Лекция 12 - chem.msu.su · Лекция12 Металлы: ... 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17...
20
Лекция 12 Металлы: общие свойства. Непереходные и переходные металлы. Химическая связь в комплексных соединениях.
Transcript of Лекция 12 - chem.msu.su · Лекция12 Металлы: ... 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17...
Лекция 12
Металлы: общие свойства. Непереходные и переходные металлы.
Химическая связь в комплексныхсоединениях.
< 10‐3% 0,01% < < 1%
10‐3% < < 0,01% > 1%
МЕТАЛЛЫ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15е 16 17 18 1
H 2
He 3
Li 4
Be 5
B 6
C 7
N 8
O 9
F 10
Ne 11
Na 12
Mg 13
Al 14
Si 15
P 16
S 17
Cl 18
Ar 19
K 20
Ca 21 Sc
22 Ti
23 V
24 Cr
25 Mn
26 Fe
27 Co
28 Ni
29 Cu
30 Zn
31
Ga 32 Ge
33
As 34
Se 35
Br 36
Kr 37
Rb 38
Sr 39 Y
40 Zr
41 Nb
42 Mo
43 Tc
44 Ru
45 Rh
46 Pd
47 Ag
48 Cd
49
In 50
Sn 51
Sb 52
Te 53
I 54
Xe 55
Cs 56
Ba 57 La
72 Hf
73 Ta
74 W
75 Re
76 Os
77 Ir
78 Pt
79 Au
80 Hg
81
Tl 82
Pb 83
Bi 84
Po 85
At 86
Rn 87
Fr 88
Ra 89 Ac
104 Rf
105 Db
106 Sg
107 Bh
108 Hs
109 Mt
110
Ds 111
Rg 112 113 114 115 116 117 118
Лантаноиды 58 Ce
59 Pr
60 Nd
61 Pm
62 Sm
63 Eu
64 Gd
65 Tb
66 Dy
67 Ho
68 Er
69 Tm
70 Yb
71 Lu
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
12
He
23
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
311
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
419
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
537
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
655
Cs
56
Ba
57
La
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84 85
At
86
Rn
787
Fr
88
Ra
89
Ac
104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt110
Ds111
Rg112 113 114 115 116
Лантаноиды 58Ce
59Pr
60Nd
61Pm
62Sm
63Eu
64Gd
65Tb
66Dy
67Ho
68Er
69Tm
70Yb
71Lu
Актиноиды 90Th
91Pa
92U
93Np
94Pu
95Am
96Cm
97Bk
98Cf
99Es
100Fm
101Md
102No
103Lr
НЕПЕРЕХОДНЫЕ И ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Непереходные ПереходныеМакс. степень окисления
Макс. СО равна № группы Макс. СО в 3 – 8 группах равна №в 9 –12 группах меньше №
Устойчивость высшей СО
По группе уменьшается По группе увеличивается
Физические свойства
Низкие Тпл. и Ткип.Низкая механич. прочность(в связи участвуют е−внешнего уровня)
Высокие Тпл. и Ткип.Высокая механич. прочность(в металлической связиучаствуют е− внешнего уровня ипредвнешнего d‐подуровня)
Взаимодействие с кислородом
Реагируют на воздухе При высокой температуре
НЕПЕРЕХОДНЫЕ И ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
12
He
23
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
311
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
419
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
537
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
655
Cs
56
Ba
57
La
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84 85
At
86
Rn
787
Fr
88
Ra
89
Ac
104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt110
Ds111
Rg112 113 114 115 116
Лантаноиды 58Ce
59Pr
60Nd
61Pm
62Sm
63Eu
64Gd
65Tb
66Dy
67Ho
68Er
69Tm
70Yb
71Lu
Актиноиды 90Th
91Pa
92U
93Np
94Pu
95Am
96Cm
97Bk
98Cf
99Es
100Fm
101Md
102No
103Lr
ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
1 ряд
2 ряд
3 ряд
4 ряд
ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Ряд 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
121
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
239
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
357
La
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
Распространенность
>1% 10–2 >1 % 10–4 > 10–2 % <10–4 %
ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
1 ряд Sc Ti … Mn … Ni Cu Zn
164 146 130 124 128 139
2 ряд Y Zr … Tc … Pd Ag Cd
181 160 136 138 144 156
3 ряд La Hf … Re … Pt Au Hg
187 159 137 139 144 160
14f-металлов«лантаноидное
сжатие»
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Изменение rат. (пм) по ряду игруппе
ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Общие свойства
1. Различные степени окисления +1, +2, ….+n (исключениеSc, Y).
Стабильность высшей СО по группе возрастает.
2. Высокие прочность, твердость, Тпл., Ткип. (d-связывание).
3. Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов
+1, +2 — основные (CrO)+3, +4 — амфотерные (Cr2O3)> +4 — кислотные (CrO3)
4. Склонность к комплексообразованию
ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В КОМПЛЕКСАХ
ns
np
Г–
Мn+ ион переходногометалла
валентные орбитали(n-1)d, ns, и np
L = F–, Cl–, Br–, I–, H2O, NH3, CN –
ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В КОМПЛЕКСАХ
Мn+ ион переходногометалла
валентные орбитали(n-1)d, ns, и np
L = F–, Cl–, Br–, I–, H2O, NH3, CN –
ух
z
Комплексообразователь
Лиганд
z
х у
ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В КОМПЛЕКСАХ
Эффективное перекрывание s-орбитали Mn+ с орбиталями L
z
ух
z
х у
Эффективное перекрывание 3-х р-орбиталей Mn+ с орбиталями L
ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В КОМПЛЕКСАХ
Комплексообразователь
Лиганд
Эффективное перекрывание dx2-y2-орбитали Mn+ с орбиталями L
ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В КОМПЛЕКСАХ
Комплексообразователь
Лиганд
Эффективное перекрывание dz2 -орбитали Mn+ с орбиталями L
ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В КОМПЛЕКСАХ
Комплексообразователь
Лиганд
ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В КОМПЛЕКСАХ
+
+
+
+
+
+
– – –– –
–
Неэффективное перекрывание dxy,dхz ,dyz - орбиталей Mn+ с орбиталями L
6LМn+
несв.
связ.
разр.
Δ
Энергия расщепления Δ зависит1.От природы иона комплексообразователя2.От заряда иона комплексообразователя3.От природы лиганда
(n−1)d
ns
np
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА МО КОМПЛЕКСА
6LМn+
несв.
связ.
разр.
Δ
CO > CN– > NO2– > NH3 > SCN– > H2O > OH– > F– > Cl– > Br– > I
лиганды сильного поля лиганды слабого поля
Спектрохимический ряд лигандовΔ уменьшается
(n−1)d
ns
np
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА МО КОМПЛЕКСА
Δ1 Δ2
Δ1 > Δ2
Ne– = 18
CO > CN– > NO2– > NH3 > SCN– > H2O > OH– > F– > Cl– > Br– > I
лиганды сильного поля лиганды слабого поля
Спектрохимический ряд лигандовΔ уменьшается
Энергетические диаграммы МО [Co(NH3)6]3+ и [CoF6]3−
Энергетические диаграммы МО [Co(NH3)6]3+ и [CoF6]3−
Диамагнитныйнизкоспиновый
Парамагнитныйвысокоспиновый
ЭНЕРГИЯ РАСЩЕПЛЕНИЯ Δ
Устойчивость комплекса не связана с Δ
Устойчивость определяется константой β
