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二十三d区金属一四周期d区金属PPT课件

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《d区元素》PPT课件

《d区元素》PPT课件

精选PPT
11
• ②第一过渡系列的低氧化态化合物具有还 原性
TiCl2 +TiOCl2 +H2
4CrCl2 +4HCl +O2 == 2CrCl3 +2H2O 2V2VO2 (aq)
Cr3/ Cr2 = 0.41V
VO2 / V2 = 0.05V
2CrCl2 +2HCl== 2CrCl3 +H2
==TiO2·XH2O + 4C4H9OH
精选PPT
22
• 钛的检验： • 以H2SO4—HCl溶解式样生成TiO2+ • TiO2+ +H2O2 ==［TiO（H2O2）］2+ • 3TiO2+ +Al +6H+ ==3Ti3+ +Al3+ +3H2O • Ti3+ +Fe3+ +H2O ==TiO2+ +Fe2+ +2H+ • 以FeCl3滴定，NH4SCN（aq）作指示剂
第十六章 d区元素（过渡）元素
IIIB —VIII 25个元素 （n-1）d 1-9ns1-2
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd
La Hf Ta W Re Os
Ir Pt
Ac
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1
§16—1过渡金属元素的通性
• 第一过渡系列 3d1-84s2 例外Cr : 3d54s1
精选PPT
16
• 三、钼的冶炼
• 辉钼矿 MoS2
• 灼烧 MoS2+2O2 == 2MoO3 +4SO2

无机化学课件——第十九章 d区元素

无机化学课件——第十九章 d区元素

OH
H
(亮绿色)
Cr(OH)
4
H2O Cr2O3 (绿)
19.2.3. 水溶液中离子及其反应
1.Cr(Ⅲ)的盐
Cr（2 SO
4）3，KCr(SO
）
42
12H
2O,
CrCl3
•水解
[Cr(H 2O）6 ]3
[Cr(OH)(H 2O）5 ]2 H
K 104
2Cr3 3S2 6H2O Cr(OH）3(s) 3H2S(g) 2Cr3 3CO32- 3H2O 2Cr(OH）3(s) 3CO2 (g)
2
O
-0.91 Cr
-0.74
EB / V
CrO
2 4
-0.12
Cr(OH)
4
-1.1
Cr(OH) 2
-1.4
Cr
-1.3
•性质 ① 灰白色, 熔点沸点高，硬度大。
② 活泼金属，表面已形成一层氧化膜，活 泼性下降。 ③ 无膜金属与酸的反应
2Cr 2H 2SO4 (浓) Cr（2 SO4）3 3SO2 H2O 在冷、浓硝酸中钝化。
•Cr(Ⅲ)的配合物的多种颜色
[Cr(H2O）6 ]Cl3紫色，[Cr(H2O）5Cl]Cl2 H2O蓝绿色 [Cr(H2O）4Cl2 ]Cl 2H2O绿色
2.Cr2O72-与CrO42-间的转化
•pH值的影响
2CrO
2 4
2H
(黄)
2HCrO
4
Cr2O
2 7
H
2
O
(橙)
pH<2：Cr2O72-为主 pH>6：CrO42-为主
•还原性
酸性条件：E (Cr2O72 / Cr3 ) 1.33V

