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过渡元素性质及其应用 金属配位


3. 水溶性: 重铬酸盐 > 铬酸盐 Ba2+ + Cr2O72- 或 CrO42- → BaCrO4↓ (黄色) Pb2+ + Cr2O72- 或 CrO42- → PbCrO4↓ (黄色) Ag+ + Cr2O72- 或 CrO42- → Ag2CrO4↓(砖红色)
4.重铬酸盐的强氧化性:
φ(Cr2O72-/Cr3+) = 1.33V φ(Cl2/Cl-) = 1.36V 例如: K2Cr2O7 + 14 HCl(浓) = 2 CrCl3+ 3 Cl2+ 2 KCl + 7 H2O
-
H
4
或加热
Cr(OH)3 呈两性
2. 碱介质中,Cr(OH)4- 可被氧化后CrO42例:2Cr(OH)4-+ 3Na2O2 = 2CrO42-+ 4OH- + 6Na+ + 2H2O
3.Cr3+ 形成配合物倾向:
Cr3+ 3d 3 CrL6 八面体 例:Cr(NH3)6 3+ 黄色, [Cr(SCN)6]3对比: Al 3+ + NH3 H 2O → Al(OH)3↓
Hg(NO3)2 + Na2CO3 HgO + CO2 + 2NaNO3
(10)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:
抗或逆磁性物质
物质
顺磁性物质
铁磁性物质
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:
洗液:K2Cr2O7 + 浓H2SO4,利用了Cr(Ⅵ)强的氧 化性及H2SO4的强酸性。由于Cr(VI)污染环境,是致 癌性物质,因此停止使用。
可以王水代替(王水:HNO3(浓) : HCl(浓) = 1 : 3)。利 用HNO3强氧化性,Cl的络合性,大多数金属硝酸盐 可溶等性质。由于HNO3- HCl溶液在放置过程会分解, 因此王水应现用现配。
Cr2O72- + 14H+ + 6 Fe2+ = 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7H2O
Fe2++2OH- = Fe(OH)2 (s) Fe3++3OH- = Fe(OH)3 (s) Cr3++3OH-= Cr(OH)3 (s)
思考题:
实验室过去常用洗液 (组成:K2Cr2O7 + 浓H2SO4) 来洗涤玻璃仪器,原理是什么? 为什么现在不再使用 洗液来清洗玻璃仪器? 请你选择合适的试剂作洗液代用 品,并说明理由。
紫色(400—430nm) 紫色(490—540nm) 紫色
亮绿
(7)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
(8)无色晶体如果掺有杂质或存在晶格缺陷时, 常有颜色
(9)晶粒的大小影响晶体颜色
Hg2+ + OH-
HgO + H2O
氧化还原性 酸碱性 配位性 稳定性 各元素特异性
钛(Titanium)及其化合物
(2)Ti单质的化学性质
Ti具有很强的抗酸碱腐蚀性能。它既不溶于盐 酸和硫酸,也不溶于硝酸和王水。它仅溶于氢氟 酸,生成可溶的氟配合物。
Ti + 6 HF = 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)
钒( Vanadium)及其化合物
(1)五价V化合物在水溶液中的存在形式和颜色:
V2O5两性偏酸,微溶于水成酸。
强碱性溶液存在形式为:VO43-、VO3酸性溶液中存在形式为多酸盐。强酸性溶液中
KFe[Fe(CN)6] K4Fe(CN)6 K3Fe(CN)6
呈现深蓝色 黄色 橙红色
(5) 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
(6)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 反式[Co(NH3)4Cl2]Cl 顺式[Co(en)2Br2]Br 反式[Co(en)2Br2]Br
Cr2O72- + 14H+ + 6 Fe2+ = 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7H2O + I- → Cr3+ + I2 + H2O
+ H2C2O4(草酸 ) → Cr3+ + CO2↑
(二)Cr (Ⅲ)化合物
1.Cr3+ OH H 蓝紫
Cr(OH)3↓ 灰蓝
Cr(OH) OH
(2)同一周期随原子序数增加,最高氧化态先逐渐升 高后降低
(3)同族过渡元素从上到下高价趋于稳定,即重元素 的高价态较轻元素稳定,例如:
Cr(Ⅲ)稳定 Mo(Ⅲ)强还原剂 W(Ⅲ) 强还原剂
CrO3 强氧化剂 MoO3稳定 WO3稳定
2、过渡元素的原子半径和离子半径
原子半径的变化规律:
(1)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。
d区元素都是副族元素,各族元素性质之间的差异 主要源于次外层d电子的不同,所以和主族元素相比, 各族之间的差别较小。
过渡元素或过渡金属在我们的日常生活和生产活动 中都有重要的应用。
最新的
一、过渡元素的通性
1. 过渡元素的氧化态
小结:过渡元素氧化态变化规律
(1)具有可变的氧化态,且多数元素的价态变化是连 续的。
(B)酸介质中,中等氧化剂 φ (VO2+/VO2+= + 1.00 V φ (Cl2/Cl- )= + 1.36V 2 VO2+ + 4 H+ + 2 Cl –(浓)= 2 VO2+ + Cl2+2 H2O
(C)重要催化剂:
2 SO2(g) + O2 (g) V 2 O5 2 SO3 (g)
铬(Chromium)及其化合物
CrO42-
Cr2O72-
CrO2-
Cr(OH)3பைடு நூலகம்
Cr3+
铬的重要化合物
(一)铬酸盐与重铬酸盐:
1.CrO3(s) + H2O = H2CrO4 黄色(未得纯酸)
2.水溶液中存在以下平衡:
2 CrO42- + 2 H+ = Cr2O7 2 - + H2O
(黄色)
(橙色)
[H+]↗ 平衡 → pH = 4.0,[Cr2O72-]占90%,溶液橙色; [H+]↘ 平衡 ← ,pH = 9.0,[CrO42-] > 99%,溶液黄色。
级相差不大的(n-1)d,ns,np轨道
名称:二-(环戊二稀)基铁 别名:二茂铁
三氯乙烯合铂
7、形成多碱、多酸倾向
(一)多碱
较高价态 Mn+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+
H2O H H2O
4+
H2O
μ n(n 2)μB
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= 1.732 μB n = 2, μ= 2.828 μB n = 3,μ= 3.873 μB n = 4, μ= 4.899 μB n = 5, μ= 5.916 μB
公式的应用:
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
(2)卤化物:
多数氟化物无色(特例:CuF(红色)) 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
(3)含氧酸根离子: 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
Fe 3+ + NH3 H 2O → Fe(OH) 3↓
Cr(VI)毒性很大,而Cr(III)对人体的毒性 要小得多,请列出一种工业含Cr(VI)废水的处 理方法,写出相应的方程式。
在含铬废水中加入FeSO4,使Cr2O72-→Cr3+,再加入 NaOH至pH~6-8(加热使沉淀完全)发生反应:
(2)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。
离子半径的变化规律与原子半径的变化规 律类似。
3、过渡元素单质的性质
(1)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。
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