失去或获得电子时的电子排布。
硫元素氧化为-2价阴离子时,其离子半径比原子半径要小,而氯元素氧化为-1价阴离子时,其离子半径则比原子半径要大。
化学性质影响副族元素的半径大小直接影响其化学反应和性质。
原子半径较大的元素通常具有较强的电子云,电子云与反应物之间的作用力较弱,因此在化学反应中更容易失去电子形成离子,或者容易与其他原子形成共价键。
相反,原子半径较小的元素具有较强的核吸引力,容易接受外部电子形成阴离子或同其他原子形成离子键。
此外,离子半径大小还影响着晶格结构、溶解度等物理性质的变化。
综上所述,副族元素的半径包括原子半径和离子半径,它们在化学反应和性质中起着重要的作用。
研究副族元素的半径变化规律可以帮助我们更深入地理解元素之间的相互作用,为材料制备、催化剂设计等领域提供重要的参考依据。
第五章副族元素I ds区铜族和锌族元素一、单质的物理性质和化学性质1、物理性质(1)铜族元素铜是红色金属,银是银白色金属,金是黄色金属。
与碱金属相比,它们有较高的密度、硬度和熔点、沸点,导电性和传热性在所有金属中是最好的,其中以银最好,其次是铜和金。
由于铜族元素均属面心立方晶体,有较多的滑移面,所以它们都有良好的延展性,其中以金最好。
(2)锌族元素:锌、镉、汞都是银白色元素金属。
锌由于表面覆盖着一层碱式碳酸锌而略显蓝灰色。
本族元素的单质为低熔点低沸点金属,汞是唯一在室温下为液态的金属,具有高密度、导电性和流动性。
汞在273~573K之间体积膨胀系数均匀,汞的蒸气压很低且有毒,所以在使用汞时应务必小心,若不甚将汞撒落,应尽可能收集起来,然后在疑还有汞的地方撒上硫磺粉并加以研磨,使其转变为HgS。
2、化学性质(1)与碱金属相比,铜族元素的金属活泼性较差,并按铜、银、金顺序减弱。
铜在潮湿的含有二氧化碳的空气中,表面会生成一层绿色的铜锈:2Cu+O2+CO2+H2O = Cu2(OH)2CO3银在含H2S的空气中表面会变暗变黑:4Ag + 2H2S +O2 = 2Ag2S +H2O铜族元素不能从盐酸和稀硫酸中置换出氢气,但铜、银可以溶于硝酸和热浓硫酸,而金只能溶于王水:Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O3Cu +8 HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2OCu +2 H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2↑+ 2H2O3Ag +4 HNO3(稀) = 3AgNO3 + NO↑+ 2H2O2Ag +2 H2SO4(浓) = Ag2SO4 + SO2↑+ 2H2OAu + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO↑+ 2H2O锌族元素中锌,镉较为活泼,汞则惰性。
锌在含有二氧化碳的潮湿空气中表面可生成一层碱式碳酸盐:4Zn+2O2+CO2+3H2O=ZnCO3∙3Zn(OH)2它可以保护内部的锌不被继续浸蚀,镀锌铁之所以具有强的抗腐蚀能力,就基于此。
副族元素化合价一、什么是副族元素?副族元素是指在化学元素周期表中,位于主族元素和过渡金属元素之间的元素。
它们有着介于主族元素和过渡金属元素之间的性质和价态。
二、副族元素的特点1. 具有过渡金属和主族元素的特性副族元素既有主族元素的高电负性和较强的非金属性,又具备过渡金属元素的较高导电性和金属性质。
这使得副族元素在化学反应中表现出多样的活性。
2. 不同副族元素的价态副族元素的价态相对多变,可以表现出多种化合价。
这是由于副族元素的外层电子数相对不稳定,容易失去或获得电子形成化合物。
3. 与过渡金属的相互作用副族元素可以与过渡金属元素形成配合物,发生配位反应。
这种反应可以改变副族元素的化学性质,增加其化合价的稳定性和活性。