课件化学--d区元素

课件化学--d区元素
Ti的丰度居元素分布序列中第十位，属于含量较 为丰富的金属元素。钛的熔点为1680℃，沸点3260℃， 密度为4.5g·cm-3。钛具有特强的抗腐蚀作用，无论在 常温或加热下，或在任意浓度的硝酸中均不被腐蚀。 钛矿物有钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2。
钛或钛合金的密度与人的骨 骼相近，对体内有机物不起化学 反应，且亲和力强，易为人体所 容纳，对任何消毒方式都能适应， 因而常用于接骨、制造人工关节 等。又称为生命金属。
用水浸取除去可溶盐，得海绵状钛，电弧熔 融得钛锭。
§ 2-2 钛的重要化合物
1. 二氧化钛
天然二氧化钛称“金红石”，含杂质。
人工制备纯TiO2俗称“钛白粉”，是优良的白色 涂料，着色力强，遮盖力强，化学稳定性好，优于
除s电子外，d电子可参与成金属键，自左向右未成对价电 子增多，至VIB族（铬族）可能提供6个单电子，相互作用力大， 金属键强，因此在过渡系中，铬族（Cr，Mo，W）熔点最高， 硬度也很大，除Mn和Tc外（熔点反常）随后自左向右熔点又有 规律下降。
铬族价电子层构型: (n-1)d5ns1
熔点变化示意图
此外，钛或钛合金还具有特 殊的记忆功能、超导功能和储氢 功能等。
Zr，Hf是稀有金属，锆矿主要有锆英石ZrSO4， 价电子结构（n－1）d2ns2，d0电子结构较稳定， 所以除最外层s电子，次外层d电子也参加成键， Ti，Zr，Hf最稳定的氧化态是＋4。其次是＋3， ＋2较少见。
由于镧系收缩，铪的离子半径与锆接近，所以
FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O TiOSO4 + 2H2O = H2TiO3 + H2SO4 H2TiO3 = TiO2 + H2O

第十四章 d区元素

第十四章 d区元素

2 铬(Ⅵ)的化合物
(1) 三氧化铬CrO3: 俗名铬酐，它对热不稳定，强氧化剂。 K2Cr2O7 + H2SO4(浓) = K2SO4 + 2CrO3 + H2O
(橙红色)
CrO3 + H2O = H2CrO4 (黄色) 4CrO3 = 2Cr2O3 + 3O2
△
CrO3 + 2NaOH = Na2CrO4 (黄色) + H2O
3d14s2
钛 (Ti)
3d24s2
钒 (V)
3d34s2
铬 (Cr)
3d54s1
锰 (Mn)
3d54s2
铁 (Fe)
3d64s2
钴 (Co)
3d74s2
镍 (Ni)
3d84s2
大→小 6.54 1.20 6.82 1.32 -1.63 6.74 1.45 -1.18 6.77 1.56 -0.91 7.44 1.60 -1.18 7.87 1.64 -0.44 7.86 1.70 -0.28 7.64 1.75 -0.25
△
2FeSO4 = Fe2O3 + SO2 + SO3
△
4FeSO4 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)SO4(黄褐色)
b 莫尔盐 (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O 比FeSO4稳定，易保存，是常用的还原剂。 MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
二 d 区元素的化合物 (一) 铬(Cr)的化合物
Cr 3d54s1 常见氧化态：+2,+3(最稳定),+6 1 铬(Ⅲ)的化合物 (1) 氢氧化铬 Cr(OH)3难溶于水，具有两性。 Cr(OH)3 + 3H+ Cr3+ + 3H2O

元素周期表区元素

元素周期表区元素

d区元素的特征
配合物形成
d区元素容易与配体形成稳定的配合物。 这是因为它们的最外层电子数较少，倾向 于通过配位键与配体形成稳定的化合物。 这些配合物的结构多样性和稳定性为化学 合成和材料科学提供了丰富的可能性
d区元素的特征
磁性和导电性
一些d区元素，如铁、钴、镍等，具有磁性 。这是因为它们的最外层电子数较少，难以 抵消内部的自旋磁矩。此外，一些d区金属 在固态下具有导电性，如铜、银等。这些特 性使得这些元素在电子学和磁学领域具有广 泛的应用
d区元素的应用
生物成像技术
d区元素还可以用于生物成像技术，如MRI、CT等医学影像技术。例如，锰离子可以作为 MRI造影剂，用于脑部成像，帮助医生诊断神经系统疾病。此外，一些d区元素还可以用于 荧光探针的制备，通过发出荧光信号来检测生物样品中的分子和细胞。这些技术可以帮助 医生更准确地诊断疾病并提供更有效的治疗方案
d区元素的氧化态通常从+2到+8不等。其中，最常见的氧化态是+2和+3。例如，钛的氧化 态为+4，而铁的氧化态则可以为+2、+3和+8等。这些不同的氧化态反映了这些元素在化学 反应中的不同活性和反应性
d区元素 的应用
d区元素的应用
d区元素在许多领域 中都有着广泛的应用 。它们是现代工业和 科技的重要组成部分 ，包括催化剂、电池 、电子器件、药物等
d区元素的应用
未来趋势和挑战
随着科技的不断进步，d区元素的研究和应用将继续发展。未来可能的研究趋势包括开发 新的d区金属或其化合物的合成方法、探索新的物理和化学性质、开发新的应用领域等。 同时，我们也面临着一些挑战，如提高资源利用效率、减少环境污染、应对气候变化等。 这些挑战需要我们不断探索和创新，以实现可持续发展

