h22 (Лекции)

2019-01-10СтудИзба

Описание файла

Файл "h22" внутри архива находится в папке "Лекции". Документ из архива "Лекции", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "химия" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "h22"

Текст из документа "h22"

6


Лекция № 22

Обзор свойств d - элементов

1. Характеристика переходных элементов 1 - го ряда

Таблица 1

(А.В. Суворов, А.Б. Никольский. Общая химия. СПб: Химия, 1995)

Эле-мент

Электронная

конфигурация

ПИ (I 1), э В

ЭО

Орбитальный радиус, нм

Важнейшие состояния окисления

М

М 2 +

Sc

[Ar] 3d1 4s2

6,54

1,2

0,157

-

+3

Ti

3d2 4s2

6,83

1,3

0,148

-

+4, +3, +2, 0, -1

V

3d3 4s2

6,74

1,5

0,140

0,0447

+5, +4, +3, +2, 0, -1

Cr

3d5 4s1

6,76

1,6

0,145

0,0414

+6, +5, +4, +3, +2, +1

Mn

3d5 4s2

7,43

1,6

0,128

0,0392

+7, +6, +5,+4, +3, +2, 0, -1, -2

Fe

3d6 4s2

7,90

1,7

0,123

0,0373

+6, +4, +3, +2, 0

Co

3d7 4s2

7,86

1,7

0,118

0,0355

+4, +3, +2, +1, 0, -1

Ni

3d8 4s2

7,63

1,8

0,114

0,0339

+4, +3, +2, 0

Cu

3d10 4s1

7,72

1,8

0,119

0,0324

+3, +2, +1

Zn

3d10 4s2

9,39

1,7

0,106

0,0311

+2

Переходные элементы ( ПЭ) 1 - го ряда ( от Sc до Zn) отличаются от элементов главных подгрупп тем, что их свойства при движении по периоду от группы к группе меняются гораздо менее резко, чем свойства элементов главных подгрупп. Соответственно весь диапазон изменения свойств у этих 10 - ти элементов значительно более узок, чем у восьми элементов главных подгрупп в любом периоде. Действительно, все ПЭ 1 - го ряда, как и все ПЭ вообще, - это металлы. Тогда как любой период начинаясь с более активного металла, чем любой ПЭ, заканчивается неметаллом и инертным газом. Диапазон изменения ЭО, ПИ, радиусов атомов и ионов в пределах первого ряда довольно скромен.

1 - ый ряд ПЭ заметно отличается от 2 - го и 3 - го. Так, почти все элементы 1 -го ряда образуют устойчивое состояние окисления М ( II), дают множество солей, содержащих ионы М 2 + . Как правило, их гидратированные ионы М 2 + устойчивы в кислых водных растворах, а ПЭ 2 -го и 3 - го рядов не склонны вообще образовывать простые катионы ( Cr, Cu - исключения). ЭО элементов постепенно увеличивается в ряду с ростом атомного номера и числа валентных электронов (d ), плохо экранирующих друг друга. По ЭО первые 3 элемента ряда ( Sc, Ti, V) близки к элементам 2 - ой главной подгруппы ( Ca, Mg, Be), но заметно отличаются от элементов главных подгрупп соответствующих групп 3 - го и 4 - го периодов.

Полезно запомнить, что при ионизации у d - элементов сначала отрывается ns - электрон, причем образуетс однозарядный ион с конфигурацией (n - 1) d x - 1 ( x - общее число число валентных электронов в атоме), а не ns 1 (n - 1) d x - 2 . Дело в том, что в ионе, даже однозарядном , роль притяжения электронов к ядру по отношению к межэлектронному отталкиванию становится больше, чем в нейтральном атоме. Поэтому все ионы d - элементов имеют только d - электроны в качестве валентных, например : Ti 3+ - [ Ar] d 1, Cu + - [ Ar] d 10.

Относительно низкая энергия отрыва первых двух электронов способствует образованию ионов М 2 +, устойчивых в окружении противоионов или дипольных молекул. Их радиусы значительно меньше, чем радиусы атомов, и близки к радиусам двухзарядных ионов Mg и Ca. Поэтому степень окисления ( + 2) характерна для большинства ПЭ 1 - го ряда, а степень окисления ( + 1) так же, как для элементов 2 - ой группы главной подгруппы, не характерна. Исключение составляет Cu, которое образует много соединений Cu ( I).

