强
（2）规律
d区元素氧化态另一条明显的变化 是：同族元素自上而下形成族氧化态的 趋势增强。更准确地说，形成高氧化态 的趋势增强。（Sc，Ti，V除外）
（3）原因 电离能：从上到下，I3d>I4d > I5d ，
d电子云分散，易失去电子，显高氧化 态。
23.1.5 单质的物理性质
除ⅡB外，过渡元素的单质都是高熔 点、高沸点、密度大，导电性及导热性良 好的金属。
Kr 氪
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 5 铷锶钇锆铌钼锝钌铑钯银镉铟锡锑碲碘氙
6
Cs Ba Lu 铯钡镥
Hf 铪
Ta 钽
W 钨
Re Os 铼锇
Ir 铱
Pt Au Hg Tl 铂金汞铊
Pb 铅
Bi 铋
Po 钋
At Rn 砹氡
7
Fr Ra Lr 钫镭铹
族
IIIB IVB VB VIB VIIB
价电子层构型 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2
第一过渡系元素 Sc Ti V Cr Mn
族氧化态
+3 +4 +5 +6 +7
已知最高氧化态 +3 +4 +5 +6 +7
第一过渡系元素族氧化态和实际最高氧化态
族
VIII
IB IIB
定义： 镧系元素的原子半径和三价离子半径
随原子序数增加而逐渐减小的现象称为镧 系收缩。 特点：
• 镧系内原子半径呈缓慢减少的趋势；
• 从La到Lu原子半径递减的积累约14pm 之多。
结果： ⅢB以后的各族元素的第五，六周期
原子半径相似，性质相似。
影响： • 各对元素分离困难； • 从上到下，金属活泼性减弱。
IIIB
IVB
VB
VIB VIIB
Sc(OH)3
Ti(OH)4
HVO3
H2CrO4 HMnO4
碱
弱碱性
两性
两性
强酸性 强酸性 酸
性 Y(OH)3
Zr(OH)4 Nb(OH)5 H2MoO4 HTcO4 性
增 中强碱 两性 微碱
两性
弱酸性
酸性 增Байду номын сангаас
强 La(OH)3
Hf(OH)4
Ta(OH)5 H2WO4
还原剂
相应氧 化产物
TiCl3 Ti (Ⅳ)
CrCl2 Cr3+
FeSO4 Fe3+
氧化剂
相应还 原产物
K2Cr2O7 KMnO4 FeCl3
Cr3+
Mn2+ MnO2
Fe2+
§23.2 钛族元素
(Element of Titanium Family)
23.2.1 钛族元素通性 23.2.2 钛的单质 23.2.3 二氧化钛 23.2.4 四氯化钛 23.2.5 三氯化钛 23.2.6 钛(Ⅳ)的配合物
钛族元素
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
IB IIB 电子层
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn M 8
钪
钛
钒
铬
锰
铁
钴
镍
铜
锌
L8 K2
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 N 8
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd M 18
-1.63 -1.2 -0.90 -1.18
元素
Fe Co Ni Cu Zn
E (M2/M) V -0.409 -0.282 -0.236 +0.337 -0.762
从左到右，金属的标准电极电势总趋 势升高，活泼性逐渐降低。
23.1.7 化合物的性质
1. 最高氧化态水合物的酸碱性
元素最高氧化态氧化物的水合物酸碱性
23.1.1 过渡元素与过渡系
1. 过渡元素 (Transition Element)
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
IB IIB 电子层
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn M 8
钪
钛
钒
铬
锰
铁
钴
镍
铜
锌
L8 K2
23.1.2 价层电子构型
(n-1)d1-10ns1-2
过渡元素的原子结构共同特点：
电子依次填充在(n-1)d轨道上，而 外层只有1-2个电子，易失去，所以它 们都是金属元素。
23.1.3 原子半径
1. 周期的变化
（1）现象
第一过渡系元素的原子半径/pm
