同位素核素dds区元素.docx

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同位素核素dds区元素

1.过渡元素的通性

（1）.过渡元素的氧化态:

大多数过渡元素有可变的氧化数.第一过渡系，随原子序数增加，氧化态升高，高氧化态趋于稳定，当d电子超过5时，3d轨道趋向稳定，低氧化态趋于稳定；第二、第三过渡系变化趋势与第一过渡系相似，但高氧化态趋于比较稳定；同一族从上到下，特征氧化态升高，高价态趋于稳定。

（2）.原子半径的变化规律

同一周期内，从IIIB到VIIB族原子半径逐渐减小，这是由于原子序数增加，有效核电荷增加，金属键增强所致；VIIB族以后，原子半径又有所回升，这是由于金属键减弱占据主导地位，而有效核电荷增加影响为次所致。

同一族内，从上到下，随着原子层数的增加，第一过渡元素的原子半径小于相应第二过渡系元素的原子半径，而第三过渡系元素的原子半径与第二过渡系元素相比，差别不大。

这是由于镧系收缩所致。

（3）.过渡元素单质的性质

物理性质:

与主族相比，过渡元素晶格中，不仅ns电子参与成键，（n-1）d电子也参与成键；此外，过渡元素原子半径小，单位体积内原子个数多。

故过渡元素的熔点、密度和硬度比主族元素要高。

熔点最高的金属是钨（W）；密度最大的金属是锇（Os）；硬度最高的金属是铬（Cr）。

化学性质－金属活性:

同周期，从左到右，金属活性减弱同族，从上到下，金属活性降低

（4）.过渡元素离子的颜色

过渡元素的水合离子以及与其它配体形成的配离子，往往具有特征的颜色，这是区别于S区和P区金属离子的重要特征。

d－d跃迁是显色的一个重要原因。

对于某些具有颜色的含氧酸根离子，如VO43-（淡黄色）、CrO42-（黄色）、MnO4-（紫红色）等，它们的颜色被认为是电荷迁移引起的。

在上述离子中的金属元素都处于最高氧化态，其形式电荷分别为V5+、Cr6+、Mn7+，它们都具有d0电子构型，有较强的夺取电子的能力，这些酸根离子吸收了一部分可见光的能量后，氧阴离子的电荷会向金属离子迁移。

伴随电荷迁移，这些离子呈现出各种不同的颜色。

物质显色的若干规律（常温，太阳光）:

绝大多数具有d1-9电子组态的过渡元素和f1-13电子组态的稀土元素的化合物都有颜色多数氟化物无色特例：

CuF（红），BrF（红）

3、4、5、6主族，5、6周期各元素的溴化物、碘化物几乎都有颜色锌族卤化物除HgI2（红）都无色铜族除CuCl和AgCl外多数有颜色主族元素含氧酸根离子绝大多数无色

过渡元素的含氧酸根离子多数有色，同族内随原子序数的增加酸根的颜色变浅或无色

VO43－淡黄CrO42－黄色MnO4－紫红色

NbO43－无色MoO42－淡黄TcO4－淡红

TaO43－无色WO42－淡黄ReO4－淡红

同种元素在同一化合物中存在不同氧化态时，这种混合价态的化合物常常呈现颜色，而且该化合物的颜色比相应的单一价态化合物的颜色深

例如：

普鲁士兰KFe[Fe（CN）6]呈现深蓝色黄血盐K4Fe（CN）6黄色赤血盐K3Fe（CN）6红色

3、4、5、6主族，5、6周期各元素的氧化物大部分都有颜色；4、5、6周期各元素的硫化物几乎都有颜色

顺式异构体配合物所呈现的颜色一般比同种配合物的反式异构体的颜色偏短波方向

顺式[Co（NH3）4Cl2]Cl紫色（400—430nm）反式[Co（NH3）4Cl2]Cl绿色（490—540nm）

顺式[Co（en）2Br2]Br紫色反式[Co（en）2Br2]Br亮绿

四面体、平面正方形配合物的颜色比相应的八面体的颜色移向短波方向

CoCl42－深蓝Co（H2O）62＋粉红色

无色晶体如果掺有杂质或发生晶格缺陷时，常有颜色

晶粒的大小影响晶体颜色

Hg2++OH-====HgO（黄色，晶粒细小）+H2O

Hg（NO3）2+Na2CO3====HgO（红色，晶粒大）+CO2+2NaNO3

金属有金属光泽或呈银白色，但金属粉末都是黑色

（5）.过渡金属及其化合物的磁性

按照物质在外加磁场作用下的响应情况，可将物质划分为：

物质的磁性与“成单电子数”有关。

磁矩大小可通过如下公式计算：

上述公式中，μ表示磁矩的大小；n表示所研究物质中的成单电子数；μB表示玻尔磁子。

n=1,μ=1.732μB

n=2,μ=2.828μB

n=3,μ=3.873μB

n=4,μ=4.899μB

n=5,μ=5.916μB

磁矩检测:

通常采用振动样品磁强计（VSM）或法拉第磁天平（超导量子干涉磁力计，SQUID）测得待测物质的磁矩值，通过上述公式可计算出样品中的成单电子数，进而可推断待测物质的d电子排布，再结合价键理论或晶体场理论即可推断出待测物质的空间构型。

（6）.过渡元素易形成配合物

过渡元素中心原子半径小，电荷高，有几个能级相差不大的（n－1）d，ns，np轨道

（7）.形成多碱、多酸

（a）.多碱:

是较高价态金属在一定pH值下多步水解通过羟桥键而形成的多核配合物：

例：

[Fe（H2O）6]3+水解形成[Fe2（H2O）8（OH）2]4+

（b）.多酸:

由含氧酸缩合脱H2O而形成“多酸”

（c）.多酸化学

二十世纪六十年代以后十分活跃

良好的催化性能（具有酸性、氧化还原性、稳定均一结构）；如乙烯乙醛

离子交换剂以及分析化学中应用如检定MoO42-、PO43-

12MoO42-+3NH4++HPO42-+23H+=（NH4）3[P（Mo12O40）]•6H2O↓（黄）+6H2O

 一些具有较好的抗癌抗病毒的作用如（NH4）16[Sb8W20O80]•32H2O

2.钛及其化合物

（1）.单质的制备

（2）.Ti单质的化学性质

Ti具有很强的抗酸碱腐蚀性能。

常温下对空气和水十分稳定。

能缓慢地溶解在浓盐酸中，可溶于氢氟酸，生成可溶的氟配合物。

Ti＋6HF＝H2[TiF6]+2H2

（3）.Ti的化合物

在Ti的化合物中，以＋Ⅳ氧化态物质稳定，常见的有：

TiO2，TiCl4，TiOSO4等

TiO2＋＋H2O2＝[TiO（H2O2）]2+（黄色）（该反应常用于Ti的定性分析和检测）

3.钒及其化合物

4.铬及其化合物

（1）.铬酸盐与重铬酸盐

（2）.Cr（Ⅲ）化合物

碱介质中，Cr（OH）4-可被氧化后CrO42-

例：

2Cr（OH）4-+3Na2O2=2CrO42-+4OH-+6Na++2H2O

Cr3+形成的配合物：

Cr3+3d3CrL6八面体

例：

Cr（NH3）63+黄色，[Cr（SCN）6]3-

对比：

Al3++NH3∙H2O→Al（OH）3↓

Fe3++NH3∙H2O→Fe（OH）3↓

5.锰及其化合物

在锰的各种氧化态中，＋2氧化态物种在酸性溶液中稳定；＋4氧化态主要以MnO2或配合物的形式存在；＋6，＋7氧化态的化合物中，以KMnO4最为重要。

6.铁系金属

VIII族中的九个元素，虽然存在通常的垂直相似性，但水平相似性更为突出。

据此可将这9个元素划分为3个系列，如下：

铁系元素：

FeCoNi（第一过渡系）

轻铂系元素：

RuRhPd（第二过渡系）重铂系元素：

OsIrPt（第三过渡系）

轻铂系和重铂系的6个元素可合称铂系元素。

7.铂系金属

8.铜锌族

铜、锌族元素，为IB、IIB族元素。

它们的原子价层电子构型为（n-1）d10ns1-2，也称ds区元素。

铜族元素特征氧化态：

Cu+1,+2，Ag+1，Au+3锌族元素特征氧化态：

Zn+2，Cd+2，Hg+1,+2

（4）Cu（I）-Cu（II）互相转化

（a）Cu（I）→Cu（II）

例1：

酸性溶液中，Cu+歧化：

2Cu+=Cu2++Cu（s）

Cu+/Cu=0.521V；Cu2+/Cu+=0.152V