При движении слева направо по первому переходному ряду с ростом числа d - электронов увеличиваются потенциальные возможности атомов к образованию все большего числа ковалентных связей, к большему разнообразию сосояний окисления и к более высоким высшим степеням окисления. Эта тенденция хорошо прослеживается в химии элементов первой половины ряда от Sc до Mn. У них высшая степень окисления равна номеру группы и реализуется богатый набор промежуточных состояний окисления. Например, Ti образует три хлорида ( TiCl 2 , TiCl 3 , TiCl 4 ) , а для Mn известны кристаллические соли, содержащие анионы MnO 4 3 -, MnO 4 2 -, MnO4 - , т.е. соединения Mn (V), Mn (VI), Mn (VII). Однако, после Mn эта тенденция нарушается : высшая степень окисления Fe в ферратах - солях с анионами FeO 42- - равна шести, а Со - четырем. Дело в том, что при движении вправо по переходному ряду растет и эффективный заряд ядра, который все более « закрепляет» электроны и заставляет их подтягиваться к своему ядру, в результате чего радиальная протяженность d - орбиталей и их способность к перекрыванию с валентными орбиталями других атомов падает. Итак, борьба двух противоположных тенденций в 1 - ом переходном ряду приводит к экстремальной зависимости высшего состояния окисления от атомного номера с максимумом у Mn.

2. Переходные элементы второго и третьего рядов

Таблица 2

Элемент

Электронная

конфигурация

ПИ (I 1), э В

ЭО

Орбитальный

радиус атома,

нм

Y

[Kr] 4d1 5s2

6,22

1,1

0,169

Zr

4d2 5s2

6,84

1,2

0,159

Nb

4d4 5s1

6,88

1,3

0,159

Mo

4d5 5s1

7,10

1,3

0,152

Tc

4d6 5s1

7,28

1,4

0,139

Ru

4d7 5s1

7,37

1,4

0,141

Rh

4d8 5s1

7,46

1,5

0,136

Pd

4d10 5s0

8,34

1,4

-

Ag

4d10 5s1

7,58

1,4

0,129

Cd

4d10 5s2

8,99

1,5

0,119

La

[Xe] 5d1 6s2

5,58

1,1

0,192

Hf

4f145d2 6s2

7,5

1,2

0,148

Ta

4f145d3 6s2

7,89

1,4

0,141

W

4f145d4 6s2

7,98

1,4

0,136

Re

4f145d5 6s2

7,87

1,5

0,131

Os

4f145d6 6s2

8,5

1,5

0,127

Ir

4f145d7 6s2

9,1

1,6

0,123

Pt

4f145d9 6s1

9,0

1,5

0,122

Au

4f145d10 6s1

9,23

1,4

0,119

Hg

4f145d10 6s2

10,44

1,5

0,113

Эти элементы имеют много общего с ПЭ 1 - го ряда : все они металлы, все склонны к образованию комплексных соединений. В то же время тяжелые ПЭ во многих отношениях заметно отличаются от легких: сами металлы более тугоплавки, в соединениях они проявляют более высокие состояния окисления, причем высшая степень окисления достигает 8. Кроме того, для них менее характерны катионные аквакомплексы в водных растворах, в том числе практически отсутствуют ионы М 2+ , зато широко распространены полиядерные формы, относительно редкие для ПЭ 1 - го ряда.

Строение атомов. Состояния окисления

При переходе от 1 - го ряда ко 2 - ому заряды ядер элементов каждой группы увеличиваются на 18 единиц и появляются две заполненые оболочки 4p 6 и 5s 2 , а главное квантовое число застраивающейся d - оболчки увеличиватся на единицу. В связи с этим несколько возрастают размеры атомов и падает их ЭО.

Вслед за La в 6 - ом периоде появляются 14 f - элементов - лантаноидов. Поэтому неизбежно возникает некоторый разрыв в свойствах La и Hf - 1 - го и 2 - го членов третьей вставной декады 5 d - элементов. Размер атома Hf меньше, чем размер атома La, и даже меньше, чем Zr : здесь проявляется т.н. лантаноидное сжатие. В основе этого явления лежит рост эффективного заряда атома при переходе от La к Hf . Эта же причина приводит к довольно резкому повышению ПИ. Далее, начиная с Hf, в 3 - ем ряду сохраняется такая же тенденция к уменьшению размеров атомов и росту ПИ и ЭО, что и во 2 - ом ряду ПЭ. В результате атомы элементов от Hf до Hg очень близки по размерам и ЭО к своим аналогам из 2 - го ряда.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5057
Авторов
на СтудИзбе
456
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее