Глава 13. Металлы d-блока

Изучив материал этой главы, студенты должны:

• Знать особенности строения атомов элементов d-блока, валентность и степени окисления атомов, получение и свойства металлов и важнейших типов их соединений, биологическое значение элементов d-блока.

• Уметь охарактеризовать свойства элементов d-блока как металлов и их химических соединений, составлять характерные для элементов d-блока химические реакции и производить расчеты по ним.

§ 13.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ d-БЛОКА

Начиная с атомного номера 21 (скандий, группа IIIB, 4-й период) у атомов идет заполнение электронами подуровня с орбитальным квантовым числом 2, т.е. d-подуровня. У следующих за скандием 9 химических элементов с атомными номерами от 22 до 30 d-подуровень последовательно заполняется до максимальной вместимости 10 электронов. Эти элементы и аналогичные элементы 5-7-го периодов составляют d-блок химических элементов (см. § 2.1 и 2.5).

Все d-элементы являются металлами; их металличность объясняется наличием свободных валентных орбиталей. У них не заселен валентный

р-подуровень и частично заселен d-подуровень. Химическая активность металлов изменяется в широком диапазоне: от весьма активных скандия и марганца до чрезвычайно стойких серебра, золота, платины.

Пример 13.1. Напишите электронные формулы и энергетические диаграммы атомов марганца и железа.

Решение. Атомный номер марганца 25, а железа - 26. Относительно аргона у них добавляется 7 и 8 электронов, из которых 2 заселяют подуровень 4s, а остальные - 3d. Получаются следующие электронные формулы:

Mn - [Ar]4s²3d⁵;

Fe - [Ar]4s²3d⁶.

Нарисуем энергетические диаграммы, принимая во внимание действие правила Хунда:

Задание 1. Напишите электронные формулы и энергетические диаграммы атомов ванадия и никеля.