Лекция (51) (1097170)
Текст из файла
Обзор d-металлов.Элементы 3й группыЛекция 4d-металлы1 ряд2 ряд3 ряд+ лантанидытриада железаплатиновые металлымонетные металлыИзменение электроннойконфигурации:от [Ng] (n-1)d1ns2до [Ng] (n-1)d10ns2Переходные металлы1. Все d-элементы – металлы2. Ионизация d-элементов происходит с отрывом, впервую очередь, s-электронов3. В образовании химической связи всегда принимаютучастие d-орбитали4. Сходство элементов в периодах и группах гораздобольше, чем у непереходных элементовЭнергия орбиталейЭнергия 3d орбиталей нижеэнергии 4s орбиталейУ всех d-металлов происходитзаполнение (n-1)d орбиталей послезаполнения ns орбиталейd-орбиталиdz2dxzdx2–y2dxydyzвероятностьВсего 5 d-орбиталей3d4p4sрасстояние от ядраЭлектронная конфигурацияScTiVCrMnFeCoNiCuZn3d1 3d2 3d3 3d5 3d5 3d6 3d7 3d8 3d10 3d104s2 4s2 4s2 4s1 4s2 4s2 4s2 4s2 4s1 4s2Ионизация d-металловNi0 – 2e- = Ni2+Cr0 – 3e- = Cr3+Sc0 – 3e- = Sc3+3d84s2 → 3d83d64s23d54s1 → 3d33d24s13d14s2 → [Ar]Zn0 – 2e- = Zn2+Cu0 – 1e- = Cu1+Cu0 – 2e- = Cu2+3d104s2 → 3d103d104s1 → 3d103d104s1 → 3d9Свойства d-элементовI1, эВ10Zn98Mn7 Sc63456789Номер группы10 11 12Свойства d-элементовПохожи на p-металлыЭлектроотрицательность1.81.63d5d1.44d1.21.0Похожи на ЩЗМ345678910Номер группы1112Свойства переходных металловТпл, К40003d4d5d3500300025002000150010005003456789 10 11 12Номер группыСвойства переходных металловСтруктурные типы переходных металлов3456789101112ScTiVCrMnFeCoNiCuZnYZrNbMoTcRuRhPdAgCdLaHfTaWReOsIrPtAuHgMg – плотнейшая гексагональная упаковкаCu – плотнейшая кубическая упаковкаFe – кубическая объемоцентрированная упаковкаМеталлический радиус, пмСвойства переходных металлов1901803d4d5d1701601501401301203456789 10 11 12Номер группыМеталлический радиус, пмСвойства переходных металлов170Sc3d14s21-й переходный ряд160Ti3d24s2150Zn3d104s2Mn3d54s2140130120345678910 11 12Номер группыМеталлический радиус, пмСвойства переходных металлов170Sc3d14s21-й переходный ряд160Ti3d24s2150Zn3d104s2Mn3d54s2140130120345678910 11 12НомергруппыОсобенности марганцасвязанысо сложной магнитной структуройСвойства переходных металловЭлектродный потенциал M2+/M0Е, ВCu0.50.0-0.5-1.0Ti-1.5-2.034Mn56789Номер группы101112Свойства переходных металловРеакционная способность34567891011Уменьшение реакционной способности12ScTiVCrMnFeCoNiCuZnYZrNbMoTcRuRhPdAgCdLaHfTaWReOsIrPtAuHgСвойства переходных металловРеакционная способность1.
3d-металлы (кроме Cu) растворимы вкислотах-неокислителях2Ti + 6HCl = 2TiCl3 + 3H2Fe + 2CH3COOH = Fe(CH3COOH)2 + H22. 4d и 5d-металлы нерастворимы в кислотахнеокислителях (кроме Y, La) и щелочах3. 4d и 5d-металлы (кроме Y, La) растворяются приокислении в присутствии комплексообразователя3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2OW + 6HNO3 + 8HF = H2[WF8] + 6NO2 + 6H2OСвойства переходных металлов1й переходный ряд8 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn76543213 4 5 6 7 8 9 10 11 12Характерная степень окисления +2Характерная степень окисления +3Наиболее характерная степень окисленияСвойства переходных металлов2й и 3й переходные рядыY Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag CdLa Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg8765432103 4 5 6 7 8 9 10 11 12Наиболее характерная степень окисленияЭлементы 3й группыТолько в 3-й групперассматривается химия элемента7-го периода!4Scскандий5Yиттрий6Laлантан7AcактинийМеталлы 3 группыScYLaAcАт. №21395789Ат.