d区元素

d区元素
（1） 同周期元素的活泼性从左至右降低 （2） 第二、三过渡系金属单质活泼性降低， Zr、Hf 仅能溶于王水，Ru、 Rh、 Os、Ir不溶 于王水，与其有较大的电离能、升华焓有关， 有些还易形 成致密的氧化膜
（3）与B、C、N形成间充式化合物，m.p.比 纯金属还高 ，TiC、 WC、TiN、TiB 的 m.p. > 3000℃，硬度都接近于金刚石
ZnS (硫化锌) ZnS (BaSO4) (锌钡白) CdS/CdSe (镉红)
铬酸盐
白色
红色
Pb(Cr, Mo, S)O4 (钼红)
黄色
CdS (镉黄)
PbCrO4或Pb(Cr, S)O4 (铬黄) ZnCrO4 (铬酸锌)
绿色
Cr2O3 铬绿 (氧化铬绿) (铅铬黄+铁蓝) (Co, Ni, Zn)2O4 (尖晶石绿)
许多国家都在颁布相应的法律限制使用含有危害人体健康和 环境的重金属元素（如 Cd、Cr、Hg、Mo等）的颜料， 因此， 发展新型、无毒的无机颜料材料已迫在眉睫 。已有人将 γ– Ce2S3 掺杂着碱金属作为红色和黄色颜料. 它们可用于染色制衣 工业和塑料工业，从而替代了CdSe1-xSx材料。
(1 ) 颜色的互补 (2 ) 无机化合物生色机理— 产生能量较低的激发态
水可以部分地被氯离子所置换，形成不同的水合异 构体，并呈现不同的颜色：
[Cr(III)(H2O)6] Cl3
紫色 淡绿色
[Cr(III)Cl(H2O)5]Cl2· H2O
[Cr(III)Cl2(H2O)4]Cl· 2H2O
暗绿色
实验室见到的三价铬离子溶液常为淡绿色，就是 因为部分内界H2O被溶液中的氯离子所置换的缘故。
第一电离能
总趋势: 同周期 左→右 小→大 同副族 不规律

无机化学 第23章 d区过渡元素(2013)


八、过渡元素水合离子和含氧酸根颜色
• 第一过渡系金属元素的低价离子在水溶液中都是以水合离 子形式存在的，且第一过渡金属水合离子都具有一定的颜 色，这是由于过渡金属离子具有未成对的d电子，容易吸收 可见光而发生d-d跃迁，因而它们常常具有颜色。没有未成 对d电子的水合离子是无色的。 • 第一过渡系金属元素的含氧酸根离子
此外，由于d电子未成键，因此有磁性。 物质显磁性的三种因素： a、成单电子自旋产生的自旋磁矩； b、电子绕核旋转产生轨道磁矩。 c、核的自旋磁矩。 核自旋磁矩小于电子自旋磁矩、轨道磁矩约三个数量级，一般忽略。
第一过渡系元素配合物的磁矩：
3d电子直接与配体接触，3d电子的轨道运动受配位场较大影响，导致 3d电 子轨道运动对磁矩的贡献被削弱或抵消，即轨道磁矩可忽略。磁矩主要由 电子自旋磁矩贡献。 电子自旋磁矩的计算：μeff=[n(n+2)]1/2
三、过渡元素的原子和离子半径
特点：第一过渡系金属元素的原子半径同随原子序数的增大而减小，到 ⅥB以后变得平缓，到ⅠB时又开始上升。离子半径的变化与原子半径的 变化趋势一致。
四、金属单质性质
1、物理性质：参与形成金属键的电子多，金属键强。
•熔点、沸点高。 •硬度大。 •密度大。 熔点最高的单质：钨(W) 硬度最大的金属：铬(Cr) 密度最大的单质：锇(Os)
第二、三过渡系元素配合物的磁矩：
配合物的磁矩来自轨道磁矩和自旋磁矩。 μeff=[4S(S+1)+L(L+1)]1/2 S、L分别为自旋量子数和角量子数的合量。
按物质在外加磁场作用下性质，划分为 逆磁性物质：对外磁场磁力线排斥 顺磁性物质：对外磁场磁力线吸引、聚集 铁磁性物质：强顺磁性，外磁场撤消后仍永久保留磁性如 Fe、 Co、Ni 及其合金 Nd-Fe-B（第三代永磁材料）

