过渡元素的性质及其应用

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1、过渡元素的性质及其应用过度元素小组2004 年 04 月摘要过度元素是化学走棋表中元素最多的一部分鉴于人员有限和个人兴趣我们主要介绍了 钛、锰、铂、铁四种元素。首先我们从总体上对化学元素进行了一些介绍，即为第一 章；第二章是钛，元素钛（Ti）是一种过渡金属，从20世纪40年代以后，钛及其化合 物被广泛应用于制造、催化以及石油化工等领域。本文将就其重要性质、工业制取及应 用作出阐述；第三章是锰，主要介绍了二氧化锰的吸附性；第四章对铁的化合物进行了 较为系统的介绍。而第五章主要介绍了铂的化学性质和铂在催化，只要等方面的应用。 第二章是本报告的重点。目录第一章过度元素简介与性质 1第二章钛金属的性质

2、和应用2第三章锰的性质及应用 6第四章 铁及其化合物的应用 7第五章铂的性质及应用 9第六章附言 10词汇表词汇。过渡元素 外过渡元素（d-过渡元素） 内过渡元素（f-过渡元素）钛的性质、制取、应用、钛粉的应用氨冷凝器复合半导体 零点电荷 螯和作用第一章、过渡元素简介与性质一、简介(1) 过渡元素是位于周期表中央的金属元素(接于碱土族之后)，不象一般的典型金属元素(A族元 素)，同一行有相似的化学性质，其化学性质相差很大。( 2)过渡元素分为两类外过渡元素(d-过渡元素)：最后一个电子填入d轨道；内过渡元素(f-过渡元素)：最后一个电子填入f轨道。1.2 性质 过渡元素均为金属元素，具有金属光

3、泽，并为电、热的良导体。(1)除IIB族的锌、镉、汞因ns及(n-1)d价轨道已完全填满，阳离子电荷密度小，故金属键较弱 导致熔点、沸点，汽化热低外，其余的过渡元素均为高熔点、高沸点及高汽化热。( 2)具有多种氧化态，可形成各种化合物，如锰具+2、 +3、 +4、 +6 及+7 氧化数：钴具有+2， +3 氧 化数；铁具+2， +3 氧化数等。化合物中的过渡元素大都具有未填满电子的d轨道及未成对电子具有颜色二、过渡元素的性质1. 过渡元素： Sc、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn 等 价电子组态： 3d1-104s2(Cu、 Cr 例外)Crf 3d54si

4、Cuf 3dio4si2. 原子量随原子序增大而增大(例外： CoNi)3. 地壳存量：以铁最丰富；铜之活性较小，可以游离态存在4. 原子半径及离子半径由Sc至Ni大致随原子序增大而减小，但变化不大5. 游离能不高，相近IE1 最大：Zn； IE2 最大：Cu； IE3 最大：Zn而IE1、IE2及IE3最小者均为Sc。6. 除锌外，熔点、沸点、汽化热均高。7. 密度：除锌外，大致随原子序数的增加而增大。8. 标准还原电位大致随原子序数的增加而增大除 Cu 外，其余皆为负值9. 氧化数：随原子序的增加而先增后减Sc(+3)、 Ti(+4)、 V(+5)、 Cr(+6)、 Mn(+7)、 Fe(

5、+3)、 Co(+2)、 Ni(+4)、 Cu(2+)、 Zn(+2) 第一列过渡元素在高氧化态时均非以其阳离子的水合离子存在(即无 V5+(aq)、 Cr6+(aq)、 Mn7+(aq)， 而以共价性的含氧离子存在，如V02+、CrO42-及Mn04-,最大氧化数不超过最外层3d与4s轨道的价电 子总数第一列过渡元素的典型氧化数如下表符号代表之化合物氧化数价电子数 (3d， 4s)ScSc2O3+33TiTiO、 Ti203、 TiO2+2、 +3、 +44VVO、 V2O3、 VO2、 V2O5+2、 +3、 +4、 +55CrCrO、 Cr2O3、 CrO3+2、 +3、 +66MnMn

6、O、 Mn203、 Mn02、 K2MnO4、KMnO4+2、 +3、 +4、 +6、 +77FeFeO、 Fe203+2、+38CoCoO、 Co2O3+2、+39NiNiO、 Ni2O3+2、+310CuCu2O、 CuO+1、+211ZnZnO+21210.常见过渡元素离子与化合物的颜色离子颜色化合物颜色化合物颜色化合物颜色CU2+蓝CuO、 CuS黑八、FeSCN2+血红Fe(OH)3红褐Mn2+水红Cu2O红Fe(CN)64-黄Fe(OH)2白Cr3+绿Cu(NH3)42+深蓝Fe(CN)63-红MnS粉红Cr2+蓝CuSO4白CrO42-黄KMnO4紫Fe3+浅黄CuSO4.5H2

7、O蓝Cr2O72-橙K2MnO4绿Fe2+绿Cu(OH)2蓝Cr2O3绿Ag2CrO4砖红CO2+无色Cu2Fe(CN)6红CoCl42-蓝MnO2黑褐Cu+无色Zn3Fe(CN)62白Co(H2O)62+红AgCl白三、过度元素用途1. 由于过渡金属大多都有很高的熔沸点，使得很多过渡金属单质及其化合物在耐火，耐高温材料中 应用广泛，如锆，铪及其氧化物都被广泛地应用于耐火砖，耐火管及陶瓷等耐高温的材料中；2. 过渡金属中许多如钛，钒，锆，铪等因自身优良的耐腐蚀性能而被大量用于耐腐蚀的仪器设备的 制备；3. 钒，钛，铁，锰，铂等金属元素的许多化合物都可以作为催化剂，催化大量的无机，有机反应。第二

8、章、钛金属的性质和应用一、钛的性质： 钛呈银白色，外观似不锈钢，粉末钛呈灰色，钛的熔点高密度小(比钢轻43%)， 属轻金属，或列为难熔金属。纯钛具有塑性，易机械加工，纯度越高，塑性越大，但强 度越低。钛的主要物理常数有：原子序数22,原子量47.90，原子的电子分布Ar 3d24s2 ，第一电离能I =661KJmol-i,熔点 16684C，沸点326020C，密度25C 时，a- 钛4.506g，cm-3 ； “900C 时，卩-钛4.400gcm-3钛位于元素周期表中的 IVB 族。钛原子的价层电子构型为3d24s2，它的d电子可以部分或全部作为价电子出现，因 此，钛可形成氧化态为+4，

9、 +3， +2 的化合物。钛作为过渡元素，由于原子及离子半径 较小、离子电荷较多，且具有成键能力较强的(n- 1)d空轨道，所以钛能形成大量的配合 物和有机钛化合物，此外钛与部分过渡元素一样，还能形成不太稳定的低氧化态(+1， 0， -1 等)的配合物。钛有两种同素异形体：a-钛属密集六方晶系，为低温(350CTi+2I2=TiI4 400C第二类：钛与过渡元素氢铍硼族碳族及氮族元素形有限固溶体和金属间化合物 钛与氧气的反应，取决于钛的形态和温度条件。钛粉或海绵钛的活性表面较大，常温下 在空气中摩擦或撞击便可着火燃烧：Ti+O2=TiO22Ti+1.5O2=Ti2O3致密钛表面能形成一层致密氧

10、化膜，以防止代进一步被氧化。但超过700C表层氧化膜便 失去保护作用，氧化反应加剧，纯氧中钛在500-600C时就开始燃烧。钛与氮气在常温下不反应，高于800C时在氮气中燃烧(氮也能被钛吸收形成Ti-N固溶体)：2Ti+N2=2TiN 800C钛在空气中主要是吸氧，钛的良好吸气性使它可用作吸气剂。钛和氢气除了可反应生成TiH,、TiH外还能形成Ti-H固溶体，且可逆 钛与碳在高温下反应生成碳2 化钛：Ti+C=TiC18004200C碳化钛熔点3140C,硬度大，可用于生产硬质合金，也能形成Ti-C固溶体。第三类：锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体； 第四类：惰性气体、碱金属、碱土金

11、属、稀土元素(除钪外)，锕、钍等不与钛发生反 应或基本上不发生反应。二、钛的制取钛在1791年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。原因在于：钛 在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的 钛铁矿(精矿)，发生下面的化学反应：FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4 = FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4

12、)3+3H2O为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+还原为Fe2+,然后将2溶液冷却至273K以下，使得FeSO47 H2O (绿矶)作为副产品结晶析出Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：Ti(SO4)2+H2O = TiOSq+H2SO4TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：422324H2TiO3 = TiO2+H2O工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2 (或天然的金红石)和炭粉混合加热至10001100K,进行氯化处理，并使生成的TiCl4，蒸气冷凝。TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2

13、CO在1070K用熔融的镁在氩气中还原Tic可得多孔的海绵钛：TiCl + 2Mg=2MgCl + Ti这种海绵钛经过粉4 碎、放入真空2 电弧炉里熔炼，最后制成各种钛材三、钛粉的火灾危险理化性钛粉是深灰色的发亮的无定性粉末,或硬的钢色立方体结晶,不对盐水有抗腐蚀性, 能被硝酸氧化成钛酸,高温是与卤素,氧,硫,氮化物,是唯一能与氮气在空气中反应的元素之 一,其作用约在800度开始,在100度时能分解水,放出氢气.危险特性：钛粉的极细粉末在受热，遇明火或接触氧化剂时会引起火灾，也能在二氧化 碳或氮气中燃烧。只有氩气和氦气才可以控制钛粉的燃烧，根据燃烧学我们知，在加工 和处理金属粉末时，通常会产生

14、粉尘云，如果粉尘云与空气混合后比例适当，达到了爆 炸极限范围之内，遇外界明火，打火，静电放火，即可引燃金属粉尘，用钛管代替氨冷凝器中铸铁管 氨冷凝器是纯碱生产过程中，将蒸馏塔蒸出的氨气冷凝的设备。由两个冷却箱组成，箱内装有屮63mm*6mm*2986mm铸铁管214根。管内外均用热固性酚醛清漆防腐，管 外介质为NH3, C02、H2O蒸汽，温度在95C左右，管内介质NH4CI母液，与管外介质 换热。在此条件下，铸铁管腐蚀严重，使用1年即有部分管子腐蚀穿孔，两年时间，已 腐蚀损坏严重,在蒸馏塔3年大修时，氨冷凝器内的铸铁管全部换新。钛管耐腐蚀，传热效率保持良好（铸铁管在3年期间，其传热效率前期好

15、，中期差，后期 失效），管内NH4CI母液预热回收热量，提高了母液进入蒸馏塔的温度，可节约大量蒸汽 ，经济效益明显换热管与管板的连接五、Ti02光催化处理有机污染物的研究现状与展望1半导体多相光催化反应机理半导体材料，以TiO2为例，当吸收了波长小于或等于387.5nm的光子后，价带中的电子就会被激发到 导带，形成带负电的高活性电子e-，同时在价带上产生带正电的空穴h+。在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不 同位置。热力学理论表明，分布在表面的1+可以将吸附在TiO2表面OH-和H2 O分子氧化成.OH自由基，而O H自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化大 多

16、数的有机污染物及部分无机污染物，并将其最终降解为CO2、H2O等无害物质。由于OH自由基对 反应物几乎无选择性，因而在光催化氧化中起着决定性的作用。此外，许多有机物的氧化电位较iO2 的价带电位更负一些，能直接为1+所氧化。而巧02表面高活性的e- 则具有很强的还原能力，可以还原去除水体中金属2 离子。2. 光催化剂的选择纳米TiO2作为光催化剂的优点半导体催化剂光活性的先决条件是其带隙能E区间包含HO/0H对和（或）0/H0 对的氧化还原电 g222位。一般说来，价带空穴的电位越正，导带电子的电位越负，则越易生成OH自由基或过氧自由 基，也就越容易催化氧化有机物。、目前采用的TiO2光催化剂

17、的晶粒尺寸之所以多为纳米数量级，是从反应机理的角度加以考虑而 确定的。首先，从光催化机理上看，物质的降解速率必然与光生载流子e-和h+的浓度有关，而纳米级的TiO2随着粒径的减小，表面原子迅速增加，光吸收效率随之提高，从而增加表面光生载流子的浓度。 计算表明晶粒尺寸大小对光生载流子的复合率有很大影响。粒径为lp m的TiO2粒子中，电子从体内 扩散到表面需10-7s，而10nm的TiO仅需10-11s。因此粒子越小，电子空穴在粒子内的复合几率就越 小，而且，只有吸附在催化剂表面的粒子才能与高活性的e-和h+进行反应。随着晶粒尺寸的减小，比 表面增大，表面键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子的配

18、位不全导致表面活性位置增多，因而与 体材料相比，活性更高，更有利于反应物的吸附，从而增加反应几率。同时，从能带理论上看，半导体价带的能级代表半导体空穴的氧化电位的极限，任何氧化电位 在半导体价带位置以上的物质原则上都可以被光生空穴氧化；同理，任何还原电位在半导体导带以下 的物质，原则上都可以被光生电子还原。TiO是n型半导体材料，当其尺寸小于50nm时，就会产生 与单晶半导体不同的性质，原因在于产生了尺寸量子效应，即半导体的载流子被限制在一个小尺寸的 势阱中，从而导致能隙增大，导带能级负移，价带能级正移，从而使导带电位更负，价带电位更正， 增强了 TiO的氧化还原能力，提高光催化活性。3. T

19、iO光催化氧化的研究现状TiO有锐钛矿型(Anatase),金红石型(Rutile)和无定型三种。多数的研究证明2，锐钛矿型 的催化活性最高，而且在一般光催化研究中使用的DegussaP25TiO中，70%。是锐钛矿。可见，锐钛矿型TiO是应用研究的主要对象。T io光催化剂的制备2目前制备 TiO2 多采用液相法，其中最具代表性的是金属醇盐水解法和沉淀法。前者 常被设计为溶胶凝胶法，它是以醇钛盐(钛酸酯)为原料，无水醇为有机溶剂，加入一 定量的酸和水，酸起抑制水解和分散剂的作用。用这种方法，控制各反应物的不同配 比，可制得两种性质截然不同的溶胶：颗粒溶胶或聚合溶胶。共沉淀法所用的反应物为 无

20、机物，如 TiCl4、Ti(SO4)2、TiOSO4 该方法是最经济的方法，但要防止钛盐反应前的 强烈水解。以上两种方法工艺简单、操作便利、成本较低、且获得TiO2粉末粒度小，分 散性好。 TiO 的改性21. 添加金属离子或进行表面修饰和掺杂0年代初，Nerwey等发现在半导体中掺杂不同价态的金属离子后，半导体的催化性质被改变。后来人 们又发现，直接向反应体系中添加金属离子也能达到提高催化效率的目的。2. 复合半导体近年来，人们对二元半导体复合进行了许多研究，如 TiO2-CdS、TiO2-SnO2、TiO2-WO3、TiO2-MoO3、 TiO2-ZrO2o这些复合半导体几乎都表现出高于单

21、个半导体的光催化性质，如TiO2-SnO2降解染料的效率 提高了 10倍14, TiO2-WO3对1,4-二氯苯的催化降解效率也高于单个半导体。3. 投加氧化剂 氧化剂是导带电子强有力的俘获剂。由于氧化剂的加入，极大的减少了光致电子与空穴简单复合的几率。常用的氧化剂有O2, H2O2，过硫酸盐，高碘酸盐等。4. 对该成果的研究展望用纳米TiO2光催化分解环境污染物，方法简单，占地面积小，无传统处理方法产生的二 次污染的问题，是一种很有发展前途的污染治理技术，但目前所取得的研究成果与将该 技术投入实际应用仍有一段距离，尚有许多工作要做。未来的研究将集中于以下几个方 面：(1) 在基础理论方面对有

22、机污染物的降解机理研究有待加强。有机物分子的结构十分复杂，清楚 有机物分子的降解机理，将为提高催化剂活性和催化效率等方面铺平道路。(2) 对催化剂进行改性，研制出新型高效实用的光催化剂。(3) 寻找合适的载体和固定方法，在不影响催化性能的基础上制备负载型催化剂。(4) 研究设计实用高效的光化学反应器，尽量利用日光能，降低处理成本。(5) 重点研究对含复杂成分的废水处理，去除其中无机有毒离子，继续探索对饮用水的深度处 理，去除其中的微量有机污染物。对空气的净化处理进行试验研究。六、钛的应用：在应用方面，钛银亮，轻盈，坚牢。在化学上，由于有优异的抗酸碱腐蚀性；若把 钛加到不锈钢中，只加百分之一左右

23、，就大大提高抗锈本领。常温时钛在空气中稳定； 因为钛具有密度小、耐高温、耐腐蚀等优良的特性，钛合金强度高，它密度小，强度大 ，密度是钢铁的一半而强度和钢铁差不多；钛既耐高温，又耐低温。在-253C500C这样宽的温度范围内都能保持高强度。这些优点正是太空金属所必备的。钛 的合金是制做火箭发动机的壳体及人造卫星、宇宙飞船的好材料。钛有“太空金属”之称 。由于钛有这些优点，所以5 0年代以来，一跃成为突出的稀有金属。钛是一种纯性金属，物质和它接触的时候，不会产生化学反应。也就是说，因为钛 的耐腐蚀性、稳定性高，使它在和人长期接触以后也不影响其本质，所以不会造成人的 过敏，它是唯一对人类植物神经和味

24、觉没有任何影响的金属。钛又被人们称为“亲生物金 属”。所以钛在医学上也有着独特的用途。用钛制的“人造骨胳”将使骨科技术完全改观。 在骨头损伤处，用钛片和钛螺丝钉固定好，过几个月，骨头就会长在钛片上和螺丝钉的 螺纹里。新的肌肉纤维就包在钛的薄片上，钛骨骼宛如真正的骨骼一样和血肉相联，起 到支撑和加固作用。现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肋关节、头盖骨、主动心瓣 、骨骼固定夹等方面。在炼钢工业中，少量钛是良好的脱氧、除氮及除硫剂。此外，目前冶炼的钛70%左右 用在制造飞机、导弹、航天飞机、人造卫星，军事工业等方面。第三章、锰的性质及应用一、锰的物化性质锰有四种同素异形体, 其物理性质各不相同。锰

25、化学性质较为活波, 可与大多数非金属反应；在最高氧 化态时表现出与卤素相似的性质；锰的单质及化态性质与铁相似。锰主要用于炼钢、烧砖、电池、生 命等领域。二、二氧化锰水合物的吸附原理零点电荷(ZPC):二氧化锰大概在(2.84.5)一般的正常天然水PH值大于4.5，所以Mn(OH)胶体一般带正电荷.4Mn(OH)与金属离子是以螯合形式结合的怎么判定的？滴定氢离子.4为什么会带有电荷呢？ 一个无水二氧化锰与水接触时，锰原子上会吸附上水分子，如果这些水分子失去氢离子，就产生了带 有负电荷的胶体离子(形成羟基化的表面)；如果水分子中的氧原子得到一个氢离子，就产生了带有 正电荷的胶体离子.可见，胶体带正

26、电荷还是负电荷取决于介质中氢离子的浓度，并随PH值的改变 而改变.但是，对于金属氧化物来说，失去氢离子是主要的变化(形成羟基化的表面)如 Mn(OH):Mn(OH) (s) = MnO(OH)- + H+ 43 二氧化锰在水溶液中对水分子存在化学吸附作用：MnO+ HO = Mn(OH)224二氧化锰水合物在水溶液中以胶状体的形式存在，本身带有一定的电荷三、四价锰的氧化物(MnO2)水合物金属离子的吸附作用4固体表面吸附原理一种金属氧化物Mo,它表面的金属离子相当于不饱和的路易斯酸，当它和水分子结合的时候，水分子 中的氧原子就提供孤对电子使它饱和：Mo + HO = M(OH)22 金属氧化物

27、的表面就形成了羟基化的表面，金属离子在可以在这种表面上进行络合MOH + MtZ+ = MOMt + (Z-1) 或者发生螯合作用：MOHMO+ MtZ+ =Mt + 2H+(Z-2)MOHMO、二氧化锰的吸附性吸附剂是二价锰离子和高锰酸根作用生成二氧化锰悬浊液(新制产物的吸附性更佳)。吸附对象:Mg2+,Ca2+,Sr2+,Ba2+和Mm+，吸附的最大容量从大到小的顺序为Ba2+, Sm, Ca2+, Mg2+,观察到它们的 离子半径同样以这个顺序递减这是由他们的离子电荷密度(电荷离子半径)和水合性。金属离子 在水溶液中对水分子有一定的吸附作用. 水合性强，吸引水分子，增大离子半径，在吸附过

28、程中形成 空间位阻，吸附容量小五、应用 环保：特别是吸附重金属 分析化学：用EDTA在不同的条件下测量相关离子的浓度 硬水的软化：吸附Ga2+,Mg2+离子，达到饱和时，可用EDTA替换下离子，做到循环使用 第四章、铁及其化合物的应用一、 单质 铁是许多金属材料的主要成分。铁在生物系统中也十分重要，如载氧的血红蛋白，电子传递剂细 胞色素和酶系统的固氮酶都含铁。所以它对人体有十分重要的作用。用还原铁的氧化物或热分解五羰基铁都可以得到铁。它与卤素在200C 300C反应。细粉状铁在空气易着火。二，铁(II)的化合物1. 氧化物与氢氧化物铁主要以+2，+3氧化态出现。FeO黑Fe?O3砖红Fe2O3

29、具有两种不同的构型。有顺磁性的，也有铁磁性的o Fe2O3为难溶于水的两性氧化物，但以 碱性为2主3，它可溶于酸生成相应盐，也能与碱共熔生成铁酸盐。2 3氧化铁(II)可在真空中分解草酸铁(II)制得，黑色粉末状的氧化铁能自燃。氧化铁II)具有NaCl型结 构，通常是非计量的。碱与铁(II)盐作用得到白色氢氧化亚铁Fe(OH)2，它迅速吸收氧变为暗绿色，而后为棕色，产物分 别是Fe(II)与Fe(III)氢氧化物的混合物及水合Fe?O3。这种氢氧化物迅速转变为水合氧化物。Fe(OH)? 不仅溶于酸，也溶于浓氢氧化钠，从碱性溶液中能结晶出蓝绿色羟基配合物NaFe (OH)。2 配合物FeF2与气

30、态氨反应，形成含有Fe(NH3)严离子的盐，该离子在水溶液中分解并生成Fe(OH)2沉 淀。Fe(II)与乙二胺(en) 2，2联吡啶或1，10一二氮菲(phen)形成的配合物在水溶液中稳定。黄色K4e (CN) 63H2O,六氰合铁(II)酸钾，俗称黄血盐。Fe (CN)/-是一个沉淀剂，可沉淀Cu2+, Cd2+， C02+， Mn2+， Pb2+与Zn2+等。3. 难溶盐铁(II)的碳酸盐，草酸盐，硫化物等是难溶盐，其性质与镁，锰II)盐相似。将Fe与S共溶得黑色固 体FeS,向Fe2+溶液中加(NH3)2S也得到黑色FeS沉淀。硫铁矿的主要成分是FeS2，其中Fe的氧化态为 +2，S2

31、为-2。三、铁(III)的化合物1.卤化物FeF3白色固体，FeCl3几乎是黑色固体，在300C升华，两者均可在相应的卤素中加热制得o FeCl3 微溶于水，它同碱金属氯化物形成一系列配合物。三氯化铁的六水合物eCl36H2 O呈橘黄色，易溶与 水。Fe(III)盐能以盐的形式从浓盐酸溶液中萃取到各种有机溶剂，如酮，醛，醚，酯等。Fe3+离子外层电子结构为3S23P63D5,有未充满的d轨道，易形成配合物。Fe3+与F-离子形成配合物的趋势相当强。Fe3+易形成配位数为6的配合物。*氰配合物CN-中的C与Fe的电负性差值较小，所以形成内轨型配合物。杂化轨道为d2sp3型，空间构型为 八面体型，

32、较稳定。Fe (CN) 4-溶液中通入Cl或其他氧化剂，可将它氧化为Fe (CN) r6 2 62Fe(CN) 4-+ Cl=2Fe(CN) 3-(红色) +2Cl-6 2 6由此溶液中析出晶体K Fe (CN)，俗称赤血盐。在含有Fe2+的溶液中加入赤血盐溶液生成蓝色 36 沉淀：K+ Fe2+ +Fe (CN) 3-=KFeFe (CN)66在含有Fe3+的溶液中加入黄血盐溶液，生成蓝色沉淀：K+Fe(CN) 4-+ Fe3+=KFeFe(CN) 66这两个反应分别用来鉴定Fe3+与Fe2+*硫氰配合物Fe3+与SCN-反应，生成血红色的Fe (SCN) 3-nn值随溶液中SCN-浓度与酸

