D區(qū)元素應(yīng)用

過渡元素在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科技發(fā)展方 面有重要用途。銅有良好導(dǎo)電性，大量用作電 線電纜，世界上銅產(chǎn)量的一半以上用于電力和 電信工業(yè)。金箔對紅外線的反射率高達(dá) 98.3%，用于紅外線探測儀和反導(dǎo)彈技術(shù)。銀 鋅電池供電量比普通電池大20倍，體積小(3 公斤重電池僅如手掌大小)，宜作宇宙飛船的電 源。鈦有優(yōu)異的性能，密度小、強度大，在-253 ～500℃的溫度范圍內(nèi)都保持高強度，適用于超 音速飛機、火箭發(fā)動機殼體和人造衛(wèi)星、宇宙飛 船的各種高壓容器;而且耐腐蝕性強，機械加工 性能好，用于制造艦船、潛艇以及有關(guān)化工設(shè) 備，以提高設(shè)備可靠性、延長使用壽命。鈦鈮合 金是新型超導(dǎo)材料。鈦、鉭、鈮有生物適應(yīng)性， 可做人造骨骼植入人體，有人稱之為“親生金 屬”。釩鋼強度大、彈性好、耐磨損、抗沖擊，廣 泛作為船舶、車輛、飛機的結(jié)構(gòu)以及高級工具 鋼、彈簧鋼、裝甲鋼和鋼軌等。鎢鋼硬度大，幾 乎不生銹，耐高溫，制作車刀能提高切削速度、 加工效率和零件質(zhì)量。鋼鐵中摻進(jìn)萬分之幾 鉭、鈮可明顯提高鋼的強度和耐熱耐磨性，是火 箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船的結(jié)構(gòu)材料。鉑系元素的合 金是良好催化劑，如鉑銠合金用于氨催化氧化 生產(chǎn)硝酸。

過渡元素中人體必需的微量元素有鐵、鋅、 銅、鉻、錳、鈷、鎳、鉬、釩等。其中有些是蛋白質(zhì) 和酶的關(guān)鍵成分，如鐵、銅、鋅等;有些在人體內(nèi) 有特殊生理功能;有些是激素不可缺少的成分; 有些起激活作用，如鐵使血紅蛋白攜帶氧，供人 體活動需要，鋅參與促進(jìn)性腺激素的作用，鎳促 進(jìn)胰腺作用，銅使酶具有催化活性，釩、鉻、鎳等 則影響核酸代謝作用。某些過渡元素會影響人 體健康，如鎘、汞對人體毒害較大，它們進(jìn)入人 體造成積累性中毒。日本發(fā)生的“水俁病”和 “痛痛病”(見有關(guān)詞條)就是有機汞和含鎘廢水 污染水質(zhì)而引起的重大中毒事件。人體攝入過 量的某些過渡元素也對健康不利，如錳能引起 中毒和肺炎，鉬會引起痛風(fēng)病，鎳易使頭發(fā)變白 等。 2100433B

從物理性質(zhì)來看，過渡元素它們幾乎都具有熔點高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好、硬度和密度大等特征。這些特征在工業(yè)上得到了很好的應(yīng)用。如鎢和鉬不僅具有很好的機械性能，而且彼此之間易形成合金，是化學(xué)工業(yè)中不可多得的材料來源；從化學(xué)性質(zhì)來看，大多數(shù)元素能夠形成穩(wěn)定的化合物，而工業(yè)催化所使用的催化劑多部分來自于過渡元素及其化合物；從過渡元素的電子結(jié)構(gòu)來看，由于次外層的d軌道中的電子部分充滿，使得次外層的軌道可能參與成鍵，因此，過渡元素一般可呈現(xiàn)出多種氧化態(tài)且大多數(shù)易形成配位化合物。

一、都是金屬，密度較大，硬度、熔 點、沸點較高(如鉻是最硬的金屬，鎢是最 難熔的金屬)，有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性(如 銀、銅)，較好的延展性、機械加工性和抗腐 蝕性(如金、銀)，彼此間以及與非過渡金屬 組成具有多種特性的合金。

二、一般都可從 稀酸中置換氫，除ⅢB外其他各族元素自 上而下活潑性依次減弱。ⅢB和Ⅷ族元素 能與活潑非金屬(鹵素、氧等)直接反應(yīng)，與氫形 成金屬型氫化物。

