Переходные металлы (1984)

Периодическая таблица Менделеева.

Переходными металлами называются элементы, расположенные в середине четвертого, пятого и шестого периодов таблицы Менделеева.

У всех атомов этих элементов в невозбужденном состоянии валентными являются электроны на s и d орбиталях-подуровнях.

Скандий первый элемент с электроном в d состоянии.

После заселения s орбиталей внешнего электронного слоя, в атомах на нижележащем уровне появляются электроны в d состоянии.

Их число возрастает не монотонно при увеличении порядкового номера.

В следствии высокой устойчивости наполовину или целиком заполненных d подуровней атомы хрома и меди имеют конфигурацию с одним электроном в s состоянии.

У элементов 5 и 6 периодов заселение d орбиталей происходит еще более не монотонно.

У d элемента 6 периода лантана f орбитали вакантны.

За ним расположены 14 элементов лантаноидов.

У гафния и последующих d элементов этого периода четыре f орбиталей заполнены.

Основные физические и химические свойства элементов определяются строением их атома.

У элементов 4 периода электроны в d состоянии, не имея в атоме себе подобных, проникают внутрь оболочки.

За счет меж электронных взаимодействий размеры атомов переходных металлов уменьшаются.

Электроны на 4 f орбиталях еще в большей степени чем на 3 d сжимают электронную оболочку атомов.

Не смотря на существенное различия порядковых номеров атомные радиусы d элементов 5 и 6 периодов близки.

Поэтому свойства этих металлов по группам очень похожи и отличаются от свойств элементов 4 периода.

Переходные металлы в нормальных условиях имеют либо объемо-центрированную кубическую, либо гранецентрированную кубическую, либо гексагональную решетку плотной упаковки.

Образцы минералов.

Компактность кристаллических решеток d элементов определяет высокую плотность их твердых тел.

Образцы переходных металлов в природе.

Мультфильм о распространении переходных металлов в земной коре.

Открытый рудник по добыче переходных металлов в виде руды.

В доменном процессе получения переходных металлов восстановителями служат твердый углерод и оксид углерода.

При плавке чугуна в доменной печи образуется карбид железа - цементит.

Сущность сталеплавильного процесса заключается в понижении

содержания углерода и окисление примесей в чугуне.

Железо полиморфный металл при высоких температурах устойчиво гамма-железо или аустенит, а при низких альфа-железо или феррит.

В результате медленного охлаждения аустенит превращается в мягкую сталь перлит.

Активные металлы, например алюминий, восстанавливают соединения d элементов.

Алюмотермию используют при получениях хрома, ванадия.

Цех завода, на полу сложены слитки металла.

Для выделения и очистки некоторых переходных металлов применяют электролиз водных растворов или расплавов солей и оксидов.

Физические и механические свойства металлов во многом зависят от степени их очистки.

Металлы высокой чистоты получают при переплавке в вакууме.

Образцы чистого металла.

В результате переплавки в вакууме удаляются растворенные газы, а в результате зонной плавки и твердые примеси.

Все d элементы являются восстановителями.

Многие из них способны вытеснить водород из кислых водных растворов.

Большинство d элементов на воздухе покрыты защитной пленкой, которая препятствует процессам окисления.

Медь и металлы 8 группы 5 и 6 периодов растворяются только в азотной кислоте или царской водке.

Таблица степени окисления металлов.

Опыты по воздействию на двухвантный марганец.

Перманганат калия.

Опыты с перманганатами.

Опыты с хромом.

Опыты с соединениями ванадия.

Таблица зависимости теплот образования оксидов от порядкового номера.

График зависимости теплот образования оксидов от порядкового номера.

Оксиды переходных металлов являются соединениями переменного состава.

Наличие вакантных позиций в их структуре обуславливает существование широкой области гомогенности, например в оксидах титана.

В пределах системы титан - кислород, наблюдается широкая амплитуда физических свойств соединений.

Образцы оксидов переходных металлов и красок на их основе.

Иллюминатор космического аппарата изготовлен из оксидов переходных металлов.

Оксиды переходных металлов используются в кожевенном производстве, фотографии и пиротехнике.

Опыты по получению и воздействию на гидроксиды переходных металлов.

Несмотря на плотную упаковку в решетках между атомами переходных металлов находятся пустоты, которые могут внедряться атомы легких элементов.

Таблицы температуры плавления металлов и их карбидов.

График зависимости температуры плавления металлов и их карбидов от порядкового номера.

Станок с резцами из карбидов вольфрама и титана.

Опыт с чистым железом.

Свойства легированной стали.

Добавки к тугоплавким металлам.

Защита молибдена.

Образцы галидов.

Мультфильм, поясняющий газофазную металлургию.

Галиды молибдена, ниобия и других d элементов образуют кластеры - большие молекулы, в которых атомы металлов связаны между собой.

Галиды серебра используются для проявления кинопленки.

Важная особенностью заселенных и вакантных d орбиталей атомов ионов переходных металлов является их способность к созданию соединений.

Количество этих соединений велико и многообразно.

Опыты по получению комплексных соединений.

Линия по осаждению меди, серебра и золота на металлических поверхностях.

Покраска деталей машин.

Микросхемы.

Сборка микросхем.

Установки по синтезу различных соединений.

Устройство по окислению аммиака.

Панорама химического завода.