标题：第VIII族
铁系元素
简介铁、钴、镍三种元素的最外层都有两个4s电子，只是次外层的3d电子数不同，分别为6、7、8，它们的原子半径十分相似，所以它们的性质很相似。
由于第一过渡系列元素原子的电子填充过渡到第Ⅷ族时，3d电子已经超过5个，所以它们的价电子全部参加成键的可能性减少，因而铁系元素已经不再呈现出与族数相当的最高氧化态。
一般条件下，铁的常见氧化态是+2和+3，与强氧化剂作用，铁可以生成不稳定的+6氧化态的高铁酸盐。
一般条件下，钴和镍的常见氧化态都是+2，与强氧化剂作用，钴可以生成不稳定的+3氧化态，而镍的+3氧化态则少见。
我们从物理性质、化学性质、用途三个方面来介绍铁系元素的通性。物理性质铁系元素的原子半径、离子半径、电离势等性质基本上随原子序数的增加而有规律地变化。但镍的原子量比钴小，这是因为镍的同位素中质量数小的一种占的比例大。
铁系元素单质都是具有金属光泽的白色金属。钴略带灰色。它们的密度都比较大，熔点也比较高，它们的熔点随原子序数的增加而降低，这可能是因为3d轨道中成单电子数按Fe、Co、Ni的顺序依次减少(4、3、2)，金属键依次减弱的缘故。
钴比较硬而脆，铁和镍却有很好的延展性。它们都表现有铁磁性，它们的合金是很好的磁性材料。化学性质铁系元素电势图
由铁系元素的标准电极电势看，它们都是中等活泼的金属。它们的化学性质表现在以下几个方面：
①在酸性溶液中，Fe2+、Co2+和Ni2+分别是铁、钴、镍离子的最稳定状态。空气中的氧能把酸性溶液中的Fe2+氧化成Fe3+2，但是不能氧化Co2+和Ni2+成为Co3+和Ni3+。
由 值看出，高氧化态的铁（Ⅵ）、钴（Ⅲ）、镍（Ⅳ）在酸性溶液中都是很强的氧化剂。
②在碱性介质中，铁的最稳定氧化态是+3、而钴和镍的最稳定氧化态仍是+2； 在碱性介质中把低氧化态的铁、钴、镍氧化为高氧化态比在酸性介质中容易。低氧化态氢氧化物的还原性按Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2的顺序依次降低。
例如：向Fe2+的溶液中加入碱，能生成白色的Fe(OH)2的沉淀，但空气中的氧立即把白色的Fe(OH)2氧化成红棕色的Fe(OH)3沉淀：
在同样条件下生成的粉红色的Co(OH)2则比较稳定，但在空气中放置，也能缓慢地被空气中的氧氧化成棕褐色的Co(OH)3：
而在同样条件下生成的绿色的Ni(OH)2最稳定，根本不能被空气中的氧所氧化。
由此可见，Fe(OH)2的还原性最强，也最不稳定，Ni(OH)2的还原性最差，也最稳定。这是由它们在碱性介质中的标准电极电势的大小决定的。
③铁系元素易溶于稀酸中，只有钴在稀酸中溶解得很慢。它们遇到浓硝酸都呈“钝态”。铁能被热的浓碱液侵蚀，而钴和镍在碱溶液中的稳定性比铁高。
④在没有水汽存在时，一般温度下，铁系元素与氧、硫、氯、磷等非金属几乎不起作用，但在高温下却发生猛烈反应。用途铁、钴、镍主要用于制造合金。铁是重要的基本结构材料，铁合金用途广泛。钴的合金具有很高的硬度，镍是不锈钢的主要成分之一，由于镍不与强碱作用，实验室中常用镍坩埚熔融碱性物质。镍粉还可做氢化反应的催化剂。
铂系元素
简介铂系元素都是稀有金属，它们在地壳中的质量分数估计为：
铂系元素几乎完全以单质状态存在，高度分散在各种矿石中，并共生在一起。
从铂系元素原子的价电子结构来看，除锇和铱有2个s原子外，其余都只有1个s电子或没有s电子。
形成高氧化态的倾向从左向右(由钌到钯，由锇到铂)逐渐降低。这一点和铁系元素是一样的。和其它各副族的情况一样，铂系元素的第6周期各元素形成高氧化态的倾向比第5周期相应各元素大。其中只有钌和锇表现出了与族数相一致的+8氧化态。
我们从物理性质、化学性质两个方面来介绍铂系元素的通性。物理性质铂系元素除锇呈蓝灰色外，其余都是银白色的。从金属单质的密度看，铂系元素又可分为两组：第5周期的钌、铑、钯的密度约为12g·cm-3，成为轻铂金属；第6周期的锇、铱、铂的密度约为22g·cm-3，称为重铂金属。
铂系元素都是难熔金属，轻铂金属和重铂金属的熔、沸点都是从左到右逐渐降低。这六种元素中，最难熔的是锇，最易熔的是钯。熔沸点的这种变化趋势与铁系金属相似，这也可能是因为nd轨道中成单电子数从左到右逐渐减少(钌、铑、钯分别为3、2、0；锇、铱、铂分别为4、3、1)，金属键逐渐减弱的缘故。
在硬度方面，钌和锇的特点是硬度高并且脆，因此不能承受机械处理。铑和铱虽可以承受机械处理，但也很困难。钯和铂，尤其是铂，极易承受机械处理，纯净的铂具有高度的可塑性。将铂冷轧，可以制得厚度为0.0025mm的箔。化学性质铂系金属的化学性质表现在以下几个方面：
①铂系金属对酸的化学稳定性比所有其它各族金属都高。
钌和锇，铑和铱对酸的化学稳定性最高，不仅不溶于普通强酸，也不溶于王水中。
钯和铂都能溶于王水，钯还能溶于硝酸(稀硝酸中溶解慢，浓硝酸中溶解快)和热硫酸中。
②在有氧化剂存在时，铂系金属与碱一起熔融，都可以转变成可溶性的化合物。
③铂系金属不和氮作用。室温下对空气、氧等非金属都是稳定的，不作用。高温下才能与氧、硫、磷、氟、氯等非金属作用，生成相应的化合物。
室温下只有粉状的锇在空气中会慢慢地被氧化，生成挥发性的四氧化锇OsO4，OsO4的蒸气没有颜色，对呼吸道有剧毒，尤其有害于眼睛，会造成暂时失明。
④铂系金属都有一个特性，即很高的催化活性，金属细粉的催化活性尤其大。
大多数铂系金属能吸收气体，特别是氢气。锇吸收氢气的能力最差，钯吸收氢气的能力最强。常温下，钯溶解氢的体积比为1：700，在真空中把金属加热到373K，溶解的氢就完全放出。氢在铂中的溶解度很小，但铂溶解氧的本领比钯强，钯吸收氧的体积比为1：0.07，而铂溶解氧的体积比为1：70。铂系金属吸收气体的性能是与它们的高度催化性能有密切关系的。
⑤铂系金属和铁系金属一样，都容易形成配位化合物。用途1.铂的稳定性好，一般做电极、坩埚等，或者跟金银一样作为首饰或装饰品。
2.铱一般可做坩埚，或者特种合金和特种玻璃。
3.锇是密度最大的金属，铱锇按一定比例所制的的合金作为1kg的标准件。
第 VIII族元素包括九种元素
1.ferrous metals: Iron (Ferrum), Cobalt, Nickel
2.Platinium metals: Ruthenium, Rhodium, Palladium
Osmium, Iridium, Platinum 
铂系元素又被称为稀有元素,它们与金,银一起又称为贵金属(noble metals)
Chapter 19 过渡元素(II)
the transition elements (II)
铁系元素(ferrous element)
包括:Ferrum Cobalt Nickel 
一,General propertiesElectron configuration:[Ar]3dx4s2 它们最外层4S原子轨道上都有二个电子,只是次外层
的3d轨道上的电子数分别为6,7,8,而且原子半径又十分相近,
所以它们的性质很相似.Fe的价态主要是+2,+3氧化态,也有+6氧化态,Co主要是+2,+3氧化态,也有+4,+5氧化态的报导;Ni主要是+2,+3氧化态,也有+4氧化态. Fe Co Ni 的低氧化Oxidation states:
过渡元素(II)的最高氧化数除了Os,Ru形成+8氧化态外,
其它各元素的最高氧化记都小于8,这说明过渡元素 (II)的
d轨道上的电子只能部分参与成键.
Fe主要是+2,+3氧化态,也态(0,-1,-2)等出现在金属羰基
配合物中,如 Fe(CO)5,Fe(CO)4,Co(CO)4,Ni2(CO)6
2-
-
2-
铁系元素
2The simple substances
Physical properties:1)铁系元素的熔沸点随原子序数的增加而降低,这可能是因为3d轨道中成单电子数依次减少使金属键减弱的缘故.
2)它们都具有金属光泽,都是铁磁性物质.
3)密度随原子序数的增大而增大,这是由于原子半径随原子序数的增大而变小的缘故.