33、度而定，一般增大配位体浓度，有利于形成高配位数的配合物。这一反应非常灵敏，常用来检出Fe3+和比色法测定Fe3+含量。有一硫酸亚铁铵的制备实验，评定 产品纯度等级的只要标准之一是其含Fe3+的多少。采用目测比色法，即比较咤3+与SCN- 形成的配离子血红色的深浅来确定产品的纯度等级。*其他配合物Fe3+盐溶液与F-可以形成无色的配离子：Fe3+6 F_二FeF3-三草酸根合铁(III)为翠绿色的单斜晶体，它对光敏感受光照射分解变为黄色， 2K3Fe(C2O4)3=3K2C2O4+2FeC2O4+2CO2 它具有光敏性，所以常用来作为化学3光量2计4。3另外2， 2它4是制备2某4些活性2铁催化

34、剂的主要原料 如: Cu/Fe催化剂催化甲醇制氢，利用甲醇催化转化制取氢气，以Cu/Fe为催化剂。 三、铁的应用1.铁新型催化剂双金属氰化物催化剂(DMC):高活性Fe-ZnDMC催化剂，可催化环氧化物开环聚合呈聚醚的反应。 Fe-ZnM(M=Cr.Al)/分子筛复合催化剂：可催化CO2加氢合成异构？的反应。 Cu/Fe催化剂催化甲醇制氢，利用甲醇催化转化制取氢气，以Cu/Fe为催化剂。Fe3+掺杂TiO2纳米材料催化剂，Fe(III)掺杂的TiO2具有光催化活性，可将太阳能转化为光能。 2铁(VI)酸盐正极材料 铁(VI)酸盐极不稳定其原因是：从热力学上来说Fe(VI)酸盐是不稳定的FeO4

35、2- + 3/2H2O = FeOOH + 3/4Q + 2OH-(任意 T, G0)而Fe(VI)酸盐在动力学上是很稳定的，但是，痕量的Ni(II)和Co(II)对分解反应1具有很强的催化作 用,所以总体上还是极不稳定。3改善Fe（VI）酸盐作为正极活性物质稳定性的措施（1）使用饱和KOH溶液作为电解液当KOH溶液中Ni（II）的浓度低于0.1x1O6mol/L时K2FeO4的分解已不能测量出，其它金属离子对 分解反应1的催化作用很小或没有（2）采用低溶解度的Fe（VI）酸盐作为正极活性物质四、铁对人体的作用铁是人体中含量最丰富的一种必需微量元素，人体中铁的含量随年龄、性别、营养状况、健康状

36、 况而不同。人体中各个部位均有铁的存在，其中肝和脾的铁浓度最高，其次是肾、心脏、骨骼肌和脑 。虽然它位微量元素，但是它具有十分重要的作用。铁的生理作用有：1. 合成血红蛋白：用于运输氧2. 合成肌血红蛋白：肌肉转运和储存氧3. 构成各种金属酶的必需成分或活化的氧化物酶、单胺氧化酶等4. 参与激素的合成或增强激素的作用5. 协助 B 细胞增殖、分化及抗体的产生6. 合成贮存铁，如铁蛋白、含铁血红素等铁是血红蛋白的重要组成部分，故铁缺乏将给在有核红细胞处的血红蛋白的生成带来障碍，导致 缺铁性贫血。缺铁性贫血是我国及其它发展中国家所面临的主要公共卫生问题，世界卫生组织1997年报道世界 上约有20亿

37、人患有贫血，占世界总人口的30%以上。我国目前平均有近20%的人群存在铁营养缺乏或 缺铁性贫血的问题，一些贫困地区的育龄妇女和儿童的贫血发生率甚至高达60%以上。缺铁性贫血对人体所造成的伤害是多方面的。其中最严重的的危害是影响幼儿和儿童的智力和体格发育，影响学习和认知第能力五的发章展，、有研铂究证的明贫性血人质群中及儿童应的智商用较正常人群降低-58分。一、Pt的发现和分布1735年，西班牙人在秘鲁发现铂（Platinum），当时认为是银。1748年经英国化学家Waston R鉴定，被确定为一种新元素。Pt是一种贵金属，主要富集在铜镍硫化矿床，铬铁矿和砂矿床中。我国的铂金属资源主 要集中在甘肃

