| 词条 | 过渡元素 |
| 释义 | 过渡元素(transition elements)是元素周期表中从ⅢB族到VⅢ族的化学元素 。这些元素在原子结构上的共同特点是价电子依次充填在次外层的 d 轨道上 ，因此，有时人们也把镧系元素和锕系元素包括在过渡元素之中 。另外，ⅠB族元素(铜、银、金)在形成+2和 +3 价化合物时也使用了d电子；ⅡB族元素(锌、镉、汞)在形成稳定配位化合物的能力上与传统的过渡元素相似，因此，也常把ⅠB和ⅡB族元素列入过渡元素之中。 含义周期表中从IIIB族到VIII族的元素。共有三个系列的元素(钪到镍、钇到钯和镧到铂)，电子逐个填入他们的3d、4d和5d轨道。有时人们把过渡元素的范围扩大到包括镧系元素和锕系元素。因此有时也把铜族元素包括在过渡元素范围之内。锌族元素(IIB)形成稳定配位化合物的能力上与过渡元素很相似，因此也有人建议把锌族元素归入过渡元素范围。各系列过渡元素的与阿兹半径自左而右缓慢递减，各族元素的半径自上而下略有增加，但不像主族元素增加的那样显著。 概述过渡元素位于周期表中部，原子中d或f亚层电子未填满。这些元素都是金属，也称为过渡金属。根据电子结构的特点，过渡元素又可分为：外过渡元素（又称d区元素）及内过渡元素（又称f区元素）两大组。 外过渡元素包括镧、锕和除镧系锕系以外的其它过渡元素，它们的d轨道没有全部填满电子，f轨道为全空（四、五周期）或全满（第六周期）。 内过渡元素指镧系和锕系元素，它们的电子部分填充到f轨道。 d区过渡元素可按元素所处的周期分成三个系列： ① 位于周期表中第4周期的Sc～Ni------称为第一过渡系元素 ② 第5周期中的Y～Pd称为第二过渡系元素 ③ 第6周期中的La～Pt称为第三过渡系元素 一般性质特征过渡元素的特征性质有：①它们都是金属，具有熔点高、沸点高、硬度高、密度大等特性，而且有金属光泽，延展性、导电性和导热性都很好 ，不同的过渡金属之间可形成多种合金。②过渡金属的原子或离子中可能有成单的d电子 ， 电子的自旋决定了原子或分子的磁性。因此，许多过渡金属有顺磁性，铁 、钴 、镍3种金属还可以观察到铁磁性。可用作磁性材料 。③ 过渡元素的d电子在发生化学反应时都参与化学键的形成 ，可以表现出多种的氧化态。最高氧化态从钪 、钇、镧的+3一直到钌 、锇的+8 。过渡元素在形成低氧化态的化合物时 ，一般形成离子键，而且容易生成水合物；在形成高氧化态的化合物时 ，形成的是共价键。④过渡元素的水合离子在化合物或溶液中大多呈显一定的颜色，这是由于具有不饱和或不规则的电子层结构造成的 。⑤ 过渡元素具有能用于成键的空d轨道以及较高的电荷/半径比，都很容易与各种配位体形成稳定的配位化合物。过渡金属大多有其独特的生产方法：电解法、金属热还原法、氢还原法和碘化物热分解法。 过渡元素原子的电子构型过渡元素原子电子构型的特点是它们的d 轨道上的电子未充满（Pd例外），最外层仅有1~2个电子，它们的价电子构型为(n-1)d1-9ns1-2（Pd为4d5s）。 过渡元素原子的价电子层结构和氧化态 元 素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni 价电子层结构 3d4s 3d4s 3d4s 3d4s 3d4s 3d4s 3d4s 3d4s 氧化态 (+Ⅱ) 元 素 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd 价电子层结构 4d5s 4d5s 4d5s 4d5s 4d5s 4d5s 4d5s 4d5s 氧化态 +Ⅲ +Ⅱ 元 素 La Hf Ta W Re Os Ir Pt 价电子层结构 5d6s 5d6s 5d6s 5d6s 5d6s 5d6s 5d6s 5d6s 氧化态 +Ⅲ +Ⅲ 注：划横线的表示比较常见、稳定的氧化态；带括号的表示不稳定的氧化态。 