无机化学过渡元素

无机化学过渡元素d、ds区元素在周期表中的位置

电子排布特征(n-1)d1-10ns1-2第一过渡系第二过渡系第三过渡系11.1过渡元素的通性●大多数金属的熔、沸点高，硬度、密度大●不少元素形成有颜色的化合物●许多元素形成多种氧化态●形成配合物的能力比较强●参与工业催化过程和酶催化过程的能力强●过渡金属原子半径先减小，后增大。●过渡金属及合金有广泛的用途过渡元素一系列特征几乎都与未充满或刚充满的d轨道有关，因此有人认为，过渡元素的化学就是d电子的化学。Fig.1Atomicradiusoftransitionelements原子半径先降低，后增大？一、原子半径二、金属单质的物理性质●熔点、沸点高W●硬度大●密度大●导电性，导热性，延展性好Os过渡元素的水合离子大多是有颜色的。Ti+V3+Cr3+Mn3+Mn2+Fe3+Fe2+Co2+Ni2+Cu2+d1d2d3d4d5d5d6d7d8d9

紫红绿蓝紫紫红肉色黄色浅绿粉红绿色蓝色

Mn(Ⅱ)Fe(Ⅱ)Co(Ⅱ)Ni(Ⅱ)Fe(Ⅲ)Cu(Ⅱ)红色为常见的氧化态四、多种氧化态五、形成多种配合物用途：形状记忆合金记忆合金是一种颇为特别的金属条，利用某些合金在固态时其晶体结构随温度发生变化的规律，在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状，在较低的温度下合金可以被拉伸，但若对它重新加热，它会记起它原来的形状，而变回去。这种材料就叫做形状记忆金属（memorymetal）。

例如，镍-钛合金在40oC以上和40oC以下的晶体结构是不同的，但温度在40oC上下变化时，合金就会收缩或膨胀，使得它的形态发生变化。这里，40oC就是镍-钛记忆合金的“变态温度”。各种合金都有自己变态温度。形状记忆合金在生物工程、医药、能源和自动化等方面都有广阔的应用前景。建筑工地上打桩声骤然震响,路过的行人纷纷加快脚步,尽早避开那“砰砰”的噪声。可是有一位过客却倒在地上抱头打滚,痛苦不堪。原来,他的颅骨曾因工伤而破损,每遇声浪震荡,便头痛欲裂。为了让这位特殊的患者能过正常人的生活。医生们绞尽了脑汁。最后,他们用一片合金片覆盖病人颅骨缺损处,再用一种“热激励铆钉”将合金固定在颅骨上.这种铆钉在低温下可以松松地置入骨孔,当它达到人体温度后就自动膨胀定位。从此,这位头痛症患者不再惧怕声波冲击了。铬(chromium)(1)性质灰白色,熔点沸点高，硬度大(最高)活泼金属，表面因形一层成氧化膜，甚至不溶于HNO3和王水.(2)特点：形成五彩缤纷的化合物(3)应用●不锈钢的铬含量在10%~14%●金属陶瓷(含77%的Cr,23%的Al2O3)●电镀和制革●生物应用:含量与青少年近视有密切关系.铬盐钝化技术，在国外1930年才开始，在我国西安出土的秦始皇时代的三把宝剑，在潮湿的地下，毫无锈迹，剑身乌亮，寒光逼人。经用现代探测技术发现，当时已经将剑进行了铬盐氧化处理。一、Cr单质及其重要化合物的性质价电子构型3d54s1常见氧化态：+2,+3,+6

CrCrCl2(蓝)CrCl3(绿)HClO2Cr2O3(绿)OH-Cr(OH)3（灰蓝色，两性）Cr(III)价电子构型：3d34s0,空轨道较多。a.Cr(III)化合物有一定的颜色b.Cr(III)的氧化物及其水合物具有两性c.Cr(III)盐具有水解性d.Cr(III)易形成配合物，配位数６，特征颜色。二、铬(III)的重要化合物(1)铬绿(Cr2O3)——两性化合物Cr2O3+3H2SO4Cr2(SO4)3+3H2OCr2O3+2NaOH2NaCrO2+H2O(灰蓝)(深绿色)(NH4)2Cr2O7Cr2O3＋N2＋4H2O加热蓝色Zn)(2Cr22+++Zn(s)Cr3++14HSOOCrOH7OS32Cr24272Ag22823+++++---++2422O4H2CrO2OHO3H2CrO2-2+++--（2）Cr(Ⅲ)的还原性与氧化性碱性条件下易被氧化。Cr2+(aq)Cr3+(aq)V33.1)Cr/OCr(3272=+-酸性条件：EV72.0)CrO2-/CrO(24-=-碱性条件：E(3)Cr(III)配合物的多种颜色3d4s4pd2sp3[Cr(H2O)6]3+若被氨取代，则有：[Cr(H2O)6]3+紫色→[Cr(NH3)2(H2O)4]3+紫红色