D区元素

K2Cr2O7 (红矾) Cr2O3 (铬绿) CrCl3· 2O 6H KCr(SO4)2· 2O 12H
黄色
橙红色 绿色 紫色 暗紫色
975
398 2330 83 89
熔融不分解
熔融不分解 不分解 失去结晶水 失去结晶水
水溶液中铬的各种离子
颜色
2 Cr2O7-
存在的pH ＜2 ＞6 酸性 强碱
2. 钛的重要化合物
（1）TiO2 白色颜料，俗称钛白。不溶于水及稀酸，但溶于热 的 浓硫酸、HF酸
TiO2 ＋H2SO4（浓）＝ TiOSO4 ＋H2O
TiO2＋ ＋ H2O2 ＝ [TiO(H2O2)]2+(桔黄色） －－比色法测定钛 用于制造其他含钛化合物 TiO2(s) +C(s) Ti(s) + 2CO(g)
橙红 黄
CrO
24
Cr3+(aq) 紫
Cr(OH)-4
亮绿
Cr2+(aq) 蓝
酸性
Cr3+(aq) Cr2+(aq)
• 铬元素的电势图
EA / V
Cr 2 O
2 7
1.33 Cr
3
-0.41 Cr 2 -0.91 Cr -0.74
EB / V -1.4 -1.1 2 -0.12 CrO 4 Cr(OH) 4 Cr(OH) 2 Cr -1.3
E E E
Zn Cd Hg
2 2
/Zn 0.762V
2
/Cd 0.402V /Hg 0.852V
总趋势：从上到下活泼性降低。 2. 与活泼非金属(卤素和氧)直接形成化合物。 3. 与氢形成金属型氢化物： 如：VH1.8，TaH0.76，LaNiH5.7 。 4. 与硼、碳、氮形成间充式化合物。

原版周期表PPT课件


2021/3/9
授课：XXX
12
例：短同期元素A与B能形成A2B3化合物，若A的原子
序数为m，则B的原子序数不可能的是（ B ）
A. m+3 B. m+4 C. m+1 D. m-5
例：短周期元素X和Y,可组成XY3,当X的原子序数为m,
则Y的原子序数可能是:
①②③④⑤⑥
①m+4 ②m-4 ③m-8 ④m+2 ⑤m-6 ⑥m+12
32 7
7
2021/3/9
授课：XXX
5
结构：十八纵行十六族 七主七副Ⅷ和0
IA
11
IIA
0
2K 2
IIIA IVA VA
VIA
VIIA
234
5
6
7
8
9
10
L K
8 2
3 11 12 IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
M 18
IB II B 13 14 15 16 17 18 L 8
B. 根据稀有气体原子序数
周期序数ห้องสมุดไป่ตู้
1 2 3 4 5 6 7
2021/3/9
元素种类
2
8 8 18 18 32 32
授课：XXX
稀有气体原子序数
2 10 18
36 54 86 118
9
C. “序差”规律：
①同周期的ⅡA, ⅢA元素的原子序数分别为x和y,
在第二、三周期时：y ＝ x +1 在第四、五周期时：y = x +11
授课：XXX
14
2021/3/9
授课：XXX
15
3.具体表现形式 项目 核电荷数

