天津大学无机化学课件第十三章过渡元素

天津大学无机化学课件第十三章过渡元素CONTENTS过渡元素概述铁系元素铜系元素稀土元素过渡元素与其他元素的相互作用过渡元素概述01定义与分类定义过渡元素位于周期表中d区和ds区，是一类具有未填满的d电子壳层的金属元素。分类根据其原子结构和性质，过渡元素可以分为铁系元素和铂系元素两大类。过渡元素具有未填满的d电子壳层，这些d电子参与了化学键的形成，决定了过渡元素的化学性质。过渡元素的电子构型遵循洪特规则和泡利原理，电子优先占据能量较低的轨道，但会受到能级交错的影响。过渡元素的电子构型电子排布d电子过渡元素都是金属，具有金属光泽、良好的导电性和导热性。过渡元素有多种可变的氧化态，这是因为它们的d电子可以参与化学键的形成。由于过渡元素的d电子参与成键，它们可以与配位体形成稳定的配合物。金属性可变化合价形成配合物过渡元素的通性铁系元素02123铁、钴、镍等铁系元素具有多种价态，如铁的常见价态为+2和+3，这使得它们在化学反应中具有多种变化的可能性。铁系元素具有可变价态铁、钴、镍等金属具有良好的导电性和延展性，这使得它们在电子工业和制造行业中具有广泛应用。良好的导电性和延展性铁、钴、镍等元素具有显著的磁性，这使得它们在磁性材料、电子设备等领域中具有重要应用。磁性铁系元素的性质硫化物和卤化物铁、钴、镍的硫化物和卤化物也是重要的化合物，如FeS2、CoS2、NiCl2等，它们在采矿、化工等领域中具有应用。配合物铁、钴、镍可以与多种配体形成配合物，如有机酸、无机酸、醇等，这些配合物在催化、生物医学等领域中具有应用。氧化物和氢氧化物铁、钴、镍的氧化物和氢氧化物是重要的化合物，如Fe2O3、CoO、NiO等，它们在陶瓷、颜料等领域中具有应用。铁系元素的重要化合物电子工业铁系元素具有良好的导电性和延展性，因此在电子工业中广泛应用于制造电子元件和电路板。化工领域铁系元素的化合物在化工领域中具有广泛的应用，如颜料、染料、催化剂等。生物医学领域铁系元素在生物医学领域中也有重要应用，如血红蛋白中的铁离子参与氧的运输，某些金属酶中的钴、镍等元素参与生物体内的代谢过程。磁性材料铁、钴、镍等元素具有显著的磁性，因此在制造磁性材料如永磁体、电磁铁等中具有广泛应用。铁系元素的应用铜系元素03铜系元素具有金属性，可以形成阳离子。铜系元素具有可塑性和延展性，可以形成金属单质。铜系元素具有导电性和导热性，可用于制作导体和散热材料。铜系元素的性质如CuO、Cu2O等，可用于制备铜盐和颜料。如CuS、Cu2S等，可用于制备铜盐和半导体材料。如Cu(CN)2、Cu(CN)3等，可用于电镀和金属表面处理。铜的氧化物铜的硫化物铜的氰化物铜系元素的重要化合物铜及其化合物广泛应用于电线、电缆、开关、插座等电气产品的制造。铜及其化合物可用于建筑物的管道、屋顶、门窗等部分的制造和装饰。铜的氧化物和硫化物可用于制造颜料和涂料，用于绘画和涂装领域。电气工业建筑业颜料和涂料铜系元素的应用稀土元素04稀土元素的电子排布具有特殊的规律，其价电子构型为4f^n5d^16s^2，其中n的值从0到14，这种电子排布使得稀土元素具有独特的物理和化学性质。独特的电子排布稀土元素具有丰富的光谱特征，包括荧光、磷光和拉曼散射等，这些特性使得稀土元素在光谱分析和检测领域具有广泛的应用。丰富的光谱特征稀土元素具有独特的磁学性质，如高磁化率和稳定的磁矩等，这些性质使得稀土元素在磁记录、磁流体和磁制冷等领域具有重要应用。独特的磁学性质稀土元素的性质氧化物稀土元素的重要化合物之一是氧化物，如氧化镧、氧化铈等，这些氧化物可用于制备陶瓷、玻璃和荧光粉等材料。氟化物稀土元素的氟化物也是重要的化合物之一，如氟化镧、氟化铈等，这些氟化物可用于制备稀土永磁材料和荧光粉等。硫化物稀土元素的硫化物也是重要的化合物之一，如硫化镧、硫化铈等，这些硫化物可用于制备稀土硫化物电池和储氢材料等。稀土元素的重要化合物永磁材料01稀土元素在永磁材料领域具有广泛应用，如钕铁硼永磁材料，这种材料具有高磁能积和高矫顽力等特点，被广泛应用于电机、发电机和变压器等领域。荧光材料02稀土元素在荧光材料领域具有广泛应用，如荧光粉、LED和液晶显示等领域，利用稀土元素的发光特性可以制备出各种颜色的荧光材料。催化剂03稀土元素在催化剂领域也具有广泛应用，如汽车尾气催化剂和工业废水处理等领域，利用稀土元素的特殊性质可以制备出高效、稳定的催化剂。稀土元素的应用过渡元素与其他元素的相互作用050102与碳的相互作用过渡金属碳化物在高温下不稳定，会发生分解反应，释放出碳并生成金属单质，这一特性可用于合成纯金属。碳与过渡元素反应生成金属碳化物，如Fe3C、Ni3C等，这些化合物具有较高的熔点和硬度，常用于制备耐磨材料和切割工具。与氧的相互作用过渡元素与氧反应可以形成氧化物，如Fe2O3、Cr2O3等，这些氧化物具有不同的颜色和性质，可用于制备颜料、陶瓷和玻璃等。过渡金属氧化物在酸性或碱性溶液中可以发生氧化还原反应，因此可以用于制备电池和电镀等。过渡元素与硫反应可以形成