铁系元素Chemical properties:(1)它们是中等活泼金属,在通常条件下,无水气存在时,与非金属反应不显著,但在高温下,与非金属反应激烈
(2)Reaction with acids
Fe Co Ni 与稀酸反应,但在浓硫酸, 浓硝酸中发生钝化
(3)Reaction with bases
浓碱缓慢腐蚀Fe; Co,Ni在浓碱中比较稳定
铁系元素3their compounds[0]O.S(1) Preparation : Fe+5CO Fe(CO)5
2Co+8CO Co2(CO)8 HCo(CO)4是酸
Ni+4CO Ni(CO)4
150 C-200 C
60 C-80 C
2.5x107 Pa
100~200 C
2.02x107 Pa
Fe 3d64s2 3d8
dsp3杂化: 
Co 3d74s2 3d9
(I)式中d2sp3杂化
(II) 式中dsp3杂化 
Ni 3d84s2 3d10
sp3杂化 
(2)structure
铁系元素
(3)properties:
a.易分解:Fe(CO)5 Fe+5CO↑用来提纯金属
b.一些其它反应:
在液氨中与Na的反应:Fe(CO)5+2Na=Na2[Fe(CO)4]+CO
在乙醇中与KOH的反应:Fe(CO)5+4KOH=K2Fe(CO)4+K2CO3+2H2O
被I2氧化: Fe(CO)5+I2=Fe(CO)4I2 +CO
被H2还原:Co2(CO)8+H2=2H[Co(CO)4][+2]O.S.(1)Oxides (MO), Hydroxides M(OH)2
FeO(黑色) CoO(灰绿色) NiO(暗绿色)
Fe(OH)2 (白色) Co(OH)2(粉红色) Ni(OH)2 (苹果绿色)
微弱两性(主要碱性) 两性 碱性
O2迅速 O2缓慢 NaOCl强氧化剂
Fe2O3 nH2O(红棕) Co2O3 nH2O(棕色) Ni2O3 nH2O(黑色)
铁系元素
(2)salts:
a.CoCl2 6H2O Co2Cl2 2H2O CoCl2 H2O 
粉红色 紫红色 蓝紫色 
Co[CoCl4]
蓝色
b. MS: M +S =MS (黑色)
新产生的 CoS, NiS 易溶于稀酸,静止后成为另一种变体,就不易溶解.
c. 2FeSO4 Fe2O3+SO2+SO3[+3]O.S(1) oxides, hydroxide
Fe2O3(砖红)中等氧化剂 Co2O3(黑)强氧化剂 Ni2O3(黑)强氧化剂 
53 C
90 C
120 C
△
2+
2-
铁系元素
氢氧化铁有微弱的两性,只有新沉淀的才能溶于浓碱中
(2)FeCl3 6H2O :低熔沸点,易溶于有机溶剂,明显地具有共价性,它可以使蛋白质沉淀,故可作为止血剂.[+6]O.S :FeO4 ,其颜色与MnO4 颜色相同
(1)Preparation: Fe2O3+3KNO3+4KOH= 2K2FeO4+3KNO2+2H2O (加热共融)
2Fe(OH)3+3ClO +4OH =2FeO4 +3Cl +5H2O
(2)Properties: 2FeO4 +10 H+ →2Fe +3/2O2↑+5H2O
a.在酸性介质中,它是强氧化剂,其电极电位介于MnO4和O3 之间:2K2FeO4+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3+4KOH+N2
2FeO4+NH4 +8H =2Fe +N2 +8H2O
2-
-
2-
3+
2-
-
-
-
-
2-
+
3+
+
铁系元素
b. Ba +FeO4 =BaFeO4 (一水合)一些重要的配合物(1)K4Fe(CN)6 (黄血盐), K3Fe(CN)6 (赤血盐)
a.制备:6KCN+FeS= K4[Fe(CN)6] +K2S
K4Fe(CN)6 +Cl2=K3Fe(CN)6+2KCl
b.性质:
(i)在碱性溶液中有氧化性:
4K3Fe(CN)6+4KOH = 4K4[Fe(CN)6]+O2↑+2H2O
(ii)在中性溶液中,K3Fe(CN)6有微弱的水解作用,因此配制赤血盐溶液时,最好临用时配制.
