表 9—3 过渡金属元素的电离势(kJ·mol-1

3d 金属

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

I1

I2

631

1235

658

1310

650

1414

652.7

1592

717.4

1509.0

759.3

1561

760

1646

736.7

1753.0

745.4

1958

906.4

1733.3

I3

2389

2652

2828

2987

3248.4

2957

3232

3393

3554

3832.6

I4

7089

4175

4507

4740

4940

5290

4950

5300

5326

5730

I5

8844

9573

6294

6690

6990

7240

7670

7280

7709

7970

4d 金属

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

I1

616

660

664

685.0

702

711

720

805

731.0

867.6

I2

1181

1267

1382

1558

1472

1617

1744

1875

2073

1631

I3

1980

2218

2416

2621

2850

2747

2997

3177

3361

3616

I4

5963

3313

3695

4480

(4100)

(4500)

(4400)

(4700)

(5000)

(5300)

I5

7430

7876

4877

5900

(5700)

(6100)

(6500)

(6300)

(6700)

(7000)

5d 金属

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

I1

538.1

642

761

770

760

840

880

870

890.1

1007.0

I2

1067

1440

(1500)

(1700)

1260

(1600)

(1680)

1791

1980

1809.7

I3

1850

2250

(2100)

(2300)

2510

(2400)

(2600)

(2800)

(2900)

3300

I4

4819

3216

3200)

(2400)

3640

(3900)

(3800)

(3900)

(4200)

(4400)

I5

(6400)

(4300)

(4600)

(4900)

(5200)

(5500)

(5300)

(5600)

(5900)

注:有括号者,数据可靠性稍差,数据摘自:John Einsley,The Elements,Oxford,1989

(见表 9—3),可以发现,同族元素自上至下降低,这说明自上至下 d 电子易失去,即二、三过渡系元素易呈现高氧化态。这是由于 4d、5d 电子云较分散,受有效核电荷的作用小,5d 电子更易失去,致使高氧化态稳定。

值得注意的是,第一过渡系元素都能呈现稳定的+2 氧化态,但对二、三过渡元素来说,只有 Cd2+、Hg2+、Pd2+、Pt2+比较稳定。一般来说,低氧化态

(+2)或中间氧化态(+3)的水合离子迄今是研究得很少的。

  1. 半径 第三过渡系元素的原子和离子半径由于镧系收缩的影响而与第二过渡系同族元素原子和同氧化态离子的半径相接近,但与较轻的第一过渡系元素的原子和离子半径有较大的差别,因而决定了第二、三过渡系元素在性质上的相似性。例如 Zr 与 Hf、Nb 与 Ta 在自然界矿物中共生,形成共生元素对,难于分离。其它如晶格能、溶剂化能、配合物生成常数等也很相近。表 9—4 及图 9—2 表示三个过渡系元素的原子半径和离子半径的比较