→

[Cr(NH3)3(H2O)3]3+粉红色→

[Cr(NH3)4(H2O)2]3+橙红色→[Cr(NH3)5(H2O)]3+橙红色→[Cr(NH3)6]3+黄色CrH2OH2OH2OClH2OH2OCl–H2OCl–CrH2OH2OH2OClH2OH2OCl–H2OCl–CrH2OH2OH2OCl-H2OH2OCl–H2OCl–CrH2OH2OH2OClH2OH2OCl–H2OCl–[Cr(H2O)6]3+若被氯取代，则有：2CrO42-(yellow)+2H+

Cr2O72-(Orangered)+H2O三、铬(VI)的重要化合物Cr2O72-+

Cl-I-SO32-Fe2+H2SH+Cl2I2SO42-+Cr3+Fe3+SpH<2：Cr2O72-为主，pH>6：CrO42-为主。酸性条件下，Cr2O72-的具有强氧化性S2O82-

Ag+酸性溶液氧化性增强,饱和K2Cr2O7溶液与浓硫酸1:7(体积比)混合，即可得铬酸洗液怎样判断洗液失效？OrangeredgreenblueCr2O72-Ba2+BaCrO4↓yellowPb2+PbCrO4↓yellowAg+Ag2CrO4↓redPbCrO4早期检查汽车司机是否酒后驾车?Cr2O72-(橙红)Cr3+(绿)3CH3CH2OH+2Cr2O72-+16H+=3CH3COOH+4Cr3++11H2O含Cr2O72-溶液中加入Ag+、

Pb2+、

Ba2+等重金属离子得到的总是铬酸盐沉淀而不是重铬酸盐沉淀？Questions酒精检测仪使用一个含有两个铂电极的电化学燃料电池传感器检查和测量被测人呼吸气体中的酒精浓度。当呼吸被抽气采样系统抽进燃料电池后，将产生一个微小电压。该电压与被测人身体中的酒精含量成正比。一个电子放大器放大这个电压然后在数字显示器上把酒精含量显示出来。这就显示出被测人呼吸中或血液中的酒精含量。目前常用的酒精检测器离子鉴定CrO42-

加H2O2和乙醚CrO42-+2H2O2+2H+=3H2O+CrO5(blue)乙醚在铬的化合物中，Cr(VI)的生物毒性最大。含铬化合物对皮肤和粘膜有局部作用，可引起皮炎、鼻中膈等穿孔，铬生产过程中引起癌症已被证实。如果身体持续暴露在六价铬下,会发生肾功能衰竭、心率衰竭、头疼、留鼻血、肝衰竭、骨骼或其他器官衰竭,极易爆发癌症。六价铬还会进入DNA遗传给下一代。生活饮用水含六价铬不得超过，工业废水排放标准不得超过。朱莉亚·罗伯茨主演的著名环保影片《永不妥协》来源于一个真实故事。它说的是美国加州公司使用六价铬作为防锈剂,工业废水毒害周围百姓,最后被告上法庭,支付巨额赔偿。

就在中国,就在重庆主城区里,民丰农化集团的化工厂制造了一模一样的六价铬污染,而且后果更严重。－－

2003年，被列为中国排污第一案1吨产品，吨铬渣积存了45万吨铬渣处理资金：亿元时间：2005－2008年11.2.2锰（magnanese)MnO2

软锰矿，Mn3O4

黑锰矿，Mn2O3·H2O水锰矿地球含量为0.085%，比Ti，Fe少。海底的“锰结核”储量达1012t用途：主要用于合金。如：12%Mn的Cu合金，电阻稳定，不受温度影响，是很好的电器材料。含锰13%的Mn、Fe合金，既坚硬又强韧，性能优良。尤其锰钢不被磁化，可用在船舰上防磁的部位。锰结核是沉淀在大洋底的一种矿石，它表面呈黑色或棕褐色，形状如球状或块状，它含有30多种金属元素，其中最有商业开发价值的是锰、铜、钴、镍等。

锰的重要化合物电子构型：3d54s2

常见氧化态：+2,+3,+4,+5,+7MnO4-MnO42-MnO2Mn3+Mn2+MnEA有关反应1.Mn2+的还原性2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Na++5Bi3++7H2OMn2+

OH-Mn(OH)2(white)O2MnO(OH)2(brown)MnO2浓HClCl2H2O2

H+O22.MnO2的氧化性应用：普通玻璃的”漂白剂”，制造干电池，催化剂鉴定Mn2+因为普通玻璃常因痕量铁（Ⅱ）而呈绿色。若在熔炼时加入MnO2，玻璃就变成无色透明。这是由于MnO2将Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ），Mn（Ⅳ）被还原Mn（Ⅲ）。硅酸铁（Ⅲ）显黄色，硅酸锰（Ⅲ）呈紫色，黄色与紫色互为补色，即成无色。MnO4-+SO32-H+Mn2++SO42-OH-MnO42-+SO42-H2OMnO2+SO42-MnO4-H2O2,H+Mn2++O