d区和ds区元素通性0444.ppt

13 1d区和ds区元素通性 13 2铬与锰 13 3铁 钴 镍 铂系 13 4铜和银 13 4锌和汞 第十三章d区和ds区元素 13 1d区和ds区元素的通性 原子实 n 1 d1 10ns1 2 Pd为ns0 价电子构型都具有未充满或刚刚充满的d轨道 最外层仅有1 2个电子 个别除外 最外两个电子层都是未满的 均属于不稳定电子构型 容易发生变化 一 d区和ds区元素的原子结构特征 一 d区和ds区元素的基本性质变化特征 过渡金属的原子半径一般较小 这是影响单质的物理性质的主要因素之一 同周期元素从左向右 随原子序数的增加 原子半径缓慢地减小 直到第VIII族元素后又稍增大 同族过渡元素从上到下原子半径增大 但第五 六周期同族元素的原子半径十分接近 铪的原子半径甚至比锆还小 三 d区和ds区元素的原子半径 3 2过渡金属的电离势 3 3过渡金属的氧化态及其稳定性 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 3 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 B B族 最高氧化态 族数例 Sc 3 3d14s2Cr 6 3d54s1Mn 7 3d54s1 三 氧化态的稳定性 2 同一族 3 4过渡金属及其化合物的磁性 3 5过渡金属离子及化合物的颜色 自学 3 6配位效应对过渡金属离子半径以及热力学性质的影响3 7含有金属 金属键的过渡金属化合物 13 3铁系元素 1 1铁系元素概述第 族过渡元素3d电子已超过5个 全部d电子参与成键的可能性逐渐减小 所以铁系元素不像其前面的过渡元素易形成VO3 CrO42 MnO4 那样的含氧酸根离子 铁系元素中只有d电子最少的铁 可以形成很不稳定的 氧化数为 6 如高铁酸根FeO42 的化合物 一般条件下 铁的氧化数为 2和 3 其中氧化数为 3的化合物最稳定 为什么 钴的氧化数可为 2 3 镍主要形成氧化数为 2的化合物 1 2铁1 3钴 镍 1 氧化物和氢氧化物 1 氧化物铁 钴 镍均能形成 2和 3氧化数的氧化物 它们的颜色各不相同 FeOCoONiO 黑色 灰绿色 暗绿色 Fe2O3Co2O3Ni2O3 砖红色 黑色 黑色 铁除了生成 2 3氧化数的氧化物之外 还能形成混合氧化态氧化物Fe3O4 经X射线结构研究证明 Fe3O4是一种铁 酸盐 即Fe Fe Fe O4 Fe Co Ni的 2 3氧化数的氧化物均能溶于强酸 而不溶于水和碱 属碱性氧化物 它们的 3氧化态氧化物的氧化能力按铁 钴 镍顺序递增而稳定性递降 2 氢氧化物 铁系元素的氢氧化物均难溶于水 它们的氧化还原性及变化规律与其氧化物相似 还原性增强Fe OH 2Co OH 2Ni OH 2 白色 粉红色 浅绿色 Fe OH 3CoO OH NiO OH 红棕色 棕黑色 黑色 氧化性增强 其中 Fe OH 2很不稳定 容易被氧化 例如向亚铁盐溶液中加入碱 先得到白色Fe OH 2 随即被空气氧化成红棕色Fe OH 3 Fe2 2OH Fe OH 2 Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 实为水合氧化铁Fe2O3 xH2O Co OH 2虽较Fe OH 2稳定 但在空气中也能缓慢地被氧化成棕黑色的CoO OH Ni OH 2则更稳定 长久置于空气中也不被氧化 除非与强氧化剂作用才变为黑色的NiO OH 2 盐类 氧化值为 2的铁 钴 镍盐 在性质上有许多相似之处 它们的强酸盐都易溶于水 并有微弱的水解 因而溶液显酸性 如 Fe H2O 6 2 为浅绿色 Co H2O 6 2 为粉红色 Ni H2O 6 2 为苹果绿色CoCl2 6H2O是常用的钴盐 它在受热脱水过程中伴有颜色的变化 52 25 90 120 CoCl2 6H2O CoCl2 2H2O CoCl2 H2O CoCl2 粉红 紫红 蓝紫 蓝 1 M 盐 2 M 盐 在铁系元素中 只有铁能形成稳定的氧化值为 3的简单盐 常见Fe 的强酸盐 如Fe NO3 3 6H2O