Масса44.95688.906138.905[227]Эл. Конф.3d14s24d15s25d16s26d17s2R(ат.), пм164181187203I1, эВ6.546.385.585.17I2, эВ12.8012.2411.0612.13I3, эВ24.7420.5219.1819.70χ(A-R)1.201.111.081.0033C.O.33Металлы 3 группыАт. №Ат. МассаЭл. Конф.R(ат.), пмI1, эВI2, эВI3, эВχ(A-R)C.O.ScYLaAc21 I , эВ13957A-R896.644.9566.33d14s26.01645.76.545.412.805.124.74χ88.906138.9054d15s25d16s21.151811871.10 2033[227]6d17s26.385.581.05 5.1712.2411.061.00 12.1320.5219.180.95 19.7020 30 40 50 60 70 80 901.201.201.11Атомныйномер1.08331.003Свойства металловScYLaAcТ.пл., оС153915229201050Т.кип., оС2831326034203300d, г/см33.024.476.1210.06–2.03–2.37–2.25–2.13MgMgMgCuE0(M3+/M0), ВСтруктураЕ, В-2.0-2.1-2.2Активные металлы,для сравнения:-2.3E(Mg2+/Mg0) = –2.38 В-2.420 30 40 50 60 70 80 90Ат.
№Свойства металловα-Sc1336 oCα-Y1480 oCα-La260 oCα-Sc, α-Y, α-La:структура Mgβ-ScФазовые переходыβ-Yβ-La880 oCγ-Laβ-Sc, β-Y, β-La, Ac:структура Cuγ-La:структура α-FeХимические свойства1. Реагируют с кислотамиE0(Sc3+/Sc0) = –2.03 В2Sc + 6HCl = 2ScCl3 + 3H22Y + 3H2SO4 = Y2(SO4)3 + 3H2Y + 4HNO3 (30%) = Y(NO3)3 + NO + 2H2O2.
Только Sc реагирует с щелочами2Sc + 6NaOH + 6H2O = 2Na3[Sc(OH)6] + 3H23. La, Ac реагируют с водой2La + 6H2O = 2La(OH)3 + 3H24. Все металлы покрываются оксидной пленкой навоздухеХимические свойства5. Горят в кислороде при нагревании4La + 3O2 = 2La2O3200 0C6. Реагируют с галогенами2La + 3F2 = 2LaF3при н.у.2Sc + 3Cl2 = 2ScCl3300 0С7. Реагируют с галогенами, халькогенами, азотом,фосфором и водородомпри нагреванииY + P = YP2La + N2 = 2LaN2La + 3S = La2S3ScCl3Соединения Sc, Y, La, Ac1. Образуют оксиды M2O3 и гидроксиды M(OH)32. Только гидроксид скандия амфотерен, остальные –относительно сильные основанияLa(OH)33. Гидроксиды плохо растворимы в водеpKb = 3.34. Оксиды и гироксиды легко растворяются в кислотахSc2O3 + 6HNO3 = 2Sc(NO3)3 + 3H2OY(OH)3 + 3HCl = YCl3 + 3H2O5.
В растворах существуют аквакатионыYCl3 + 6H2O ⇔ [Y(H2O)6]3+ + 3Cl–LaCl3 + H2O ⇔ [La(H2O)9]3+ + 3Cl–Соединения Sc, Y, La, Ac6.Sc(OH)3Y(OH)3La(OH)3Ac(OH)3Полимерное строениеУвеличение радиуса катионаУвеличение способности к диссоциацииУсиление основных свойствСоединения Sc, Y, La, Ac7. Только соединения скандия гидролизуются вводном растворе[Sc(H2O)6]Cl3 ⇔ [Sc(OH)(H2O)5]Cl2 + HCl8. Растворимы в воде хлориды, нитраты, сульфаты,перхлораты, нерастворимы – фосфаты,карбонаты. Все – бесцветныLa(NO3)3 + Na3PO4 = LaPO4↓ + 3NaNO39. Известны все галогениды в степени окисления +3Все - тугоплавкиФториды плохо растворимы в водеY(NO3)3 + 3NaF = YF3↓+ 3NaNO3Соединения Sc, Y, La, Ac10.