三、同一周期元素的氧化物及 氫氧化物(或水合氧化物)的堿性從左到右逐漸 減弱，高氧化態(tài)時表現(xiàn)為從堿性到酸性(如 Sc₂O₃為堿性氧化物，TiO₂為兩性氧化物， CrO₃是酸酐，Mn₂O₇在水溶液中是強酸)。在 同一族中各元素氧化態(tài)相同時自上而下酸性減 弱，堿性漸強。同一元素在高氧化態(tài)時酸性較 強，隨著氧化態(tài)降低酸性減弱(或堿性增強)。

四、水合離子有顏色。

五、容易形成配合 物。

同周期d區(qū)元素金屬性遞變不明顯，通常按不同周期將過渡元素分為三個過渡系：

第一過渡系：第四周期元素從鈧(Sc)到鋅Zn；

第二過渡系：第五周期元素從釔(Y)到鎘(Cd)；

第三過渡系：第六周期元素從镥(Lu)到汞(Hg)。

d區(qū)元素在自然界中儲量以第一過渡系為較多，它們的單質(zhì)和化合物在工業(yè)上的用途也較廣泛。

ds區(qū)是d區(qū)元素的一部分，ds區(qū)元素是指元素周期表中ⅠB、ⅡB兩族元素，包括銅、銀、金、鋅、鎘、汞6種自然形成金屬元素和Rg、Uub2種人工合成元素。ds區(qū)的名稱是因為它們的電子構(gòu)型都是ds（ⅠB）或ds（ⅡB）。ds區(qū)元素都是過渡金屬。但由于它們d層是滿的，所以體現(xiàn)性質(zhì)與其他過渡金屬有所不同，比如說最高的氧化態(tài)只能達(dá)到 3 。

D區(qū)元素價電子層構(gòu)型

（n-1）d^(1~10)ns^(1~2)

D區(qū)元素原子半徑

D區(qū)元素第一電離能

D區(qū)元素物理性質(zhì)

d區(qū)元素的物理性質(zhì)非常相似。由于外層s電子和d電子都參與形成金屬鍵。所以它們的金屬晶格能比價高。原子堆積緊密。

1、熔點高 熔點最高的單質(zhì)：鎢（W）(3380℃)

2、硬度大 硬度最大的金屬：鉻（Cr）（Moh硬度為9）

3、密度大 密度最大的單質(zhì)：鋨（Os）

4、導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，延展性好d區(qū)元素

稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素——鑭(La）、鈰(Ce）、鐠(Pr）、釹(Nd）、钷(Pm）、釤(Sm）、銪(Eu）、釓(Gd）、鋱(Tb）、鏑(Dy）、鈥(Ho）、鉺(Er）、銩(Tm）、鐿(Yb）、镥(Lu），以及與鑭系的15個元素密切相關(guān)的元素—釔(Y)和鈧(Sc)共17種元素，稱為稀土元素。

周期系ⅢB族中原子序數(shù)為21、39和57～71的17種化學(xué)元素的統(tǒng)稱。其中原子序數(shù)為57～71的15種化學(xué)元素又統(tǒng)稱為鑭系元素。

稀土元素的共性是：①它們的原子結(jié)構(gòu)相似；②離子半徑相近（RE³ 離子半徑1.06×10^-10m~0.84×10^-10m，Y³ 為0.89×10^-10m）；③它們在自然界密切共生。

稀土元素有多種分組方法，目前最常用的有兩種：

兩分法：鈰族稀土，La-Eu，亦稱輕稀土（LREE）

釔族稀土，Gd-Lu Y Sc，亦稱重稀土（HREE）

兩分法分組以Gd劃界的原因是：從Gd開始在4f亞層上新增加電子的自旋方向改變了。而Y歸入重稀土組主要是由于Y³ 離子半徑與重稀土相近，化學(xué)性質(zhì)與重稀土相似，它們在自然界密切共生。

也有的根據(jù)稀土元素物理化學(xué)性質(zhì)的相似性和差異性，除鈧之外（有的將鈧劃歸稀散元素），劃分成三組，即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、钷；中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑；重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔。

三分法：輕稀土為La~Nd；中稀土為Pm~Ho；重稀土為Er~Lu Y。重稀土元素（heavyrareearthelements,HREE），包括釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥，它們具有較高的原子序數(shù)的較大質(zhì)量，有人將化學(xué)性質(zhì)與重稀土元素相近的釔也列入重稀土亞族，因此重稀土元素也稱為釔族（yttriumgroup）稀土