第17章 过渡金属元素

其中：ΦA / V
Cr2O72 -/ Cr3+ MnO4- / Mn2+ FeO42- / Fe2+ NiO42- / Ni2+
1.33 1.49 1.84 1.75
（三）氧化态的稳定性
2．同一族
高稳氧 氧定化 化性性 态↗↘
Ⅵ
CrO42-/Cr3+ MoO4-/M3+ WO42-/W3+
Ⅶ
MnO4-/Mn2+ TcO4-/Tc+3 ReO4-/Re3+
低稳 氧定 化性 态
↗
与ⅢA ~ ⅤA 族规律相反！
反映过渡金属元素 5d, 6d 电子参与成键倾向↑
原因：
（1）（n-1）d 电子电离能
n ↗, (n-1)d 电子电离倾向↘ （d 电子云发散）
（2）形成 d-p 键能力：
3d < 4d < 5d
稳定性： 氧化性：
CrO42- < MoO42- < WO42-
二、氧化态
（一）同一元素，多种氧化态
原因：（n-1）d 与 ns 轨道能量相近，部分(n-1)d 电子参与成键。
例：Mn 2 ~ +7 均出现，主要+2，+3，+4，+6，+7. Fe 2 ~ +6 均出现，主要+2，+3，+6.
（二）最高氧化态
ⅢB ~ ⅦB 族：最高氧化态 == 族数
例： Sc Cr Mn
24Cr
3d54s1
不是 3d44s2
41Nb 铌
4d45s1
不是 4d35s2
42Mo
4d55s1
不是 4d45s2

V(OH)2 弱B
V(OH)3 更弱B
V(OH)4 AB
HVO3 A
Cr(OH)2 B
Cr(OH)3 BA
H2CrO4 A
Fe(OH)2 B
Fe(OH)3 BA
同一元素低价态化合物碱性比高价态碱性强。
八、配合物：
形成配合物倾向 比主族Mn+大得多：
① (n-1) d 与 ns 能量相近，(n-1)d电子参与成键； ② d 区 Mn+: (9 17)e构型, (强极化力 + 大变形性)。
CO CO CO CO
Ni(CO)4 四面体
问 实测：Ni—C键长184 pm，理论：Ni—C键长198 pm；
题 CO把电子给予Ni，Ni上负电荷过剩，使该化合物不稳定, 而事实Ni(CO)4十分稳定。
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CO的分子轨道式
接受Ni的d电子
(1σ)2 (2σ)2 (3σ)2 (4σ)2 (1π)4 (5σ)2 (2π)0 (6σ)0
σδ π π
σ成键 π成键 δ键
Re3+
↑ ↑ ↑ ↑ —— dz2 dxy dyz dxz dx2-y2
||
|
头面 肩
碰对 并
头面 肩
Re-Re成键情况
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3. 双氮配合物与N2分子的活化
端基配位——以σ电子给予金属M
N2形成配合物
M···N≡N M···N≡N···M
N
侧基配位——以π电子给予金属 M
2. 羰基簇合物 （分子中含有M—M键的化合物） 过渡元素能和CO形成许多羰基簇合物。 羰基簇合物中金属原子多为低氧化态并具有适宜的d轨道。
双核和多核羰基簇合物中羰基与金属原子的结合方式： (1) 端基（1个CO和1个成簇原子相连）；(2) 边桥基（1个CO 与2个成簇原子相连）；(3) 面桥基（1个CO与3个成簇原子相 连）。

酸碱平衡的理论基础 酸碱溶液 pH 的计算 酸碱平衡的移动
酸碱缓冲溶液 滴定分析法概述 酸碱指示剂
（1） 酸碱质子理论基本概念 （2） 共轭酸碱对的关系 （3） 酸碱解离常数及其与酸碱强度的关系 （1） 一元弱酸、弱碱溶液 pH 的计算(最简式) （2） 两性物质溶液 pH 的计算 （1） 同离子效应 （2） 盐效应 （3） 解离度与稀释定律 （1） 缓冲溶液的缓冲原理和缓冲范围 （2） 缓冲溶液 pH 的计算 （3） 缓冲溶液 pH 的配制 （1） 滴定方式 （2） 基准物质与标准溶液 （1） 酚酞和甲基橙的变色范围和应用
金属指示剂
（1） 金属指示剂及其作用原理 （2） 金属指示剂的理论变色点
配位滴定的应用
（1） 标准溶液的配制与标定 （2） 以铬黑 T 为指示剂测定 Ca2+
第 14 章 非金属元素(一)
卤族元素
氧与硫
氮与磷
第 15 章 非金属元素(一)
碳、硅、硼
碱金属和碱土金属
第 16 章 主族金属元素
铝及其重要化合物 锡、铅
定量分析中的误差
（1） 准确度和精密度的概念及二者相互关系 （2） 误差的分类、产生的原因及减免的方法
第 3 章 误差与数据处理
分析数据的统计处理
（1） 数据的集中趋势和分散程度的表示 （2） 可疑数据的检验
有效数字及其运算规则
（1） 有效数字的含义和位数 （2） 有效数字的修约
第 4 章 酸碱平衡 第 5 章 酸碱滴定法
（1）流体的流动型态
管内流动的阻力损失
（1）管内流动的阻力损失的计算 （2）当量直径
管路计算
（1）管路计算（设计型计算）
第二章 流体输送机械
离心泵

过渡金属在元素周期表中的位置
过渡金属位于元素周期表的第4、5、6周期 过渡金属包括铁、钴、镍、铜、锌、汞等元素 过渡金属具有特殊的化学性质和物理性质 过渡金属在配位化合物实验中具有重要作用
过渡金属的电子构型与化学性质
电子构型：过渡金属元素的电子构 型通常为d或f电子构型
配位化合物：过渡金属元素容易形 成配位化合物，如Fe(CO)5、 Ni(CO)4等
配位化合物的稳定 性与反应性：对于 理解化学反应机理 具有重要意义
实验操作与注意 事项
实验材料与试剂准备
实验仪器：如烧杯、试管、 滴定管等
配 位 化 合 物 ： 如 E DTA 、 DT PA 等
过渡金属：如铁、铜、镍等
实验试剂：如盐酸、硫酸、 氢氧化钠等
防护用品：如手套、口罩、 护目镜等
实验记录本：记录实验过程 和数据
实验结果在生产生活中的应用
过渡金属与配位化合物在工业生产中的应用 实验结果在环境保护中的应用 实验结果在医疗领域的应用 实验结果在材料科学中的应用
实验结果对科学研究的启示
过渡金属与配位化合物的性质和结构 实验结果的应用：如催化剂、药物、材料等领域 实验结果的理论解释：如电子结构、配位化学等 实验结果的创新性：如新化合物的发现、新反应的发现等 实验结果的局限性：如实验条件、实验方法等 实验结果的未来研究方向：如新化合内外学者正在积极开 展新型配位化合物的合成与应用研 究
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应用领域：在材料科学、生物医药、 环境科学等领域具有广泛的应用前 景
挑战与机遇：面临合成难度大、应 用效果不稳定等挑战，同时也存在 巨大的市场机遇和发展空间
过渡金属在新能源领域的应用前景