FeCl3 6H2O Fe2 SO4 3 12H2O等都易溶于水 在这些盐的晶体中含有 Fe H2O 6 3 这种水合离子也存在于强酸性 pH 0左右 溶液中 由于Fe OH 3比Fe OH 2的碱性更弱 所以Fe 盐较Fe 盐易水解 而使溶液显黄色或红棕色 Fe H2O 6 3 H2O Fe OH H2O 5 2 H3O Fe OH H2O 5 2 H2O Fe OH 2 H2O 4 H3O 若增大pH值 将会发生进一步缩聚成红棕色的胶状溶液 当pH 4 5时 即形成水合三氧化二铁沉淀 Fe3 的氧化性虽远远不如Co3 和Ni3 但仍属中强的氧化剂 能氧化许多物质 例如 2Fe3 H2S 2Fe2 S 2H 2Fe3 2I 2Fe2 I22Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 在电子工业中 利用最后这个反应刻蚀印刷电路铜板 3 配合物 1 氨合物 Fe2 Co2 Ni2 均能和氨形成氨合配离子 其氨合配离子的稳定性 按Fe2 Co2 Ni2 顺序依次增强 Fe2 难以形成稳定的氨合物 无水FeCl2虽然可与NH3气形成 Fe NH3 6 Cl2 但此配合物遇水分解 Fe NH3 6 Cl2 6H2O Fe OH 2 4NH3 H2O 2NH4Cl由于Fe3 强烈水解 所以在其水溶液中加入氨时 不是形成氨合物 而是生成Fe OH 3沉淀 Co2 与过量氨水反应 可形成土黄色的 Co NH3 6 2 此配离子在空气中可慢慢被氧化变成更稳定的红褐色 Co NH3 6 3 4 Co NH3 6 2 O2 2H2O 4 Co NH3 6 3 4OH 对比Co3 在氨水和酸性溶液中的标准电极电势 可见Co3 很不稳定 氧化性很强 而Co 氨合物的氧化性大为减弱 稳定性显著增强 Ni2 在过量的氨水中可生成蓝色 Ni NH3 4 H2O 2 2 以及紫色 Ni NH3 6 2 Ni2 的配合物都比较稳定 2 氰合物 Fe2 Co2 Ni2 Fe3 等离子均能与CN 形成配合物 Fe 盐与KCN溶液作用得白色Fe CN 2沉淀 KCN过量时Fe CN 2溶解 形成 Fe CN 6 4 Fe2 2CN Fe CN 2 Fe CN 2 4CN Fe CN 6 4 从溶液中析出来的黄色晶体K4 Fe CN 6 3H2O 俗称黄血盐 通入氯气 或加入其它氧化剂 可将 Fe CN 6 4 氧化为 Fe CN 6 3 K3 Fe CN 6 深红色晶体 俗名赤血盐 2 Fe CN 6 4 Cl2 2 Fe CN 6 3 2Cl 在含有Fe2 的溶液中加入赤血盐溶液 在含有Fe3 的溶液中加入黄血盐溶液 均能生成蓝色沉淀 K Fe2 Fe CN 6 3 KFe Fe CN 6 蓝 K Fe3 Fe CN 6 4 KFe Fe CN 6 蓝 3 硫氰合物 Fe3 与SCN 反应 形成血红色的 Fe NCS n 3 n Fe3 nSCN Fe NCS n 3 n n l 6 n值随溶液中的SCN 浓度和酸度而定 这一反应非常灵敏 常用来检出Fe3 和比色法测定Fe3 的含量 Co2 与SCN 反应 形成蓝色的 Co NCS 4 2 在定性分析化学中用于鉴定Co2 因为 Co NCS 4 2 在水溶液中不稳定 用水冲稀时可变为粉红色的 Co H2O 6 2 所以用SCN 检出Co2 时 常使用浓NH4SCN溶液 以抑制 Co NCS 4 2 的解离 并用丙酮进一步抑制解离或用戊醇萃取 Ni2 可与SCN 反应 形成 Ni NCS Ni NCS 3 等配合物 这些配离子均不太稳定 4 羰合物 铁系元素与CO易形成羰合物 例如Fe Co Ni的几个羰合物 羰合物不稳定 受热易分解 利用此性质可用于制备纯金属 例如高纯铁粉的制备 Fe 5CO Fe CO 5 5CO Fe 高纯 5 螯合物 Ni2 与丁二酮肟在中性 弱酸性或弱碱性溶液中形成鲜红色的螯合物沉淀 此反应是鉴定Ni2 的特征反应 丁二酮肟又称为镍试剂 血红蛋白和肌红蛋白都是Fe 与血红素蛋白质形成的配合物 血红蛋白是血红细胞 红血球 中的载氧蛋白 在动脉血中把O2从肺部运