【正文】 化學(xué)奧林匹克系列講座化學(xué)奧林匹克系列講座過渡元素元素周期表分區(qū)元素周期表分區(qū)過渡元素的氧化態(tài)原子半徑的變化規(guī)律過渡元素單質(zhì)的性質(zhì)過渡元素離子的顏色過渡金屬及其化合物的磁性過渡元素易形成配合物形成多堿、多酸一、一、 過渡元素的通性過渡元素的通性過渡元素的氧化態(tài)（ 1）大多數(shù)過渡元素有可變的氧化數(shù)（ 2）第一過渡系，隨原子序數(shù)增加，氧化態(tài)升高，高氧化態(tài)趨于穩(wěn)定，當(dāng) d電子超過 5時(shí)， 3d軌道趨向穩(wěn)定，低氧化態(tài)趨于穩(wěn)定；（ 2）第二、第三過渡系變化趨勢與第一過渡系相似，但高氧化態(tài)趨于比較穩(wěn)定；（ 3）同一族從上到下，特征氧化態(tài)升高，高價(jià)態(tài)趨于穩(wěn)定。一、過渡元素的通性一、過渡元素的通性第一過 渡系價(jià) 層電 子結(jié) 構(gòu)熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃原子半徑第一 電離能氧化 值pm kJmol1Sc 3d14s2 1541 2836 161 3Ti 3d24s2 1668 3287 145 1,0,2,3,4V 3d34s2 1917 3421 132 1,0,2,3,4,5Cr 3d54s1 1907 2679 125 2,1,0,2,3,4,5,6Mn 3d54s2 1244 2095 124 2,1,0,2,3,4,5,6,7Fe 3d64s2 1535 2861 124 0,2,3,4,5,6Co 3d74s2 1494 2927 125 0,2,3,4Ni 3d84s2 1453 2884 125 0,2,3,(4)Cu 3d104s1 1085 2562 128 1,2,3Zn 3d104s2 420 907 133 2第二 過渡系價(jià) 層電子 結(jié) 構(gòu)熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃原子半徑第一 電 離能氧化 值pm kJmol1Y 4d15s2 1522 3345 181 3Zr 4d25s2 1852 3577 160 2,3,4Nb 4d45s1 2468 4860 143 2,3,4,5Mo 4d55s1 2622 4825 136 0,2,3,4,5,6Tc 4d55s2 2157 4265 136 0,4,5,6,7Ru 4d75s1 2334 4150 133 0,3,4,5,6,7,8Rh 4d85s1 1963 3727 135 0,(1),2,3,4,6Pd 4d105s0 1555 3167 138 0,(1),2,3,4Ag 4d105s1 962 2164 144 1,2,3Cd 4d105s2 321 765 149 2第三 過渡系價(jià) 層電子 結(jié) 構(gòu)熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃原子半徑第一 電 離能氧化 值pm kJmol1Lu 5d15s2 1663 3402 173 3Hf 5d25s2 2227 4450 159 2,3,4Ta 5d35s2 2996 5429 143 2,3,4,5W 5d45s2 3387 5900 137 0,2,3,4,5,6Re 5d55s2 3180 5678 137 0,2,3,4,5,6,7Os 5d65s2 3045 5225 134 0,2,3,4,5,6,7,8Ir 5d75s2 2447 2550 136 0,2,3,4,5,6Pt 5d95s1 1769 3824 136 0,2,4,5,6Au 5d105s1 1064 2856 144 1,3Hg 5d105s2 39 357 160 1,2（ 1） 同一周期內(nèi)， 從 IIIB到 VIIB族原子半徑逐漸減小，這是由于原子序數(shù)增加，有效核電荷增加，金屬鍵增強(qiáng)所致； VIIB族以后，原子半徑又有所回升 ，這是由于金屬鍵減弱占據(jù)主導(dǎo)地位，而有效核電荷增加影響為次所致。