高中化学/过渡元素

主族元素实际上分为两组：s 区和p 区。这两组，我们称之为亚族，在元素周期表中由一组特殊的颜色鲜艳的化合物隔开，这些化合物被称为过渡金属。过渡金属代表下图中 1B 到 8B 族，是在填充d 轨道时形成的。这就是为什么它们被称为d 区的原因。在接下来的课程中，我们将探讨所有这些内容。

课程目标

• 定义过渡金属。
• 解释过渡金属与d 能级之间的关系。
• 指出包含过渡金属的周期。
• 写出一些过渡金属的电子构型。

原子填充d 能级的元素

1B 到 8B 族（也称为 3 到 12 族）的元素被称为过渡金属。有时，这组元素被称为d 区。它们被称为d 区元素，因为在这个元素块中添加的电子被添加到d 轨道。观察钪 (Sc)、钛 (Ti) 和钒 (V) 的电子构型，它们是d 区第一行中前三个过渡金属。

$_{21}{\text{Sc}}$:	$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}3d^{1}$
$_{22}{\text{Ti}}$:	$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}3d^{2}$
$_{23}{\text{V}}$:	$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}3d^{3}$

请注意，随着原子序数的增加，d 能级中的电子数量也随之增加。这就是为什么过渡金属被命名为d 区的原因。过渡金属之所以得名，是因为它们位于元素周期表中主族元素的 2A 族（现为 2 族）和 3A 族（现为 13 族）之间。因此，为了从元素周期表中的钙到镓，您必须通过d 区的第一行进行过渡（Sc → Zn）。为了从锶到铟，您必须通过d 区的第二行进行过渡 (Y → Cd)。

族	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
周期 4	Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn
周期 5	Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd
周期 6	La	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg
周期 7	Ac	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn

值得一提的是，过渡金属的一个有趣的特点是，这些金属的许多化合物颜色鲜艳，用作染料和颜料。此外，过渡金属的金属离子是许多宝石（如翡翠、绿松石和紫水晶）美丽颜色的原因。

示例问题 写出 Fe 的电子构型。 解答: 26Fe: 1s22s22p63s23p64s23d6

过渡金属出现在周期 4 – 7

如前所述，过渡金属也称为d 区，因为它们填充了d 能级。因此，前三个周期没有过渡元素，因为这些能级没有d 亚层。过渡金属的原子序数大于 20，因为在填充了 1s、2s、2p、3s、3p 和 4s 轨道后，第一个d 电子出现在第 21 个元素中。

族 →	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
↓ 周期
1	1 H 1.01																	2 He 4.00
2	3 Li 6.94	4 Be 9.01											5 B 10.1	6 C 12.0	7 N 14.0	8 O 16.0	9 F 19.0	10 Ne 20.2
3	11 Na 23.0	12 Mg 24.3											13 Al 27.0	14 Si 28.1	15 P 31.0	16 S 32.1	17 Cl 35.5	18 Ar 40.0
4	19 K 39.1	20 Ca 40.1	21 Sc 45.0	22 Ti 47.9	23 V 50.9	24 Cr 52.0	25 Mn 54.9	26 Fe 55.9	27 Co 58.9	28 Ni 58.7	29 Cu 63.6	30 Zn 65.4	31 Ga 69.7	32 Ge 72.6	33 As 74.9	34 Se 79.0	35 Br 79.9	36 Kr 83.8
5	37 Rb 85.5	38 Sr 87.6	39 Y 88.9	40 Zr 91.2	41 Nb 92.9	42 Mo 95.9	43 Tc 98	44 Ru 101	45 Rh 103	46 Pd 106	47 Ag 108	48 Cd 112	49 In 115	50 Sn 119	51 Sb 122	52 Te 128	53 I 127	54 Xe 131
6	55 Cs 133	56 Ba 137	57 La 139	72 Hf 179	73 Ta 181	74 W 184	75 Re 186	76 Os 190	77 Ir 192	78 Pt 195	79 Au 197	80 Hg 201	81 Tl 204	82 Pb 207	83 Bi 209	84 Po 209	85 At 210	86 Rn 222
7	87 Fr 233	88 Ra 226	89 Ac 227	104 Rf 263	105 Db 262	106 Sg 266	107 Bh 264	108 Hs 269	109 Mt 268	110 Ds 272	111 Rg 272	112 Cn 277	113 Uut 284	114 Uuq 289	115 Uup 288	116 Uuh 292	117 Uus 292	118 Uuo 294
	化学系列 碱金属 碱土金属 卤素 惰性气体 过渡金属 类金属 其他非金属 其他金属

课程总结

• 过渡金属是指d 区元素，即 3 到 12 族。
• 过渡金属的化合物通常具有鲜艳的颜色。
• 过渡金属位于周期 4 到 6 中。

复习问题

1. 写出锆 (Zr) 的电子构型。
2. 锆 (Zr) 有多少个价电子？
3. 写出铂 (Pt) 的稀有气体电子构型。
4. 铂 (Pt) 有多少个价电子？
5. 为什么d 区元素只从第四周期开始？
6. 就电子构型而言，铜、银和金有什么共同点？
7. 以下哪个是镍的电子构型？

   (a) [Kr]3d⁸4s²

   (b) [Kr]3d¹⁰

   (c) [Ar]3d⁸4s²

   (d) [Ar]3d¹⁰

8. 钌的电子构型中，有多少个d电子？

   (a) 0

   (b) 6

   (c) 7

   (d) 17

9. 写出铱 (Ir) 的电子构型。
10. 铱 (Ir) 的价电子是什么？
11. 写出汞 (Hg) 的稀有气体电子构型。
12. 汞 (Hg) 有多少个价电子？

词汇

过渡金属

元素周期表中第 3 到 12 族（或d区）。

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