《过渡金属II》课件

过渡金属II过渡金属元素包含了化学周期表中族和族元素这些金属不仅拥有独特d f的化学性质同时也在工业和科技领域广泛应用本次课程将深入探讨过渡,金属元素的特点和应用II过渡金属特点概述独特的电子构型丰富的价态变化12过渡金属具有部分填充的过渡金属能够表现出多种不3d或轨道赋予了它们独特的同的氧化态这使它们能参与4d,,化学性质复杂的化学反应强大的催化性优异的配位能力34过渡金属及其化合物通常具过渡金属易形成配合物与配,有很好的催化活性广泛应用体形成稳定的络合物,于工业生产过渡金属的电子构型过渡金属具有独特的电子构型其最外层电子分布在轨道和轨道中这种,s d轨道电子不完全填充的特点赋予了过渡金属丰富多彩的化学性质d,过渡金属的电子构型为其中和的值因元素而异这种电子[Ar]3d^x4s^y,x y排布方式使得过渡金属能够表现出多种价态从而参与各种配位反应和催化,反应过渡金属的价态变化灵活的电子组态1过渡金属的价态变化源于其轨道电子的灵活性可以呈现d,不同的电子组态从而使它们具有多种氧化态,逐步失电子过程2在化学反应中过渡金属通常会逐步失去外层轨道电子形,d,成不同的正离子从而表现出多种价态,稳定中间价态3过渡金属的多种中间价态往往比稳定的最高价态和最低价态具有更高的化学反应活性过渡金属的离子半径过渡金属的原子半径

0.12nm

0.15nm锰铬过渡金属中最小的原子半径过渡金属中较小的原子半径

0.13nm

0.16nm铁镍过渡金属中中等的原子半径过渡金属中较大的原子半径不同过渡金属原子半径大小各不相同主要取决于电子数和核电荷的大小一般,而言过渡金属原子半径从左到右逐渐减小从上到下逐渐增大这是由于填充的,,电子和电子数的变化所导致的4s3d过渡金属的离子电荷密度离子电荷密度过渡金属通常具有较高的离子电荷密度这是由于其在离子化过,程中失去的电子数较多而离子,半径又相对较小影响因素离子电荷密度受原子半径、价电子数和氧化态等因素的影响随着原子序数的增加离子电荷密,度通常会增大特点过渡金属的高离子电荷密度使其具有较强的离子键合能和配位能力这是它们能够形成多种配合,物和氧化态的重要原因之一过渡金属的催化性质反应加速反应选择性反应中间态稳定反复使用过渡金属由于能形成配合物过渡金属可以选择性地促进过渡金属可以和反应物形成过渡金属催化剂可以被循环能够降低反应的活化能从某些特定的反应路径从而中间态配合物使反应中间利用大幅降低了反应成本,,,,,而加速化学反应的发生控制反应的产物分布态相对稳定从而有利于反,应进行过渡金属的配位能力多价态变化柔性配位过渡金属可以呈现多种不同的过渡金属离子能够灵活地调整氧化态从而形成各种配合物具配位数和几何构型以适应不同,,,有丰富的配位化学配体的立体需求配位稳定性催化功能过渡金属配合物通常具有较高过渡金属的配位能力赋予了它的热力学稳定性能够保持较长们优异的催化性能在工业生产,,时间的配位结构中广泛应用过渡金属的颜色过渡金属的颜色变化十分丰富主要原因是其电子结构复杂存,,在多种价态不同价态的过渡金属离子会吸收不同波长的光,从而呈现出各种鲜艳的颜色如绿色的铜离子、蓝色的铜离子,、红色的钴离子等这些特殊的颜色使过渡金属在工业、艺术等领域广泛应用过渡金属的磁性电子构型过渡金属拥有不同数量的未填满的3d电子轨道,导致其具有独特的磁性顺磁性大多数过渡金属元素都表现出顺磁性,这是由于其未填满的3d电子轨道产生的磁性铁磁性少数过渡金属如铁、钴和镍在常温下具有强烈的铁磁性,广泛应用于电磁设备第一行过渡金属第一行过渡金属包括钪、钛、钒、铬、锰和铁这Sc TiV CrMn Fe些元素具有独特的化学性质在工业和技术领域广泛应用是重要的基础化学,,品铁的化学性质铁的结构化学活泼性磁性特征铁是一种硬质金属原子结构呈体心立方铁具有相当强的化学活性能与氧气、酸铁是一种强磁性金属能被磁铁吸引这,,,晶格这种独特的晶体结构赋予了铁优、碱等发生剧烈反应生成各种化合物是由于铁的原子具有未配对电子产生了,,异的力学性能但其活性低于钾、钠等碱金属很强的磁矩铁的应用建筑材料工业机械12铁是建筑物、桥梁和基建工铁被广泛应用于工厂设备、程的主要材料以其强度和可机床和仪器等工业设备的制,靠性而闻名造中日用品军事装备34铁制成的锅、刀具、钉子等铁是军事装备如坦克、飞机生活用品在日常生活中广泛、武器等的重要组成部分,使用铬的化学性质高度活泼铬是一种银白色、有金属光泽的过渡金属它具有良好的耐腐蚀性和高硬度多种氧化态铬的常见氧化态有CrII、CrIII和CrVI其中CrVI为强氧化剂，广泛应用于工业化合物丰富铬能形成众多化合物,如氧化铬、铬酸盐及各种有机金属化合物,应用广泛铬的应用工业应用装饰应用化学应用临床应用铬主要用于制造不锈钢、耐由于铬具有良好的装饰性和六价铬化合物可用作染料、铬化合物可用于治疗糖尿病热合金和特种钢铁其优异亮色效果被广泛用于电镀漂白剂和氧化剂在化工行和肥胖症并被应用于制药,,,的耐腐蚀性和硬度使其成为装饰金属制品如汽车配件业有广泛应用三价铬化合、化妆品等领域,工业装备和汽车零件的理想、家用电器等物则被用作木材防腐剂和冶选择金助剂钴的化学性质电子配置磁性钴的电子配置为钴是铁磁性金属，具有很强的[Ar]3d⁷4s²,具有未满的轨道，使其能呈磁性这是由于它未填满的3d3d现多种价态轨道电子所致催化性抗腐蚀性钴广泛应用于催化化学反应中钴具有良好的抗腐蚀性能，常，如氢化、氧化等过程，是重用于制造耐高温、耐酸碱的材要的工业催化剂料钴的应用工业应用医疗应用艺术应用钴是生产锂离子电池、超硬合金、高温钴化合物可用于治疗贫血、维生素缺钴蓝是一种美丽的蓝色颜料常用于陶瓷B12,合金和催化剂的重要元素它在工业生乏以及辐射病等它在医疗领域发挥着、玻璃和彩色玻璃制品的着色