K3Fe(CN)6 +3H2O Fe(OH)3+3KCN+3HCN
2+
2-
铁系元素
(iii) Fe3+,Fe2+的鉴别:
经x-射线衍射证明:滕氏蓝和普鲁士蓝是相同的结构,Fe(II) 离子位于立方体的一组四个两个互不相邻的顶点,Fe(III)离子位于立方体的另一组四个互不相邻的顶点,氰根离子位于立方体的十二条棱上:
1/8晶胞
铁系元素
(2)二茂铁: (C5H5)2Fe 
2C5H5MgBr+FeCl2=(C5H5)2Fe +MgBr2 +MgCl2
(3)Fe(III)的无水盐能结合氨,生成[Fe(NH3)6],
但溶于水分解.
(4)[Fe(SCN)n] n=1~6 Fe3++SCN =Fe(SCN)
(5)钴,镍重要配合物:
a.
3+
3-n
2+
铁系元素
b.
c.
3铂族元素 platinum elements
eneral properties铂族元素包括钌(Ru),铑(Rh),钯(Pd),锇(Os),铱(Ir),铂(Pt)六种元素.这六种元素可分成两组:钌,铑,钯的比重约为12,称为轻铂金属;锇,铱,铂的比重约为22,称为重铂金属.
Electron configuration
从它们的电子构型来盾:ns轨道上除了Os, Ir有两个电子外,其余
都只有1或0个电子,这种情况说明铂系元素原子的价电子有从
ns轨道移到(n-1)d轨道的强烈趋势,也说明它们的(n-1)d,ns
原子轨道之间的能级间隔小.
Oxidation states:
Ru Rh Pd 
+4(+8) +3 +2
Os Ir Pt 
+6+8 +3+4 +2,+4
高氧化态稳定性减弱
高氧化态稳定性增强
铂族元素The simple substancesPhysical properties
(1).颜色:除Os为蓝灰色外,其余都是银白色
(2).熔点高,这六种元素中,Os熔点最高,Pd熔点最低
(3).硬度 Ru Rh Pd Os Ir Pt
6.5 – 4.8 7.0 6.5 4.3
(4).延展性:铂的延展性最好,冷轧可制0.0025mm的箔
Chemical properties:
(1) 化学稳定性特别高
铂族元素
(2) Reaction with acids
Pd,Pt溶于王水,Pd也可溶于浓HNO3和热,浓H2SO4中,Pt可溶于HCl—H2O2,HCl-HClO4中,其余的四种元素,不仅不溶于普通强酸,连王水也不溶
(3) Reaction with bases
所有铂系金属在有氧化剂存在时,与碱一起熔融,成为可溶性化合物,所以白金坩埚(Pt)不能用于NaOH+Na2O2或者Na2CO3+S中使用.
(4) Reaction with non-metals
在常温下,铂系元素不与非金属反应,只有粉状锇在室温下的
空气中会慢慢地被氧化: Os+2O2=OsO4↑
在高温下,Pt系元素与S,P,F2,Cl2等非金属反应,但不与
N2反应
铂族元素
(5) 铂系元素的催化活性很高,金属细粉(铂黑)的催化活性尤其大.
(6) 大多数的铂系金属能吸收气体,特别是氢气,Pd吸收氢气最多,常温下,1体积的钯能溶解200体积以上的氢气,在真空中钯金属加热到200 C,溶解的H2就完全放出来
Pt溶解O2的能力强.1体积Pt能溶解70体积左右的氧,铂系元素吸收气体的性质和它们的高度催化性能有密切关系.
铂族元素their compounds1.[+4]O.S: H2PtCl6, M2PtCl6
制备:
性质:
a. NH4,K,Rb,Cs 的盐都是黄色八面体晶体,难溶.
b. (NH4)2[PtCl6]热分解.
(NH4)2[PtCl6] Pt +2NH4Cl+2Cl2
3(NH4)2[PtCl6] 3Pt +2N2+2NH4Cl+16HCl
c. K2[PtCl6]与水作用生成碱式盐.
K2[PtCl6] +H2O= K2[PtCl5(OH)]+HCl
d.与还原剂反应, 生成Pt(II)的盐
K2[PtCl6] +K2C2O4= K2[PtCl4] +2KCl+2CO2
△
△
铂族元素
e.[PtCl6] 在水中非常稳定,但氯可被 Br,I 取代
稳定性: [PtCl6] <[PtBr6] <[PtI6]
黄色 深红色 黑色
2.[+2]O.S
(1) Zeise salt: K[Pt(C2H4)Cl3]
[PtCl4] +C2H4= [Pt(C2H4)Cl3] +Cl
2[Pt(C2H4)Cl3]=[Pt(C2H4)Cl2]2+2Cl
(2)PdCl2:
Pd+Cl2=PdCl2
2-
2-
2-
2-
2-
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α PdCl2为扁平链状结构 
β PdCl2(cluster)