第十三章 d区元素

K2Cr2O7 + H2SO4(浓)→K2SO4 + 2CrO3(暗红色结晶) + H2O
三、 Cr(Ⅵ)的鉴定
方法1: H+,H2O2 乙醚或戊醇 Pb2+ CrO(O2)2蓝色 PbCrO4 (黄色)
方法2:
Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+ = 2CrO(O2)2 + 5H2O Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)化合物均有毒, 且后者毒性更大. Cr3+的鉴定也可以有不同的方法，但是它们都是在过 量OH-的条件下用H2O2将Cr3+氧化为CrO42-再检验。
第三节
锰的主要化合物 （ⅦB族，3d 4s ）
5 2 5 2
锰是属于ⅦB族，价电子层结构为3d 4s
2 2+ 5
失去4s 电子后，Mn 外层电子构型为3d （半充满）， 2+ 所以Mn 相当稳定，但d电子也参与成键，从而表现 出多种氧化态，如有+2，+4，+6，+7 氧化态。最高 氧化态为+7，其中以+2，+4，+7 氧化态较重要。
+
Cr3+(绿) + H2O (亮绿) CrO2-+ H2O
2-
OH-(适量)

Cr(OH)3
+过量OH-
CrO2 具有还原性，易H2O2，Cl2，Br2被氧化为CrO4 （黄色）。 2CrO2- + 3H2O2 + 2OH-→2CrO42- + 4H2O
Cr(OH)3的两性:
二、Cr(Ⅵ)化合物：H2CrO4、H2Cr2O7及其盐 1、酸性与缩合性：铬酸、重铬酸都是强酸，在水中存在 以下平衡： 2CrO42- + 2H+ ↔ 2HCrO4- ↔Cr2O72- + H2O (黄) pH>6 (橙) pH<2
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稀土元素
第一过渡系 第二过渡系
第三过渡系 第四过渡系
镧系元素 锕系元素
f区元素
内过渡元素
●过渡元素的性质特点 ①各元素间从左到右的水平相似性： ②不同于主族，周期性变化规律不明显，原子半径、电离能随原子序数 增加，虽变但不显著，
d 区元素显示出许多区别于主族元素的性质：
①它们都是金属。它们的硬度较大，熔点和沸点较高，导热、导电性 能好，延性及展性好。它们相互之间或与其它金属元素易生成合金。 ②大部分金属的电极电势为负值，即还原能力较强。例如第一过渡系 元素一般都有能从非氧化性酸中置换出氢。 ③除少数例外，它们都存在多种氧化态从而导致丰富的氧化还原行为。 ④它们的水合离子和酸根离子常呈现一定的颜色。 ⑤它们的原子或离子形成配合物的倾向都有较大。
d 电子组态 d1 d2 d3
d4
d5 d6 d7
d8
d9 d10
M2+(aq) Sc2+ Ti2+ V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+
稳定性增大
同周期元素族氧化态稳定性变化趋势
● 红色为常见的氧化态 ● 同期自左至右形成族氧化态的能力下降 ●同期自左至右低氧化态稳定上升 由图清楚说明了由Sc 至 Cu 族氧化态的热力 学稳定性趋势
(3) 金属单质的物理性质 ●熔点、沸点高
熔点最高的单质： 钨(W) 3683±20℃
●硬度大 ●密度大
硬度最大的金属：铬(Cr) 摩氏 9.0
密度最大的单质： 锇(Os ) 22.48 g·cm-3
●导电性，导热性，延展性好 ●过渡元素的单质：原子半径较小，而彼此排列紧密，未成对d电子、s电
子均参与金属键的形成，金属键较强。
第二十三章 d 区金属(一) d区金属
d 区元素的电子分别填充在 3d 亚层、4d 亚层和 5d 亚层上 .
1996年2月德国科学家宣布发现112号元素， 使第四过渡系的空格 终于被填满.
本章教学要求
1．了解过渡元素的价电子构型特点及其与元素通性 的关系； 2．了解单质及其重要化合物的性质。了解铬元素电 势图及其应用。 3．了解锰元素电势图及其应用，掌握锰的重要化合物 的性质。 4．了解和掌握铁钴镍的氧化物、氢氧化物和配合物的 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.