38、的硫化铜镍矿中，其余皆为中小型资源。二、Pt的物化性质Pt 的同素异形体:普通铂，结晶铂，非结晶铂，海绵铂，胶体铂。普通铂：银白色。熔点2041K,沸点4100K,密度21.4g cnK。稀贵金属中硬度最低；压延性好；机械强度 较差。铂是78号兀素，基态电子层结构为Xe4fi45d96si。其主要氧化态为（+1）, +2, +4。 具有化学惰性。但 3Pt+18HC1+4HN03H （PtCl+4N0+8H03262致密的金属铂在任何温度的空气中都不被氧化，但在高温高压下能与氧发生反应。 此外，碱金属的氰化物也可使铂溶解；高温下可与氟、氯、硫、磷等非金属元素单质反 应。铂有毒。可引起呕吐、腹泻

39、、黑便,有过敏体质的人不宜参加铂作业。三、Pt的应用：1.催化剂： 石油和化学工业：氢化、环化、脱水、去卤化、氧化、催化重整；氨氧化制氧化氮（铂 铑合金网）等。油车尾气净化:燃油汽车尾气中主要含CO、HC、NO（x）等有害物质，混合物易形成光化 学烟雾。现在欧美使用的三元催化剂（TWC）中，铂是其重要的活性组分。代用燃料汽车尾气净化：使用催化燃烧法可以减少未燃醇和副产物醇的排放。 优点：低温启动、抗硫中毒和高温稳定等。在一些方面的作用，非贵金属难以代替。 缺点：价格昂贵，资源稀少。4. 燃料电池:附在以多孔碳为基体的电极上，推动反应的进行。此种电池的气能转化率目 前为70。5抗癌药物：从顺铂（

40、DDP/PDD ）到正处于临床实验阶段的三核配合物，含铂抗癌药物 在化疗中的重要性越来越显著。PDD有抗癌谱广、作用强、无交叉耐药并可与其它药物 进行联合化疗（例如长春新碱，两者具有不同的细胞毒机理）等优点，应用最广，但副 作用强烈。另外铂还在电气工业、珠宝业、温度测量、高温及腐蚀性环境中的部件等领域也有很广 泛的应用。6）尾声 显然，我们必须注意到，对铂的研究是同时具有理论和实际意义的。同学们如果想更深入的了解关于铂的一些东西，建议大家翻阅无机化学丛书或科学 出版社的生物无机化学原理。不管怎么说，我们毕竟已经开始了我们的旅程。我们的课件和这篇不能说是论文的论文是在同学们论文的基础上汇编总结而

41、成，虽然这 里面的许多知识我们自己都还不是太理解但我们还是尽我们的最大努力来给同学们讲 解。同学们都做了很多工作，尤其是个小组的负责人更是做了大量的工作，再此对他们 表示感谢！非常感谢陈老师给我们这样一个机会并希望我们今后可以有些同学在这方面 做出贡献。参考文献1 张池明. 化学通报, 1993.(8):20-23.2 River A P, tanaka K, Hisanaga T. Applied Catalysis, 1993,3:37-44.3 朱春媚, 陈双全, 杨曦等. 环境科学, 1997:18(6):27-30.4 Yiming Xu, Cooper H.Langford. J.

42、Phys.Chem., 1995,99,11501-11507.5 Yiming Xu, Cooper H Langford. J.Phys.Chem., 1997,101,3115-3121.6 姚晓斌, 马颖, 姚建年. 感光科学与光化学, 1999,17(1):12-15.7 姚晓斌, 马颖, 姚建年. 感光科学与光化学, 1999,17(2):159-162.高等无机化学RB赫斯洛普人民教育出版社科学出版社科学出版社高等教育出版社高等教育出版社无机化学丛书 张清莲等无机与分析化学 陈虹锦钛的性质及其应用 周芝骏化学元素的发现 凌永乐铁在人体含量和分布附录总负责人:宰建陶总纲负责人:周阳成员:李智敏 刘林波 苗青勃 钱于 李剑 王铮钛负责人:沈磊 成员:陆浩翔 方伟卿 王熠斌 谭飞 贾铮锰负责人:田野成员:袁晓亮 虞节中铁负责人:董源成员:张崇印 吴佳燕 吴怡 王瑞 谈丽群铂负责人:郑勇 刘连池成员:王云兴 林小朋