（ 2）同一族內(nèi)，從上到下，隨著原子層數(shù)的增加， 第一過渡元素的原子半徑小于相應(yīng)第二過渡系元素的原子半徑 ， 而第三過渡系元素的原子半徑與第二過渡系元素相比，差別不大 。這是由于鑭系收縮所致。原子半徑的變化規(guī)律一、過渡元素的通性一、過渡元素的通性過渡元素的原子半徑原子半徑 / pm熔點(diǎn)最高的金屬是鎢（ W ）；密度最大的金屬是鋨（ Os）；硬度最高的金屬是鉻（ Cr）。過渡元素單質(zhì)的性質(zhì)（ 1） 物理性質(zhì)與主族相比，過渡元素晶格中，不僅 ns電子參與成鍵， (n1)d電子也參與成鍵；此外，過渡元素原子半徑小，單位體積內(nèi)原子個(gè)數(shù)多。故過渡元素的熔點(diǎn)、密度和硬度比主族元素要高。（ 2）化學(xué)性質(zhì)－金屬活性同周期，從左到右，金屬活性減弱同 族，從上到下，金屬活性降低一、過渡元素的通性一、過渡元素的通性過渡元素離子的顏色過渡元素的水合離子以及與其它配體形成的配離子，往往具有特征的顏色，這是區(qū)別于 S區(qū)和 P區(qū)金屬離子的重要特征。 d－ d躍遷是顯色的一個(gè)重要原因。一、過渡元素的通性一、過渡元素的通性（ 1） 第一過渡系水合離子的顏色 對于某些具有顏色的含氧酸根離子，如 VO43（淡黃色）、 CrO42（黃色）、 MnO4（紫紅色）等，它們的顏色被認(rèn)為是 電荷遷移 引起的。在上述離子中的金屬元素都處于最高氧化態(tài)，其形式電荷分別為 V5+、 Cr6+、 Mn7+，它們都具有 d0電子構(gòu)型，有較強(qiáng)的奪取電子的能力，這些酸根離子吸收了一部分可見光的能量后，氧陰離子的電荷會向金屬離子遷移。伴隨 電荷遷移 ，這些離子呈現(xiàn)出各種不同的顏色。（ 2） 物質(zhì)顯色的若干規(guī)律（常溫，太陽光）（ a） 絕大多數(shù)具有 d19電子組態(tài)的過渡元素和 f113電子組態(tài)的稀土元素的化合物都有顏色f區(qū) Ce3＋ Pr3＋ Nd3＋ Pm3＋ Sm3＋ Eu3＋ Gd3＋ Tb3＋ Dy3＋ Ho3＋ Er3＋ Tm3＋ Yb3＋無色 黃 綠 紅 紫 粉 紅 淡黃 粉 紅 無色 粉 紅 淡黃 黃色 桃色 淡 綠 無色（ b） 多數(shù)氟化物無色特例： CuF（紅）， BrF（紅） 6主族， 6周期各元素的 溴化物、碘化物幾乎都有顏色鋅族鹵化物除 HgI2（紅）都無色銅族除 CuCl和 AgCl外多數(shù)有顏色變淺（ c） 含氧酸根離子 主族元素含氧酸根離子絕大多數(shù)無色 過渡元素的含氧酸根離子多數(shù)有色， 同族內(nèi)隨原子序數(shù)的增加酸根的顏色變淺或無色 VO43－ 淡黃 CrO42－ 黃色 MnO4－ 紫紅色 NbO43－ 無色 MoO42－ 淡黃 TcO4－ 淡紅 TaO43－ 無色 WO42－ 淡黃 ReO4－ 淡紅變淺（ d） 同種元素在同一化合物中存在不同氧化態(tài)時(shí)，這種混合價(jià)態(tài)的化合物常常呈現(xiàn)顏色，而且該化合物的顏色比相應(yīng)的單一價(jià)態(tài)化合物的顏色深例如：普魯士蘭 KFe[Fe(CN)6]呈現(xiàn)深藍(lán)色黃血鹽 K4Fe(CN)6黃色 赤血鹽 K3Fe(CN)6橙紅色（ e） 6主族， 6周期各元素的氧化物大部分都有顏色； 6周期各元素的硫化物幾乎都有顏色（ f）順式異構(gòu)體配合物所呈現(xiàn)的顏色一般比同種配合物的反式異構(gòu)體的顏色偏短波方向順式 [Co(NH3)4Cl2]Cl紫色（ 400—430nm ）反式 [Co(NH3)4Cl2]Cl綠色（ 490—540nm ）順式 [Co(en)2Br2]Br紫色反式 [Co(en)2Br2]Br 亮綠（ g）四面體、平面正方形配合物的顏色比相應(yīng)的八面體的顏色移向短波方向CoCl42－ 深藍(lán)Co(H2O)62＋ 粉紅色（ h）無色晶體如果摻有雜質(zhì)或發(fā)生晶格缺陷時(shí)，常有顏色（ i）晶粒的大小影響晶體顏色Hg2++OHHgO+H2OHg(NO3)2+Na2CO3HgO+CO2+