三、副族元素的常见化合价1. 氧化态为-2的化合价副族元素在化合物中常常表现出氧化态为-2的化合价。
例如,硫化物(S2-)和氧化物(O2-)是常见的副族元素化合价为-2的化合物。
2. 氧化态为+2的化合价部分副族元素可以表现出氧化态为+2的化合价。
例如,锌(Zn2+)和镉(Cd2+)都具有+2的化合价。
3. 氧化态为+4的化合价某些副族元素还可以表现出氧化态为+4的化合价。
例如,锡(Sn4+)和钛(Ti4+)都具有+4的化合价。
4. 氧化态为+6的化合价某些副族元素的化合价甚至可以达到+6。
例如,硫酸(H2SO4)中的硫元素就处于+6的化合价。
四、副族元素化合价的影响1. 化学反应性副族元素的化合价直接影响其化学反应性。
不同化合价的元素在反应中会表现出不同的活性,从而发生各种化学变化。
2. 物理性质副族元素的化合价也会影响其物理性质,如熔点、沸点、密度等。
不同化合价的元素具有不同的物理性质,这对其应用具有重要意义。
五、副族元素化合价的应用1. 工业生产副族元素的不同化合价在工业生产中起着重要作用。
例如,锌和镉的+2化合价常用于电池和合金制备中。
2. 医药领域副族元素的不同化合价在医药领域也有广泛应用。
元素周期表的副族在哪些位置
元素周期表是化学的重要工具,它将所有的化学元素按照其原子序数和化学性
质进行了分类和排列。
其中,副族是指周期表中的元素族群,它们具有相似的化学性质。
那么,副族在元素周期表中都出现在哪些位置呢?
1. 第一副族:碱金属
第一副族包括氢(H)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和钫(Fr),它们位于周期表的第一组,主族元素的左侧。
这些元素具有相对较低的电负性,并且能够轻松地失去电子,形成+1价阳离子。
2. 第二副族:碱土金属
第二副族包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra),它们位于周期表的第二组。
这些元素也属于主族元素,电负性较低,能
够失去两个电子形成+2价阳离子。
3. 第十三至十八副族
第十三至十八副族包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)
和钋(Po)、碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)和砹(At)、
氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)和气(Mc)。
这些元素分别
分布在周期表的第三至六周期。
副族元素在周期表中通常是以纵向排列的方式呈现,它们共享相似的化学性质
和反应行为。
副族元素的性质受到外层电子结构的影响,不同的副族在周期表中占据不同的位置,反映了它们在元素周期表中的特定属性和规律。
因此,元素周期表的副族在不同的位置,这种分类和排列为我们理解和研究元
素化学性质提供了重要的参考信息。
无机化学第十章副族元素副族元素是指周期表中位于主族元素和过渡元素之间的一些元素。
它们的原子结构和化学性质介于主族元素和过渡元素之间,具有一些特殊的性质和用途。
本章将介绍副族元素的特点及其在生活和工业中的应用。
首先,副族元素包括硼(B)、硅(Si)、锑(Sb)、碲(Te)和钋(Po)。
它们的原子结构有一些共同特点,如较小的原子半径、较高的电负性和较高的电离能。
这些特点使得副族元素在化学反应中具有一些独特的性质。
硼是副族元素中最简单的元素,具有低密度、高熔点和高硬度等特点。
硼的化合物广泛应用于防火材料、玻璃制造和农业肥料等领域。
硅是地壳中含量最丰富的元素之一,它在电子技术、材料科学和太阳能电池等领域有着重要的应用。
锑是一种常见的矿物元素,具有金属和非金属的特性。
它广泛用于阻燃剂、红外材料和合金制造等方面。
碲是一种光电材料,具有半导体和光学特性,被广泛应用于红外探测器、太阳能电池和光纤通信等领域。