23-2 第一过渡系元素的基本性质
❖ 23-2-1 金属的性质 ❖ 23-2-2 氧化态 ❖ 23-2-3 最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸
碱性 ❖ 23-2-4 氧化还原稳定性 ❖ 23-2-5 配位性 ❖ 23-2-6 水合离子的颜色和含氧酸根颜色（自学） ❖ 23-2-7 磁性及催化性（自学）
教学重点
1. 过渡元素的通性 2. 铬、锰、铁钴镍 的重要化合物的结
构和性质
本章内容
23.1 引言 23.2 第一过渡系元素的基本性质 23.4 钛 23.5 钒 23.6 铬 23.7 锰 23.8 铁、钴、镍
第23章 d区金属（一）第四周 期d区金属
❖ 23-1 引言 ❖ 23-2 第一过渡元素的基本性质 ❖ 23-3 钪（自学） ❖ 23-4 钛 ❖ 23-5 钒 ❖ 23-6 铬 ❖ 23-7 锰 ❖ 23-8 铁 钴 镍 ❖ 习题
❖ 第一过渡系元素电子结构的特点是都有未充满的d轨道，最外层 也仅有1-2个电子，过渡元素通常指价电子层结构即：(n-1)d110ns1-2。
❖ 镧系和锕系各元素的最后一个电子依次填入外数第三层的f轨道 上，它们的最外三个电子层都是不满的。由于电子构型上的特点， 镧系和锕系元素又被称为内过渡元素。
●分类
23-4 钛
❖ 23-4-1 概述 ❖ 23-4-2 钛的重要化合物
23-5 钒
❖ 23-5-1 概述 ❖ 23-5-2 钒的重要化合物
23-6 铬
❖ 23-6-1 概述 ❖ 23-6-2 铬的重要化合物 ❖ 23-6-3 含铬废水的处理（自学）
23-7 锰
❖ 23-7-1 概述 ❖ 23-7-2 锰的重要化合物
23.1 引言
●d区元素(d区金属)：周期表中具有部分填充d壳层电子的元
素.
IB、IIIB族元素的（n-1）d轨道均已充满，但这两族元素的性质在许多 方 面与过渡元素相似，因之也有人主张将它们包括在过渡元素的范围内。
●范围 广义：ds区，d区和f区；
此处：d区IIIB~VIIIB族8个直列，24种元素
23-8 铁 钴 镍
❖ 23-8-1 铁系元素的基本性质 ❖ 23-8-2 铁 ❖ 23-8-3 钴和镍
23.2.1 金属的性质
⑴原子半径和电离能
❖ 随着原子序数的增加，原子半径缓慢减 小，但到了ⅠB族前后又略为增大。这 种情况可用Z*的变化来说明。
⑵金属活泼性 ①从标准电极电势看，过渡元素一般都可以从稀酸中置换氢. ②从左到右金属的还原能力逐渐减弱。 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属接近。
d 区金属自左至右族氧化态稳定
性下降和低氧化态稳定上升的趋势可以理 解为电子配对和核电荷逐渐增加，对 价层电子on 1
为什么 p 区元素氧化数的改变往往是不
连续的，而 d 区元素往往是连续的？
● p 区元素除了单个 p 电子首先参与成键外，还可依次拆开成 对的 p 电子，甚至 ns2 电子对，氧化数总是增加 2
23.2.2 氧化态
过渡元素常有多种氧化态 原因：由于(n－1)d与ns轨道能级相 差较小，不仅最外层s电子可作为 价电子，有时次外层部分或全部d 电子也可作为价电子。
过渡金属元素有可变氧化态，通常有小于它们族数的氧化态： 1.第一过渡系元素除钪外都可失去4s 2形成+II氧化态阳离子。 2.由于3d和4s轨道能级相近，因而可失去一个3d 电子形成+III氧化态阳离子。 3.随着原子序数的增加，氧化态先是逐渐升高，达到与其族数对应的最高氧化态（从Ti 到Mn的最高氧化态往往只在氧化物、氟化物或氯化物中遇到），随后出现低氧化态。 4.同一元素氧化态的变化是连续的。 5.第一过渡系列后半部的元素（V,Cr,Mn,Fe,Co）能出现零氧化态，它们与不带电的中 性分子配位体形成羰基配合物。