20-1 通 性
第一过渡 系元素
IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni
钪钛 钒 铬锰铁钴镍
39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd
钇 锆铌 钼 锝 钌 铑钯 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt La-Lu 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂
V(OH)4+1 .0VO2+ 0 .3V43+-0 .2V26+-1 .1V8 Nb2O50.05Nb3+ -1.N 1b Ta2O5-0.7T5a
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20-3 钒分族
一、存在和发现 钒的主要矿物有：绿硫钒矿VS2或V2S5，钒铅矿 Pb5[VO4]3Cl等。 Nb和Ta因性质相似，在自然界中共生，矿物为 Fe[(Nb,Ta)O3]2如果Nb的含量多就称铌铁矿，反之为 钽铁矿。 二、单质的性质和用途 电子构型为(n-1)d3ns2价态有+V、+IV、+III、+II, V、Nb、Ta以+V价最稳定，V的+IV价也较稳定。 它们的单质容易呈钝态、都溶于硝酸和氢氟酸的 混合酸中，钽不溶于王水。
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1. 电子构型 除Pd外，它们都有未充满的d轨道，最外层也仅 有1-2个电子，过渡元素通常指价电子层结构即： (n-1)d1-9ns1-2。 2. 氧化值 它们的(n-1)d和ns轨道能级的能量相差很小，d电 子也可部分或全部作为价电子参加成键。一般由+2价 直到与族数相同的氧化态(VIII例外)。 3. 单质的化学性质 IIIB族是它们中最活泼的金属，性质与碱土金属 接近。同族元素的活泼性从上到下依次减弱。
二、单质的性质和用途
钛抗腐蚀性强、密度小、亲生物及有记忆性的金属，用于
化工、海上设备，医疗、卫星等。锆和铪的性质极相似,硬度较
大、导电不良、外表类似不锈钢。
钛能溶于热的浓HCl
2Ti+6HCl⇌2TiCl3+3H2↑ 钛更易溶于HF+HCl(H2SO4)
Ti+6HF ⇌ 2TiF62-+2H++2H2↑ 锆和铪也有上面配合反应的性质。
4、分离煅烧
H2TiO3 ⇌ TiO2+H2O 5、碳氯法
TiO2+2C+2Cl2=10=00=-1=10=0=K TiCl4+2CO 6、在1070K用熔融的镁在氩气氛中还原TiCl4可得 海棉钛，再经熔融制得钛锭。
TiCl4+2Mg ⇌ 2MgCl2Ư、TiO2：金红石、钛白，白色粉末，不溶于水 及稀酸，可溶于HF和浓硫酸中。
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3
4. 氧化物及其水合物的酸碱性
同种元素，不同氧化态的氧化物，其酸碱性随氧
化数的降低酸性减弱，碱性增强。
Mn2O7 MnO3 MnO2 Mn2O3 MnO
强酸性 酸性
两性 弱碱性 碱性
这是由于其水合物中非羟基氧的数目减少。
同一过渡系内各元素的最高氧化态的氧化物及水
合物，从左到右碱性减弱，酸性增强。
过渡元素的性质区别于其它类型的元素，是和它 们具有不全满的d电子有关，这是过渡元素的特点，也 是学习过渡元素化学时应充分注意的。
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一、存在
20-2 钛分族
钛在地壳中的储量相当丰富(0.45%)，主要矿物是钛铁矿
FeTiO3和金红石TiO2，锆以斜锆矿ZrO2和锆英石ZrSiO4的形式存 在，铪总是以锆的百分之几的量和锆伴生且分离困难。
89-103 104 Rf 105 Db 106 Sg 107 Bh 108 Hs 109 Mt 110
Ac-Lr 钅卢 钅杜 钅喜 钅波 钅黑 钅麦 Uun
第二过渡 系元素
第三过渡 系元素
过渡系元素
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一、共性 1、都有较大的硬度、熔点和沸点。它们的导电性、 导热性好，相互间可形成合金。 2、大多数溶于酸，只是有些“贵”金属电极电势 较大，难与普通的酸反应。 3、除IIIB族外，都有多种氧化态，水合离子和酸 根离子常呈现一定颜色。 4、由于d电子不满，化合物通常是顺磁性化合物。 5、原子半径从左到右逐渐减小。
FeO+H2SO4 ⇌ FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 ⇌ Fe2(SO4)3+3H2O 2、加入单质铁把Fe3+离子还原为Fe2+离子，然后
使溶液冷却至273K以下使FeSO4·7H2O结晶析出。
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3、加热煮沸Ti(SO4)2和TiOSO4 Ti(SO4)2+H2O ⇌ TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+H2O ⇌ H2TiO3↓+H2SO4
中心离子半径在0.075~0.06nm范围内的配合物表现 的较突出，主要表现在配位体交换慢，有些很慢。 如：CrCl3·6H2O在水溶液中长期放置：
[Cr(H2O)4Cl2]+(绿色)+H2O⇌[Cr(H2O)5Cl]2+(浅绿色)+Cl[Cr(H2O)5Cl]2++H2O ⇌[Cr(H2O)6]3+(蓝紫色)+Cl-
强碱
Sc2O3 两性
TiO2 酸性
CrO3 Mn2O7 强酸
同族元素，自上而下各元素相同氧化态的氧化物
及其水合物，通常是酸性减弱，碱性增强。
H2CrO4
H2MoO4
H2WO4
中强酸
弱酸
两性偏酸性
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5. 配合性
配合能力强，易形成一系列配合物，因d轨道不满 而参加成键时易形成内轨型配合物。
它们的电负性较大，金属离子与配体间的相互作 用加强，形成较稳定的配合物。
TiO2+6HF ⇌ H2[TiF6]+2H2O Ti4+容易水解得到TiO2+离子——钛酰离子。
TiO2是一种优良颜料、催化剂、纳米材料。 2、TiCl4：易水解，为偏钛酸及TiOCl2，在浓 HCl中生成H2[TiCl6] 3、Ti2(SO4)3：三价钛的还原性比(Sn2+)稍强 Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3 ⇌ 2Ti(SO4)2+2FeSO4 二价钛具有更强的还原性。
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三、Zr和Hf的分离
钾和铵的氟锆酸盐和氟铪酸盐在溶解度上有明显
的差别，可利用此性质来分离Zr和Hf。
四、金属钛的制备
工业上常用FeTiO3为原料来制金属钛 1、矿石中含有FeO、Fe2O3杂质,先用浓硫酸处理 FeTiO3+3H2SO4 ⇌ FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O FeTiO3+2H2SO4 ⇌ FeSO4+TiOSO4+2H2O