元素周期表中的过渡元素及其通性

1.过渡元素

过渡元素是指周期表中长周期中d区和ds区元素,由于这些元素内层的d能级正在填充,所以称为过渡元素。

过渡元素从左向右依次为:钪副族、钛副族、钒副族、铬副族、锰副族、Ⅷ族元素、铜副族和锌副族,共10个纵行,30个元素,约占元素周期表中元素的四分之一。

过渡元素的原子随着核电荷数的递增,电子依次填充在次外层的d轨道上,最外层电子只有1-2个;价层电子构型为:

由于过渡元素原子具有共同的结构特点,所以过渡元素也有许多通性。

2.过渡元素的通性

(1)物理性质

①过渡元素的单质具有典型的金属性质,有金属光泽、延展性,是电和热的良好导体。

②过渡金属大多熔点高、沸点高、硬度大、强度高、密度大。熔点、沸点高的金属主要集中在d区,其中,钨的熔点、沸点最高。过渡金属的熔沸点,从左自右先逐步升高,然后又缓慢下降,到ⅡB族已经是低熔点金属,其中汞的熔点最低,常温下呈液态。

③过渡元素的水合离子、含氧酸根离子和配离子大多是有颜色的。一些元素的水合离子的颜色如下表所示:

(2)化学性质

①金属活泼性

同一过渡系金属的活泼性从左至有逐渐减弱(ⅡB族元素除外);同一族的过渡元素,除ⅢB族外其他各族元素的活泼性都是自上而下降低。

第二、第三过渡系金属都不活泼,与氧化性酸在加热时才有可能反应。

ⅢB族是过渡元素中最活泼的金属。在空气中,Sc、Y、La能迅速地被氧化,与水作用放出氢,活泼性接近于碱土金属。

②多种氧化数

由于过渡元素外层电子s电子与次外层d电子的能级接近,因此这些d电子可以部分或全部参与成健,形成多种氧化数。

同周期,过渡元素从左至右,随着核电荷数的增加,最高氧化数先逐渐升高,经过

ⅦB族和ⅧB族,又逐渐降低,最后与IB铜族元素的低氧化态衔接。

③易形成配合物

过渡元素的原子或离子容易形成配合物,这是过渡金属最重要的性质之一。就像金是很不活泼的金属,它不溶于普通酸,但是可溶于王水中,就是因为生成了配离子。

过渡元素性质丰富,有最高熔点的钨,最大硬度的铬和常温下呈液态的金属汞,因而应用也很广泛,不仅是重要的结构材料,也是多种功能材料的主要成分,在催化、超导、非线性光学材料、药物等方面都获得了应用和发展。




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