В «низших с.о.» образуются кластерные галогенидыYCl3 + Y = Y2Cl310Sc2Cl3 + Sc = 3Sc7Cl10и кластерные соединения включенияLaI3 + 2La + 3C = 3LaIC800 oC11. «Металлические» субгалогениды LaLaI3 + 2La = 3LaILaIC600 oCанизотропный проводникLaIКомплексы Sc, Y, La, Ac1. Комплексы обычно неустойчивы, ЭСКП = 02. Высокие координационные числа – от 6 до 123. Расположение лигандов определяется оптимальнымэлектростатическим взаимодействием M-L4. Наиболее стабильны «стереонасыщенные» комплексылантанидов, в особенности хелатныеLnCl3 + 3NaC5H5 = Ln(C5H5)3 + 3NaClК.ч.=8К.ч.=11Особенности Sc1.
Определяются наименьшим радиусом среди всехметаллов 3й группы2. Гидроксид амфотерен, соли гидролизуются в раствореSc(NO3)3 + 6KOH(конц) = K3[Sc(OH)6] + 3KNO33. Образует относительно устойчивые комплексы2ScCl3 + 3Na2CO3 + H2O = 2Sc(OH)CO3↓ + CO2 + 6NaClSc(OH)CO3 + 3Na2CO3 = Na5[Sc(CO3)4] + NaOHSc(OH)CO3 + 3H3PO4 = H6[Sc(PO4)3] + CO2 + 2H2OH6[Sc(PO4)3]полимерное строениеОсобенности Sc4. Наиболее устойчивы комплексы Sc с хелатирующимилигандами, где донорный атом – O и к.ч.
> 6Sc(OH)3 + 2K2C2O4 + 2H2O = K[Sc(C2O4)2](H2O)2 + 3KOHк.ч. = 8Sc(OH)CO3 + 4K2CO3 = K7[Sc(CO3)5] + KOHк.ч. = 8Галогениды Sc1. Галогениды Sc(III)ScF3ScCl3ScBr3ScI3Т.пл., К18251123(субл)1202(субл)1002(субл)ЦветбелыйбелыйбелыйжелтыйРаств.НСтруктураReO3РРРBiI3BiI3BiI32. Устойчивы только фторокомплексыSc2O3 + 6HCl + 12NaF = 2Na3[ScF6] + 6NaCl + 3H2O3.
Известны кластерные субгалогенидыSc2Cl3, Sc7Cl10, Sc5Cl12, ScI2, …Галогениды Sc1. Галогениды Sc(III)ScF3ScCl3Т.пл., К1825ЦветбелыйРаств.НСтруктураReO31123(субл)ScBr3Sc5Cl121202(субл)ScI31002(субл)белыйбелыйжелтыйРРРBiI3BiI3BiI32. Устойчивы только фторокомплексыSc2O3 + 6HCl + 12NaF = 2Na3[ScF6] + 6NaCl + 3H2O3. Известны кластерные субгалогенидыSc2Cl3, Sc7Cl10, Sc5Cl12, ScI2, …Получение и применение Sc1. Известны минералы:тортвейтит Sc2Si2O7стерреттит Sc[PO4]·2H2O, не имеющийпромышленного значения2.
Получение: из отходов производства титана, урана,алюминия: выделяют в виде Sc2(C2O4)3Sc2(C2O4)3 + 6HCl + 6NaF = 2ScF3↓ + 6NaCl + 3H2C2O42ScF3 + 3Ca = 2Sc + 3CaF23. Значительная часть скандия получается и используетсяв виде оксида:2Sc2(C2O4)3 + 3O2 = 2Sc2O3 + 12CO2Получение и применение Sc4. Основное использование:- присадка к сплавам магния, алюминия и хромадля повышения прочности и устойчивости к окислению:в авиатехнике- легирование сверхтвердых материалов- оксидные лазерные материалы- источники света высокой интенсивности5. Основное преимущество скандия – отсутствиетоксичности.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
