无机化学过渡元素课件

第八章第八章d d区、区、dsds区和区和f f区元素区元素d、ds区元素在周期表中的位置区元素在周期表中的位置 电子排布特征电子排布特征(n-1)d1-10ns1-2第一过渡系第一过渡系第二过渡系第二过渡系第三过渡系第三过渡系11.1 过渡元素的通性过渡元素的通性 大多数金属的大多数金属的熔、沸点高，硬度、密度大熔、沸点高，硬度、密度大 不少元素形成不少元素形成有颜色有颜色的化合物的化合物 许多元素形成许多元素形成多种多种氧化态氧化态 形成形成配合物配合物的能力比较强的能力比较强 参与工业催化过程和酶催化过程的参与工业催化过程和酶催化过程的能力强能力强过渡金属原子半径先减小，后增大。过渡金属原子半径先减小，后增大。过渡金属及合金有过渡金属及合金有广泛的用途广泛的用途过渡元素一系列特征几乎都与未充满或刚过渡元素一系列特征几乎都与未充满或刚充满的充满的d轨道有关，因此有人认为，过渡元素轨道有关，因此有人认为，过渡元素的化学就是的化学就是d电子的化学。电子的化学。Fig.1 Atomic radius of transition elements原子半径先降低，后增大？原子半径先降低，后增大？一、原子半径一、原子半径二、二、金属单质的物理性质金属单质的物理性质熔点、沸点高熔点、沸点高W硬度大硬度大密度大密度大导电性，导热性，延展性好导电性，导热性，延展性好Os过渡元素的水合离子大多是有颜色的。过渡元素的水合离子大多是有颜色的。Ti+V3+Cr3+Mn3+Mn2+Fe3+Fe2+Co2+Ni2+Cu2+d1 d2 d3 d4 d5 d5 d6 d7 d8 d9 紫红紫红绿绿蓝紫紫红蓝紫紫红肉色肉色黄色黄色浅绿粉红浅绿粉红绿色绿色蓝色蓝色 Mn()Fe()Co()Ni()Fe()Cu()红色为常见的氧化态红色为常见的氧化态四、四、多种氧化态多种氧化态五、形成多种配合物用途：形状记忆合金用途：形状记忆合金记忆合金记忆合金是一种颇为特别的是一种颇为特别的金属条金属条，利利用某些合金在固态时其晶体结构随温度发生用某些合金在固态时其晶体结构随温度发生变化的规律，在变化的规律，在高温高温下这种合金可以被变成下这种合金可以被变成任何你想要的形状，在任何你想要的形状，在较低的温度较低的温度下合金可下合金可以被拉伸，但若对它重新加热，它会记起它以被拉伸，但若对它重新加热，它会记起它原来的形状，而变回去。这种材料就叫做原来的形状，而变回去。这种材料就叫做形形状记忆金属（状记忆金属（memorymetal）。http:/ 灰白色灰白色,熔点沸点高，熔点沸点高，硬度大硬度大(最高最高)活泼金属，表面因形一层成氧化膜，甚至活泼金属，表面因形一层成氧化膜，甚至不溶于不溶于 HNO3 和王水和王水.(2)特点：形成特点：形成五彩缤纷五彩缤纷的化合物的化合物(3)(3)应用应用 不锈钢不锈钢的铬含量在的铬含量在10%14%金属陶瓷金属陶瓷(含含77%的的Cr,23%的的Al2O3)电镀和制革电镀和制革 生物应用生物应用:含量与青少年近视有密切关系含量与青少年近视有密切关系.铬盐钝化技术，在国外铬盐钝化技术，在国外1930年才开始，在我国年才开始，在我国西安出土的秦始皇时代的三把宝剑，在潮湿的地下，西安出土的秦始皇时代的三把宝剑，在潮湿的地下，毫无锈迹，剑身乌亮，寒光逼人。经用现代探测技毫无锈迹，剑身乌亮，寒光逼人。经用现代探测技术发现，当时已经将剑进行了铬盐氧化处理。术发现，当时已经将剑进行了铬盐氧化处理。一、一、CrCr单质及其重要化合物的性质单质及其重要化合物的性质价电子构型价电子构型3d54s1常见氧化态：常见氧化态：+2,+3,+6CrCrCl2(蓝蓝)CrCl3(绿绿)HClO2Cr2O3(绿绿)OH-Cr(OH)3（灰蓝色，两性）（灰蓝色，两性）Cr(III)价电子构型：价电子构型：3d34s0,空轨道较多。空轨道较多。a.Cr(III)化合物有一定的颜色化合物有一定的颜色b.Cr(III)的氧化物及其水合物具有两性的氧化物及其水合物具有两性c.Cr(III)盐具有水解性盐具有水解性d.Cr(III)易形成配合物，配位数，特征颜色。易形成配合物，配位数，特征颜色。二、铬二、铬(III)的重要化合物的重要化合物(1)铬绿铬绿(Cr2O3)两性化合物两性化合物Cr2O3+3 H2SO4 Cr2(SO4)3+3 H2OCr2O3+2 NaOH 2 NaCrO2+H2O(灰蓝灰蓝)(深绿色深绿色)(NH4)2Cr2O7Cr2O3N24H2O加热加热蓝色蓝色Zn)(2Cr22+Zn(s)Cr3+14HSOOCrOH7OS32Cr24272Ag22823+-+2422O4H2CrO2OHO3H2CrO2-2+-（2）Cr()的还原性与氧化性的还原性与氧化性碱性条件下易被氧化。碱性条件下易被氧化。Cr2+(aq)Cr3+(aq)V33.1)Cr/OCr(3272=+-酸性条件：酸性条件：EV72.0)CrO2-/CrO(24-=-碱性条件：碱性条件：E(3)Cr(III)配合物的多种颜色配合物的多种颜色3d4s4pd2sp3Cr(H2O)63+若被氨取代，则有：若被氨取代，则有：Cr(H2O)63+紫色紫色Cr(NH3)2(H2O)43+紫红色紫红色 Cr(NH3)3(H2O)33+粉红色粉红色 Cr(NH3)4(H2O)23+橙红色橙红色Cr(NH3)5(H2O)3+橙红色橙红色Cr(NH3)63+黄色黄色CrH2OH2OH2OClH2OH2OClH2OClCrH2OH2OH2OClH2OH2OClH2OClCrH2OH2OH2OCl-H2OH2OClH2OClCrH2OH2OH2OClH2OH2OClH2OClCr(H2O)63+若被氯取代，则有：若被氯取代，则有：2CrO42-(yellow)+2H+Cr2O72-(Orangered)+H2O三、铬三、铬(VI)的重要化合物的重要化合物Cr2O72-+Cl-I-SO32-Fe2+H2SH+Cl2I2SO42-+Cr3+Fe3+SpH6：CrO42-为主为主。酸性条件下，酸性条件下，Cr2O72-的具有的具有强氧化性强氧化性S2O82-Ag+酸性溶液氧化性增酸性溶液氧化性增强强,饱和饱和K2Cr2O7溶溶液与浓硫酸液与浓硫酸1:7(体积体积比比)混合，即可得铬混合，即可得铬酸洗液酸洗液怎样判断洗液失效？怎样判断洗液失效？OrangeredgreenblueCr2O72-Ba2+BaCrO4yellowPb2+PbCrO4yellowAg+Ag2CrO4redPbCrO4早期检查汽车司机是否酒后驾车早期检查汽车司机是否酒后驾车?Cr2O72-(橙红橙红)Cr3+(绿绿)3CH3CH2OH+2Cr2O72-+16H+=3CH3COOH+4Cr3+11H2O 含含Cr2O72-溶液中加入溶液中加入 Ag+、Pb2+、Ba2+等重金属离子等重金属离子得到的总是得到的总是铬酸盐沉淀铬酸盐沉淀而不是而不是重铬酸盐沉淀重铬酸盐沉淀？酒精检测仪使用一个含有两个铂电极的电化学燃料电池传感酒精检测仪使用一个含有两个铂电极的电化学燃料电池传感器检查和测量被测人呼吸气体中的酒精浓度。当呼吸被抽气采样器检查和测量被测人呼吸气体中的酒精浓度。当呼吸被抽气采样系统抽进燃料电池后，将产生一个微小电压。该电压与被测人身系统抽进燃料电池后，将产生一个微小电压。该电压与被测人身体中的酒精含量成正比。一个电子放大器放大这个电压然后在数体中的酒精含量成正比。一个电子放大器放大这个电压然后在数字显示器上把酒精含量显示出来。这就显示出被测人呼吸中或血字显示器上把酒精含量显示出来。这就显示出被测人呼吸中或血液中的酒精含量。液中的酒精含量。目前常用的酒精检测器目前常用的酒精检测器离子鉴定离子鉴定CrO42-加加H2O2和乙醚和乙醚CrO42-+2H2O2+2H+=3H2O+CrO5(blue)乙醚乙醚在铬的化合物中，在铬的化合物中，Cr(VI)的生物毒性最大。的生物毒性最大。含铬化合物对皮肤和粘膜有局部作用，可引起皮炎、鼻含铬化合物对皮肤和粘膜有局部作用，可引起皮炎、鼻中膈等穿孔，铬生产过程中引起癌症已被证实。中膈等穿孔，铬生产过程中引起癌症已被证实。如果身体持续暴露在六价铬下如果身体持续暴露在六价铬下,会发生肾功能衰竭、心会发生肾功能衰竭、心率衰竭、头疼、留鼻血、肝衰竭、骨骼或其他器官衰竭率衰竭、头疼、留鼻血、肝衰竭、骨骼或其他器官衰竭,极易爆发癌症。六价铬还会进入极易爆发癌症。六价铬还会进入DNA遗传给下一代遗传给下一代。生活饮用水生活饮用水含六价铬不得超过含六价铬不得超过0.05mg/L，工业废水工业废水排放排放标准不得超过标准不得超过0.5mg/L。朱莉亚朱莉亚罗伯茨主演的著名环保影片罗伯茨主演的著名环保影片永不妥永不妥协协来源于一个真实故事。它说的是美国加州来源于一个真实故事。它说的是美国加州P.G.E公司使用六价铬作为防锈剂公司使用六价铬作为防锈剂,工业废水毒害工业废水毒害周围百姓周围百姓,最后被告上法庭最后被告上法庭,支付巨额赔偿。支付巨额赔偿。就在中国就在中国,就在重庆主城区里就在重庆主城区里,民丰农化集团的化民丰农化集团的化工厂制造了一模一样的六价铬污染工厂制造了一模一样的六价铬污染,而且后果更严而且后果更严重。重。2003年，被列为中国排污第一年，被列为中国排污第一案案1 1吨吨产品，产品，1.21.2吨吨铬渣铬渣 积存了积存了4545万吨万吨铬渣铬渣处理资金：处理资金：3.13.1亿元亿元时间：时间：2005200520082008年年 11.2.2 锰锰（magnanese)lMnO2 软锰矿，软锰矿，Mn3O4 黑锰矿，黑锰矿，Mn2O3H2O水锰矿水锰矿l地球含量为地球含量为0.085%，比，比Ti，Fe少。少。l海底的海底的“锰结核锰结核”储量达储量达 1012tl用途：主要用于合金。用途：主要用于合金。如：如：12%Mn的的Cu合金，电阻稳定，不受温度影响，合金，电阻稳定，不受温度影响，是很好的电器材料。含锰是很好的电器材料。含锰13%的的Mn、Fe合金，既合金，既坚硬又强韧，性能优良。尤其锰钢不被磁化，可坚硬又强韧，性能优良。尤其锰钢不被磁化，可用在船舰上防磁的部位。用在船舰上防磁的部位。锰结核是沉淀在大洋底的一种矿石，它表面呈黑锰结核是沉淀在大洋底的一种矿石，它表面呈黑色或棕褐色，形状如球状或块状，它含有色或棕褐色，形状如球状或块状，它含有30多种多种金属元素，其中最有商业开发价值的是锰、铜、金属元素，其中最有商业开发价值的是锰、铜、钴、镍等。钴、镍等。锰的重要化合物锰的重要化合物电子构型：电子构型：3d54s2常见氧化态：常见氧化态：+2,+3,+4,+5,+7MnO4-0.56MnO42-2.26MnO20.95Mn3+1.15Mn2+-1.19MnEA1.51有关反应有关反应1.Mn2+的还原性的还原性2Mn2+5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Na+5Bi3+7H2OMn2+OH-Mn(OH)2(white)O2MnO(OH)2(brown)MnO2浓浓HClCl2H2O2H+O22.MnO2的氧化性的氧化性应用：普通玻璃的应用：普通玻璃的”漂白剂漂白剂”，制造干电池，催化，制造干电池，催化剂剂鉴定鉴定Mn2+因为普通玻璃常因痕量铁（因为普通玻璃常因痕量铁（）而呈绿色。若在熔）而呈绿色。若在熔炼时加入炼时加入MnO2，玻璃就变，玻璃就变成无色透明。这是由于成无色透明。这是由于MnO2将将Fe（）氧化成）氧化成Fe（），），Mn（）被还原被还原Mn（）。硅酸铁（）。硅酸铁（）显黄色，硅酸锰）显黄色，硅酸锰（）呈紫色，黄色与紫色互为补）呈紫色，黄色与紫色互为补色，即成无色。色，即成无色。MnO4-+SO32-H+Mn2+SO42-OH-MnO42-+SO42-H2OMnO2+SO42-MnO4-H2O2,H+Mn2+O23.MnO4-的氧化性的氧化性鉴定鉴定MnO4-常用药物常用药物2.MnO2中药中药无名异无名异主要成分主要成分,用于治疗痛肿，跌打损伤用于治疗痛肿，跌打损伤1.CrCl36H2O治治疗糖尿病和糖尿病和动脉粥脉粥样硬化症硬化症3.KMnO4,强氧化剂，消毒防腐剂强氧化剂，消毒防腐剂0.005%0.2%的溶液外用冲洗粘膜，腔道和的溶液外用冲洗粘膜，腔道和伤口口1:1000的溶液用于有机磷中毒的溶液用于有机磷中毒时洗胃，洗胃，稀溶液也可用于消毒水果稀溶液也可用于消毒水果4.抗肿瘤药物抗肿瘤药物:顺铂顺铂cis-Pt(NH3)2Cl2,双核，三核铂类双核，三核铂类写出写出顺铂和反铂的结构顺铂和反铂的结构p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日