План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

Тема 9 Химия элементов. d-элементы: общие закономерности

План лекции:

1. 
   Общие закономерности в характере изменения основных параметров и свойств. Лантаноидное сжатие
   
2. 
   d-элементы как комплексообразователи
   

1. Общие закономерности в характере изменения основных параметров и свойств. Лантаноидное сжатие

d-Элементы называют также переходными. Они расположены в периодической системе в больших периодах между s- и р-элементами. Как известно, характерной особенностью пере­ходных элементов является то, что в их атомах заполняются орбитали не внешнего слоя (как у s- и р-элементов), а предвнешнего (d-элементы) слоя. У d-элементов валентными являются энергетически близкие девять орбиталей — одна ns-орбиталь, три np-орбитали и пять (n - 1)d-орбиталей:
_ _ _ _ _ _ _ _ _
(n - 1)d ns np
На внешнем слое у d-элементов находятся 1 - 2 электрона (ns-coстояние), остальные валентные электроны расположены в (n-1)d-состоянии предвнешнего слоя. Подобное строение электронных обо­лочек атомов d-элементов определяет ряд их общих свойств. Простые вещества, образованные переходными элементами, являются метал­лами (число валентных электронов в их атомах заметно меньше чис­ла орбиталей).
Степени окисления d-элементов. За немногим исключением, d-элементы проявляют переменную степень окисления. Почти для всех d-элементов, в частности, воз­можна степень окисления +2 - по числу внешних электронов. Выс­шая степень окисления большинства d-элементов отвечает номеру группы периодической системы, в которой они находятся. В отличие от подгрупп s- и p-элементов в подгруппах d-элементов с увеличением порядкового номера элемента значение устойчивой степени окисле­ния возрастает.
Вследствие разнообразия степеней окисления для химии d-элементов очень характерны окислительно-восстановительные реакции. По этой же причине почти каждый из d-элементов имеет соединения, резко отличающиеся по своим кислотно-основным свойствам, например:

Mn(OH)2	Mn(OH)3	Mn(OH)4	H2MnO4	HMnO4
Основание средней силы	Основание слабое	Амфотерный гидроксид	Кислота сильная	Кислота очень сильная

На свойства d-элементов (как и f-элементов) оказывает влияние так называемое лантаноидное сжатие. Это постепенное уменьшением в ряду Се - Lu атомных и ионных радиусов. Причина этого явления заключается в сжатии атомов вследствие заполнения электронами глубинных d- и f-подуровней и экранирования ими ядра атома.

d-Элементы – самые тяжелые, плотные простые вещества среди остальных. Плотность d-элементов возрастает с ростом номера периода. Наиболее плотны металлы VI периода. Вдоль по периоду плотность сначала возрастает, а затем падает. В IV периоде максимум плотности приходится на медь, в V периоде максимум передвигается к середине периода и приходится уже на родий. В VI периоде максимальной плотностью уже обладает осмий. Противоположную картину представляет ход изменения атомных радиусов.
По магнитным свойствам d-элементы делятся на три неравные группы: ферромагнитные металлы – Fe, Co, Ni; диамагнитные – Cu, Zn, Zr, Ag, Cd, Au, Hg; все остальные – парамагнитные.
Все d-элементы – восстановители; и все они – активные катализаторы.