钋是一种放射性元素,其同位素被用于医学诊断和治疗。
副族元素的化学性质也有一些共同特点。
由于原子结构的共同特点,副族元素通常形成共价化合物,能够与非金属原子形成键合。
此外,副族元素的氧化态比较复杂,可以显示不同的氧化态。
例如,硼的氧化态包括B(III)和B(V),锑的氧化态包括Sb(III)和Sb(V)。
副族元素的化学性质也受到其周期性表内位置的影响。
随着原子序数的增加,副族元素的电子结构越来越复杂。
例如,硼的电子结构是1s²2s²2p¹,而钋的电子结构是2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁴。
这些电子结构的变化导致副族元素的化学性质有一定的差异。
总结来说,副族元素具有较小的原子半径、较高的电负性和较高的电离能。
它们在化学反应中表现出一些独特的性质,并且在生活和工业中有着广泛的应用。
副族元素化合价一、副族元素的概念副族元素是指周期表中第13-16族元素,它们的化学性质介于金属和非金属之间,具有一些独特的性质。
二、元素化合价的概念元素化合价是指在化学反应中,一个元素与其他原子结合时所表现出来的“价值”,也就是它与其他原子结合形成化合物时所能提供或需要的电子数目。
三、副族元素化合价规律1. 第13族元素(硼、铝、镓、铟):硼的化合价为3,因为它只有3个电子可以提供给其他原子。
铝的化合价为3,但也可以是4或5。
镓和铟的化合价为3或5。
2. 第14族元素(碳、硅、锗、锡):碳通常具有4个共价键,因此它的化合价为4。
硅和锗也通常具有4个共价键,但它们也可以形成两个或三个共价键。
锡通常具有两种不同的氧化态:+2和+4。
3. 第15族元素(氮、磷、砷、锑):氮通常具有三个共价键,因此它的化合价为3。
磷通常具有三个或五个共价键,因此它的化合价为3或5。
砷和锑通常具有三个或五个共价键,因此它们的化合价为3或5。
4. 第16族元素(氧、硫、硒、碲):氧通常具有两个共价键,因此它的化合价为2。
硫通常具有两个或六个共价键,因此它的化合价为2或6。
硒和碲通常具有两个、四个或六个共价键,因此它们的化合价为2、4或6。
四、副族元素化合价规律的原因副族元素的电子构型中包含了不完全填满的p轨道电子,这些不完全填满的p轨道电子可以参与形成共价键。
由于p轨道电子离核较远,其能量较低,容易接受来自其他原子的电子形成共价键。
另外,副族元素也具有一定程度上的金属和非金属特性。
例如,铝在与其他元素结合时可以释放出一个电子形成正离子Al3+,表现出了金属特性;而在某些情况下铝也可以接受一个电子形成负离子Al-,表现出了非金属特性。
五、副族元素化合价的应用副族元素化合价的规律在化学反应中有广泛的应用。
例如,在有机化学中,碳的化合价为4,这是由于碳通常具有四个共价键。
硫酸中硫的化合价为6,这是由于硫通常具有六个共价键。
此外,副族元素的化合价规律还可以用来解释一些物质的特性。
副族元素性质范文副族元素,也称为过渡元素,是指元素周期表中3d,4d,5d,和6d区的元素,也就是处于d轨道上的元素。
副族元素包括了钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、银(Ag)、钯(Pd)、铋(Cd)、铳(In)、锡(Sn)、锑(Sb)、碲(Te)、碘(I)、铼(Re)、铉(Xe)、钨(W)、铅(Pb)、铂(Pt)、金(Au)等共有38个元素。
副族元素的性质具有一定的特点,但也因原子序数增大而出现一定的规律性变化。
下面将从电子结构、化学性质以及物理性质三个方面来介绍副族元素的性质。
1.电子结构特点副族元素的电子结构具有共同的特点,即具有不满的d轨道电子。
副族元素中的第一周期元素钪(Sc)有3个d电子,第二周期的钛(Ti)有2个d电子,第三周期的钒(V)有1个d电子,而第四周期的铬(Cr)则具有4个d电子,以此类推。