元素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
89.3
57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
187.7 182.4 182.8 182.1 181.0 180.2 204.2 180.2 178.2 177.3 176.6 175.7 174.6 194.0 173.4 106.1 103.4 101.3 99.5 97.9 96.4 95.0 93.8 92.3 90.8 89.4 88.1 86.9 85.8 84.8
镧系收缩使它后面的各对过渡元素性 质相似，分离困难。
如下表：
过渡系元素的离子半径
ⅢB Y3+ 89.3 La3+ 101.6
ⅣB Zr4+ 80 Hf4+ 79
ⅤB Nb5+ 70 Ta5+ 69
ⅥB Mo6+
62 W6+ 62
23.1.4 氧化态
1. 同周期元素族氧化态稳定性变化趋势
第一过渡系元素族氧化态和实际最高氧化态
第23章 d区金属
(d-Block Element) §23.1 d区元素通性 §23.2 钛族元素 §23.3 钒族元素 §23.4 铬族元素 §23.5 锰族元素 §23.6 铁、钴、镍
族
周
期 IA
0
1
H 氢 IIA
s区
Li Be
2 锂铍
d区
Na Mg 3 钠 镁 IIIB IVB VB VIB VIIB
水合离子 的颜色
无色溶液 紫色 绿色 紫色 紫色 蓝色 红色
第一过渡系金属水合离子的颜色（续前表）
d电子数
d5 d5 d6 d6 d7 d8 d9 d10
水合离子
[Mn(H2O)6]2+ [Fe(H2O)6]3+ [Fe(H2O)6]2+ [Co(H2O)6]3+ [Co(H2O)6]2+ [Ni(H2O)6]2+ [Cu(H2O)6]2+ [Zn(H2O)6]2+
水合离子 的颜色 淡红色 淡紫色 淡绿色 蓝色 粉红色 绿色 蓝色 无色
3. 过渡元素形成配合物的倾向
过渡元素具有能量相近的空价 电子轨道。
d轨道部分的填充电子，对核 的屏蔽效应小，吸引配体 能力强， 导致有很强的形成配合物的倾向。
4. 过渡元素形成的常见还原剂和氧化剂
常见还原剂和氧化剂
IIIB IVB VB VIB VIIB VIII
价电子层构型 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2
第一过渡系元素 Fe Co Ni Cu Zn
族氧化态
+8 +9 +10 +11 +12
已知最高氧化态 +8 +4 +4 +3 +2
（1）现象: ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB Ⅷ
（第一列） 已制备出族氧化态化合物 （RuO4，OsO4，FeO4）。
• 熔点最高的单质： 钨 W (Wolfram) • 硬度最大的单质： 铬 Cr (Chromium) • 密度最大的单质： 锇 Os (Osmium) • 导电性最好的单质： 银 Ag
23.1.6 单质的化学性质
第四周期过渡元素的金属的标准电极电势
元素
Sc Ti V Cr Mn
E (M2/M) V
He
p区
IIIA IVA VA VIA VIIA 氦
B C N O F Ne
f区
硼碳 氮氧 氟氖
Al Si P S Cl Ar
VIII
IB IIB 铝 硅 磷 硫 氯 氩
4
K 钾
Ca 钙
Sc 钪
Ti 钛
V 钒
Cr Mn Fe 铬锰铁
Co 钴
Ni Cu Zn Ga Ge 镍铜锌镓锗
As 砷
Se 硒
Br 溴
§23.1 d区元素通性
(the General Character of d-Block Element)
23.1.1 过渡元素与过渡系
23.1.2 价层电子构型 23.1.3 原子半径 23.1.4 氧化态 23.1.5 单质的物理性质 23.1.6 单质的化学性质 23.1.7 化合物的性质
144 136 122 118 117 117 116 115 117 125
5 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
162 145 134 130 127 125 125 128 134 148
6 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg