过渡金属元素

元素周期表中d区与ds区的金属元素

过渡金属元素(transition metals)是指元素周期表中d区与ds区（d区元素包括周期系第ⅢB～ⅦB,Ⅷ族的元素。不包括镧系和锕系元素。ds区包括周期表第ⅠB～ⅡB族元素。）的一系列金属元素，又称过渡金属。一般来说，这一区域包括3到12一共十个族的元素，但不包括f区（周期表中58~71号元素叫做4f内过渡元素，90~103号元素叫做5f内过渡元素，它们都属于f区元素。）的内过渡元素。

信息介绍

过渡金属元素的一个周期称为一个过渡系，第4、5、6周期的元素分别属于第一、二、三过渡系。

性质

过渡金属由于具有未充满的价层d轨道，基于十八电子规则，性质与其他元素有明显差别。

由于这一区很多元素的电子构型中都有不少单电子（锰这一族尤为突出，d5构型），较容易失去，所以这些金属都有可变价态，有的（如铁）还有多种稳定存在的金属离子。过渡金属最高可以显+7（锰）、+8（锇）氧化态，前者由于单电子的存在，后者由于能级太高，价电子结合的较为松散。高氧化态存在于金属的酸根或酰基中（如：VO43-钒酸根，VO22+钒酰基）。

对于第一过渡系，高氧化态经常是强氧化剂，并且它们都能形成有还原性的二价金属离子。对于二、三过渡系，由于原子半径大、价电子能量高的原因，低氧化态很难形成，其高氧化态也没有氧化性。同一族的二、三过渡系元素具有相仿的原子半径和相同的性质，这是由于镧系收缩造成的。

由于空的d轨道的存在，过渡金属很容易形成配合物。金属元素采用杂化轨道接受电子以达到16或18电子的稳定状态。当配合物需要价层d轨道参与杂化时，d轨道上的电子就会发生重排，有些元素重排后可以使电子完全成对，这类物质称为反磁性物质。相反，当价层d轨道不需要重排，或重排后还有单电子时，生成的配合物就是顺磁性的。反磁性的物质没有颜色，而顺磁性的物质有颜色，其颜色因物质而异，甚至两种异构体的颜色都是不同的。一些金属离子的颜色也是有单电子的缘故。

大多数过渡金属都是以氧化物或硫化物的形式存在于地壳中，只有金、银等几种单质可以稳定存在。

最典型的过渡金属是4-10族。铜一族能形成配合物，但由于d10构型太稳定，最高价只能达到+3。靠近主族的稀土金属只有很少可变价态。12族元素只有汞有可变价态，锌基本上就是主族金属。由于性质上的差异，有时铜、锌两族元素并不看作是过渡金属，这时d区元素这一概念也就缩小至3到10族，铜锌两族合称ds区元素。

铁系元素

定义

Ⅷ族 Fe Co Ni 铁系

Ru Rh Pd Os Ir Pt 铂系

最高氧化值不等于族序数。

铁约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列中的第四位。铁最高氧化态+6，常见氧化态+2和+3。钴和镍最高氧化态为+4，氧化态有+3和+2。

酸性溶液中，Fe、Co、Ni离子稳定，空气中Fe被氧化为Fe；碱性介质，铁最稳定氧化态+3，而钴和镍的最稳定氧化态+2；在干态，Fe直接氯化却得FeCl3，因为Fe的第三电离势较小。Co和Ni同氯气反应不能生成三氯化物。

Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 ↓；

4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4 Fe(OH)3 ↓

单质铁、钴、镍银白色金属。有铁磁性。铁是最重要结构材料。钴和镍主要用于制造合金。如钴、铬、钨的合金具有很高的硬度和防锈性能。镍粉可做加氢反应的催化剂，镍制坩埚在实验室里常用。

铁

（1）氧化数为+2的铁的化合物