这种不满的d轨道电子对化学性质有很大影响。
2.化学性质特点副族元素的化学性质表现出明显的变化规律。
在同一周期内,副族元素的电负性逐渐增加。
例如,钛的电负性较低,而铑的电负性较高。
不同副族元素的金属性和非金属性也有差异,有的副族元素主要呈现金属性,如钪、钛、铁等;而有的副族元素则呈现非金属性,如锰、铬、镉等。
此外,副族元素的物理性质与其化学性质有密切关系,如导电性、热导性等。
3.物理性质特点副族元素的物理性质主要表现为熔点和沸点的逐渐增加。
随着原子序数的增加,副族元素的熔点和沸点逐渐增高。
例如,从锌(Zn)到铯(Cs),熔点从419℃升高到281℃;从铜(Cu)到铁(Fe),熔点从1083℃升高到1535℃。
副族元素的密度也呈现出一定的规律性变化,总体上呈现上升趋势。
副族元素性质的变化规律是由于元素的原子结构和元素间的相互作用所决定的。
副族元素的电子结构决定了其化学性质,而原子的大小、电子云的形状、电子排布等则决定了副族元素的物理性质。
副族元素————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第12讲副族元素及其化合物【竞赛要求】钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。
过渡元素氧化态。
氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。
水溶液中的常见离子的颜色、化学性质、定性检出(不使用特殊试剂)和分离。
制备单质的一般方法。
【知识梳理】一、通论d区元素是指IIIB~VIII族元素,ds区元素是指IB、IIB族元素。
d区元素的外围电子构型是(n-1)d1~10ns1~2(Pd例外),ds区元素的外围电子构型是(n-1)d10ns1~2。
它们分布在第4、5、6周期之中,而我们主要讨论第4周期的d区和ds区元素。
第4周期d区、ds区元素某些性质Sc3d14s2Ti3d24s2V3d34s2Cr3d54s1Mn3d54s2Fe3d64s2Co3d74s2Ni3d84s2Cu3d104s1Zn3d104s2熔点/℃1953 1675 4 3 1083 419沸点/℃2727 326 77 3 2595 907 原子半径/Pm164 7 126 125 125128137M2+半径/Pm- 9 67 72 74I1kJ·mol-1631658 650 652.8717.4759.4758736.7745.5906.4室温密度/gcm-32.99 4.5 5.96 7.20 7.207.86 8.9 8.90 8.92 7.14氧化态3–1,0,23,4–1,0,23,4,5–2,–1,02,3,45,6–1,0,12,3,45,6,70,2,34,5,60,23,40,23,(4)*1,23(1)2*()内为不稳定氧化态。
同一周期的d区或ds区元素有许多相似性,如金属性递变不明显、原子半径、电离势等随原子序数增加虽有变化,但不显著,都反映出d区或ds区元素从左至右的水平相似性。
d区或ds区元素有许多共同的性质:(1)它们都是金属,因为它们最外层都只有1~2个电子。
它们的硬度大,熔、沸点较高。
第4周期d区元素都是比较活泼的金属,题目能置换酸中的氢;而第5、6周期的d区元素较不活泼,它们很难和酸作用。
(2)除少数例外,它们都存在多种氧化态,且相邻两个氧化态的差值为1或2,如Mn,它有–1,0,1,2,3,4,5,6,7;而p区元素相邻两氧化态间的差值常是2,如Cl,它有–1,0,1,3,5,7等氧化态。
最高氧化态和族号相等,但VIII族除外。