多电子原子的原子轨道能量变化是比较复杂的，由于在4s和3d、5s和4d、6s和5d轨道之间出现了能级交错现象，能级之间的能量差值较小，所以在许多反应中，过渡元素的d电子可以部分或全部参加成键。 过渡元素的氧化态及其稳定性过渡元素最外层s电子和次外层d电子可参加成键，所以过渡元素常有多种氧化态。一般可由+Ⅱ依次增加到与族数相同的氧化态（ⅧB族除Ru、Os外，其它元素尚无+Ⅷ氧化态） 同一周期从左到右，氧化态首先逐渐升高，随后又逐渐降低。 随3d轨道中电子数的增加，氧化态逐渐升高；当3d轨道中电子数达到5或超过5时，3d轨道逐渐趋向稳定，高氧化态逐渐不稳定（呈现强氧化性），此后氧化态又逐渐降低。 三个过渡系元素的氧化态从左到右的变化趋势是一致的。不同的只是第二、三过渡系元素的最高氧化态表现稳定，而低氧化态化合物并不常见。 同一族中从上至下，高氧化态趋向于比较稳定-----和主族元素不同。 元素的原子半径和离子半径过渡元素与同周期的ⅠA、ⅡA族元素相比较，原子半径较小。 各周期中随原子序数的增加，原子半径依次减小，而到铜副族前后，原子半径增大。 各族中从上到下原子半径增大，但第五、六周期同族元素的原子半径很接近，铪的原子半径(146 pm)与锆(146 pm)几乎相同。 同周期过渡元素d轨道的电子未充满，d电子的屏蔽效应较小，核电荷依次增加，对外层电子的吸引力增大，所以原子半径依次减小。到铜副族前后，充满的d轨道使得屏蔽效应增强，原子半径增大。由于镧系收缩的影响，第五、六周期同族元素的原子半径相近。 离子半径变化规律和原子半径变化相似，即同周期自左向右，氧化态相同的离子半径随核电荷的增加逐渐变小；同族元素的最高氧化态的离子半径从上到下，随电子层数增加而增大；镧系收缩效应同样影响着第五、六周期同族元素的离子半径。 单质的性质物理性质 ① 过渡元素一般具有较小的原子半径，最外层s电子和次外层d电子都可以参与形成金属键，使键的强度增加。 ② 过渡金属一般呈银白色或灰色（锇呈灰蓝色），有金属光泽。 ③ 除钪和钛属轻金属外，其余都是重金属。 ④ 大多数过渡元素都有较高的熔点和沸点，有较大的的硬度和密度。如，钨是所有金属中最难熔的，铬是金属中最硬的。 化学性质 ① 过渡元素的金属性比同周期的p区元素强，而弱于同周期的s区元素。 ② 第一过渡系比第二、三过渡系的元素活泼-----核电荷和原子半径两个因素。 同一族中自上而下原子半径增加不大，核电荷却增加较多，对外层电子的吸引力增强，核电荷起主导作用. 第三过渡系元素与第二过渡系元素相比，原子半径增加很少（镧系收缩的影响），所以其化学性质显得更不活泼。 第一过渡系单质一般都可以从稀酸（盐酸和硫酸）中置换氢，标准电极电势基本上从左向右数值逐渐增大，这和金属性的逐渐减弱一致。 锰的数值有些例外（比铬还低）：失去两个4s电子形成稳定的3d构型。 钪、钇和镧是过渡元素中最活泼的金属，在空气中能迅速被氧化，与水反应则放出氢，也能溶于酸，这是因为它们的次外层d轨道中仅有一个电子，这个电子很容易失去，所以它们的性质较活泼并接近于碱土金属； |
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