它为艺产中扮演着不可或缺的角色重要作用术创作增添独特魅力镍的化学性质高导电性出色的耐腐性12镍是一种优良的导电材料被镍具有出色的抗腐蚀性能够,,广泛应用于电子设备制造在恶劣环境中维持良好的性能催化活性磁性表现34镍是一种活性金属在许多化镍是一种铁磁性金属可用于,,学反应中能够起到良好的催制造永磁体和各种电磁设备化作用镍的应用工业用途广泛电子电器领域镍被广泛用于制造不锈钢、合镍是制造电池、电子元件等电金、电池和催化剂等在工业中子电器产品的关键材料之一,有重要应用军事与航空领域医疗保健镍合金在军用装备和航空航天镍可用于制造医疗器械和植入设备制造中有重要用途具有高物在人体修复和医疗保健领域,,强度和耐腐蚀特性有广泛应用铜的化学性质高反应性优异导电性铜具有很强的化学反应活性能与多铜具有优异的电导率是制造电线电,,种元素反应形成各种化合物缆和电子元件的理想材料抗腐蚀性特殊颜色铜对大气中水汽和二氧化碳的腐蚀纯铜呈现特殊的红褐色是制造装饰,具有较强的抵抗能力耐候性良好品、器皿的优质材料,铜的应用电子工业机械工业建筑装饰生活用品由于铜具有优良的导电性和铜及其合金材料耐磨耐腐蚀铜及其合金具有良好的装饰铜及其合金材料还用于制造耐腐蚀性，广泛应用于电线，常用于制造各种机械零部性和艺术性，广泛应用于建厨具、水管、装饰品和艺术电缆、集成电路和电子元件件和工艺装备筑物的装饰、屋顶和门窗制品等生活用品制造造银的化学性质外观结构化学性质银具有亮白色金属光泽是最柔软的金属银的原子结构是面心立方结构每个银原银是一种相对活泼的金属能与卤素等非,,,之一它容易氧化在空气中会逐渐变黑子都与其个最近邻原子相连这种紧金属发生化学反应生成卤化银银也能,12密排列使银具有优秀的导电和导热性能与氧反应生成氧化银银的应用电子工业装饰工艺品银是极佳的导电材料广泛应银的耐腐蚀性、易加工性和,用于电子设备的电路、触点优雅外观使其成为珠宝、艺,和连接器术品和家居装饰的理想材料医疗卫生航空航天银具有抗菌性可用于制造医银因其优异的导热和反射性,疗器械、伤口敷料和水处理能在航天器制造和太阳能电,设备池领域有广泛应用锆的化学性质高熔点和硬度良好的抗腐蚀性多样的化合物锆是一种过渡金属具有很高的熔点和硬锆具有优异的抗腐蚀性能在极端环境下锆能形成许多化合物如二氧化锆、硫酸,,,度这使其成为耐高温和耐磨损的理想长期保持稳定这使其在化工、核电等锆等广泛应用于工业、医疗等领域,材料领域广泛应用锆的应用耐高温材料化学制品锆具有极高的熔点和杰出的耐锆化合物用于制造陶瓷、玻璃热性被广泛用于炼钢、航空航、化学试剂等在电子、化工行,,天等需要耐高温材料的领域业有广泛应用核反应堆锆具有出色的抗辐射性和耐腐蚀性被用作核电厂燃料包壳和结构材料,钼的化学性质原子结构钼元素的原子序数为，电子层构型为42[Kr]4d⁵5s¹氧化态钼的常见氧化态为、、、、、、-20+2+3+4+5+6反应性钼具有较强的还原性和良好的耐腐蚀性它可以与多种元素发生化学反应钼的应用工业应用核工业电子行业化工行业钼被广泛应用于制造耐热和钼是制造核反应堆和核武器钼被用作电子真空管、电子钼化合物被用作催化剂、润耐腐蚀的钢铁合金如高速装置的重要材料其耐腐蚀集成电路和电热元件的关键滑剂和油漆颜料等在化工,,钢和特殊工具钢和耐热的特性使其成为理想组件其高熔点使其性能稳领域广泛应用选择定铱的化学性质高熔点抗腐蚀性铱是一种稀有的过渡金属熔点铱具有出色的耐腐蚀性即使在,,高达是所有金属中最高温和酸性环境中也能保持稳2,443°C,高的这使其具有极佳的耐高定不易被氧化这使其在化工,温性能等领域广泛应用稳定性高铱在常温和常压下非常稳定不易发生化学反应这是因为其电子构型,使其处于稳定状态铱的应用化学工业电子电气医疗设备航天航空铱作为催化剂在化学反应中铱具有优异的导电性和耐腐铱被用作医疗设备的材料铱在高温、高压等苛刻环境,广泛应用如石油化工、农蚀性在电联接、电触点等如人工关节、牙科修复体等中表现稳定应用于航天航,,,药合成等过程中发挥重要作电子装置中被广泛使用因其优良的生物相容性空领域的部件和装备,用总结过渡金属特点广泛应用独特性质过渡金属具有独特的电子构型、价态变过渡金属在冶金、能源、电子等领域广不同过渡金属具有不同的电子构型和化化、离子半径、催化性质等特点是工业泛应用是推动科技进步的重要物质基础学性质为化工、材料等领域提供了丰富,,,生产的关键元素的元素选择。