第4周期d区元素最高氧化态的化合物一般不稳定;而第5、6周期d区元素最高氧化态的化合物则比较稳定,且最高氧化态化合物主要以氧化物、含氧酸或氟化物的形式存在,如WO3、WF6、MnO-4、FeO-24、CrO-24等,最低氧化态的化合物主要以配合物形式存在,如[Cr(CO)5]2–(3)它们的水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。
这些离子的颜色同它们的离子存在未成对的d电子发生跃迁有关。
某些d去元素水合离子的颜色电子构型未成对电子数阳离子水合离子颜色3d00Sc3+Ti4+无色无色3d111Ti3+V4+紫色蓝色3d2 2 V3+绿色3d333V2+Cr3+紫色紫色3d444Mn3+Cr2+紫色蓝色3d555Mn2+Fe3+肉色浅紫色3d6 4 Fe2+绿色3d73Co2+粉红色3d8 2 Ni2+绿色3d9 1 Cu2+蓝色3d100Zn2+无色常见酸根离子的颜色有:CrO-24(黄色)、Cr2O-27(橙色)、MnO-24(绿色)、MnO-4(紫红色)。
(4)它们的原子或离子形成配合物的倾向都较大。
因为它们的电子构型具有接受配体孤电子对的条件。
以上这些性质都和它们的电子层结构有关。
二、d区元素(一)钛副族1、钛副族元素的基本性质钛副族元素原子的价电子层结构为(n-1)d2ns2,所以钛、锆和铪的最稳定氧化态是+4,其次是+3,+2氧化态则比较少见。
在个别配位化合物中,钛还可以呈低氧化态0和– l。
锆、铪生成低氧化态的趋势比钛小。
它们的M(Ⅳ)化合物主要以共价键结合。
在水溶液中主要以MO2+形式存在,并且容易水解。
由于镧系收缩,铪的离子半径与锆接近,因此它们的化学性质极相似,造成锆和铪分离上的困难。
2、钛及其化合物(1)钛钛是活泼的金属,在高温下能直接与绝大多数非金属元素反应。
在室温下,钛不与无机酸反应,但能溶于浓、热的盐酸和硫酸中:2Ti+ 6HCl(浓) 2TiCl3+ 3H2↑2Ti+3H2SO4(浓)2Ti2(SO4)3+ 3H2↑钛易溶于氢氟酸或含有氟离子的酸中:Ti + 6HF TiF-26+ 2H+ + 2H2↑(2)二氧化钛二氧化钛在自然界以金红石为最重要,不溶于水,也不溶于稀酸,但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中:TiO2 + 6HF= H2[TiF6]+2H2OTiO2+ 2H2SO4= 2Ti (SO4)2+ 2H2OTiO2+H2SO4=2Ti OSO4+H2O(3)四氯化钛四氯化钛是钛的一种重要卤化物,以它为原料,可以制备一系列钛化合物和金属钛。
它在水中或潮湿空气中都极易水解将它暴露在空气中会发烟:TiCl4 + 2H2O=TiO2+4HCl(4)钛(Ⅳ)的配位化合物钛(Ⅳ)能够与许多配合剂形成配合物,如[TiF6]2-、[TiCl6]2-、[TiO(H2O2)]2+ 等,其中与H2O2的配合物较重要。
利用这个反应可进行钛的比色分析,加入氨水则生成黄色的过氧钛酸H4TiO6沉淀,这是定性检出钛的灵敏方法。
(二)钒副族1、钒副族元素基本性质钒副族包括钒、铌、钽三个元素,它们的价电子层结构为(n-1)d3ns2,5个价电子都可以参加成键,因此最高氧化态为+5,相当于d0的结构,为钒族元素最稳定的一种氧化态。
按V、Nb、Ta顺序稳定性依次增强,而低氧化态的稳定性依次减弱。
铌钽由于半径相近,性质非常相似。
2、钒及其化合物(1)钒金属钒容易呈钝态,因此在常温下活泼性较低。
块状钒在常温下不与空气、水、苛性碱作用,也不与非氧化性的酸作用,但溶于氢氟酸,也溶于强氧化性的酸(如硝酸和王水)中。
在高温下,钒与大多数非金属元素反应,并可与熔融苛性碱发生反应。
(2)五氧化二钒V2O5可通过加热分解偏钒酸铵或三氯氧化钒的水解而制得:2NH4VO3V2O5 +2NH3 + H2O2VOCl3+ 3H2O= V2O5+ 6HCl在工业上用氯化焙烧法处理钒铅矿,提取五氧化二钒。
V2O5比TiO2具有较强的酸性和较强的氧化性,它主要显酸性,易溶于碱:V2O5 + 6NaOH =2Na3VO4 + 3H2O也能溶解在强酸中(pH<1)生成VO2+ 离子。
V2O5是较强的氧化剂:V2O5+ 6HCl=2VOCl2+ Cl2 +3H2O(3)钒酸盐和多钒酸盐钒酸盐有偏钒酸盐MVO3、正钒酸盐M3VO4和多钒酸盐(M4V2O7、M3V3O9)等。
只有当溶液中钒的总浓度非常稀(低于10-4 mol·L-1)且溶液呈强碱性(pH>13)时,单体的钒酸根才能在溶液中稳定存在;当pH下降,溶液中钒的总浓度小于10-4mol·L-1时,溶液中以酸式钒酸根离子形式存在,如HVO-24、H2VO-4;当溶液中钒的总浓度大于10-4mol·L-1时,溶液中存在一系列聚合物种(多钒酸盐)如V2O-47、V3O-39、V4O-412、V10O-628等。
(三)铬副族1、铬副族的基本性质周期系第VIB族包括铬、钼、钨三个元素。
铬和钼的价电子层结构为(n-1)d5ns1,钨为(n-1)d4ns2。
它们的最高氧化态为+6,都具有d区元素多种氧化态的特征。
它们的最高氧化态按Cr、Mo、W的顺序稳定性增强,而低氧化态的稳定性则相反。
2、铬及其化合物(1)铬铬比较活泼,能溶于稀HCl、H2SO4,起初生成蓝色Cr2+溶液,而后为空气所氧化成绿色的Cr 3+溶液:Cr + 2HC l = CrCl 2 + H2↑4CrCl 2 + 4HCl + O 2 = 4C rCl3 + 2H 2O铬在冷、浓HNO 3中钝化。
(2)铬(I II)的化合物向Cr 3+ 溶液中逐滴加入2 mol ·dm –3 NaOH,则生成灰绿色Cr(OH )3沉淀。
Cr (O H)3具有两性:Cr (O H)3 + 3H + = Cr 3+ + 3H 2O C r(OH)3 +OH -= Cr(OH)-4 (亮绿色)铬(III)的配合物配位数都是6(少数例外),其单核配合物的空间构型为八面体,Cr 3+ 离子提供6个空轨道,形成六个d 2sp 3杂化轨道。
(2)铬酸、铬酸盐和重铬酸盐若向黄色C rO-24溶液中加酸,溶液变为橙色Cr 2O -27(重铬酸根)液;反之,向橙色Cr 2O -27溶液中加碱,又变为Cr O-24黄色液:2 Cr O-24(黄色) + 2H +Cr 2O -27(橙色) + H 2O K = 1.2×1014H 2Cr O4是一个较强酸(1a K = 4.1,2a K = 3.2×10-7),只存在于水溶液中。
氯化铬酰Cr O2Cl2是血红色液体,遇水易分解:C rO 2Cl 2 + 2H2O = H2C rO 4 + 2HCl常见的难溶铬酸盐有Ag 2C rO 4(砖红色)、PbCr O4(黄色)、BaC rO 4(黄色)和SrCrO 4(黄色)等,它们均溶于强酸生成M2+和Cr 2O -27。
K2Cr 2O 7是常用的强氧化剂(0/3272+-Cr O Cr ϕ= 1.33 V)饱和K2Cr 2O7溶液和浓H2SO 4混合液用作实验室的洗液。
在碱性溶液中将Cr(OH)-4 氧化为CrO -24,要比在酸性溶液将Cr 3+氧化为Cr 2O -27容易得多。
而将Cr (VI)转化为Cr (III),则常在酸性溶液中进行。
3、钼和钨的重要化合物(1)钼、钨的氧化物MoO 3、WO 3和CrO 3不同,它们不溶于水,仅能溶于氨水和强碱溶液生成相应的合氧酸盐。
(2)钼、钨的含氧酸及其盐钼酸、钨酸与铬酸不同,它们是难溶酸,酸性、氧化性都较弱,钼和钨的含氧酸盐只有铵、钠、钾、铷、锂、镁、银和铊(I)的盐溶于水,其余的含氧酸盐都难溶于水。
氧化性很弱,在酸性溶液中只能用强还原剂才能将它们还原到+3氧化态。
(四)锰副族1、锰副族的基本性质ⅦB族包括锰、锝和铼三个元素。
其中只有锰及其化合物有很大实用价值。
同其它副族元素性质的递变规律一样,从Mn到Re高氧化态趋向稳定。
低氧化态则相反,以Mn2+ 为最稳定。
2、锰及其化合物(1)锰锰是活泼金属,在空气中表面生成一层氧化物保护膜。