因?yàn)檫^(guò)渡元素除最外層的s電子可以作為價(jià)電子外,次外層d電子也可部分或全部作為價(jià)電子參加成鍵,所以過(guò)渡元素常有多種氧化態(tài)。一般可由+Ⅱ依次增加到與族數(shù)相同的氧化態(tài)(ⅧB(niǎo)族除Ru、Os外,其它元素?zé)oⅧ氧化態(tài)),這種氧化態(tài)的表現(xiàn)以第一過(guò)渡系最為典型。(見(jiàn)表21-4)
表21-4 第一過(guò)渡系元素的常見(jiàn)氧化態(tài)
元素 | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni |
氧化態(tài) |
+Ⅲ
|
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ
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+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ
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+Ⅱ +Ⅲ
+Ⅵ
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+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ
+Ⅵ +Ⅶ |
+Ⅱ +Ⅲ
+Ⅵ
|
+Ⅱ +Ⅲ
|
+Ⅱ +Ⅲ
|
(劃?rùn)M線的表示常見(jiàn)的氧化態(tài))
由上表可看出隨原子序數(shù)的增加,氧化態(tài)先是逐漸升高,后又逐漸降低。這種變化主要是由于開(kāi)始時(shí)3d軌道中價(jià)電子數(shù)增加,氧化態(tài)逐漸升高,當(dāng)3d軌道中電子數(shù)達(dá)到5或超過(guò)5時(shí),3d軌道逐漸趨向穩(wěn)定。因此高氧化態(tài)逐漸不穩(wěn)定(呈現(xiàn)強(qiáng)氧化性),隨后氧化態(tài)又逐漸降低。
第二、三過(guò)渡系元素氧化態(tài)的表現(xiàn)如表21-5所示。
這兩個(gè)過(guò)渡系元素的氧化態(tài)從左到右的變化趨勢(shì)與第一過(guò)渡系元素是一致的。不同的只是在于這兩列元素的最高氧化態(tài)表現(xiàn)穩(wěn)定,而低氧化態(tài)化合物并不常見(jiàn)。
表21-5 第二、三過(guò)渡系元素的常見(jiàn)氧化態(tài)
元素 | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd |
氧化態(tài) |
+Ⅲ
|
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ
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+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ
|
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ
|
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅶ
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+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅶ +Ⅷ |
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ
|
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ
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元素 | La | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt |
氧化態(tài) | +Ⅲ
|
+Ⅲ +Ⅳ
|
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ
|
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ
|
+Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ +Ⅶ |
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ
+Ⅷ |
+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ
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+Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ +Ⅵ
|
綜上所述,過(guò)渡元素的氧化態(tài)表現(xiàn)有一定的規(guī)律性,即同一周期從左到右,氧化態(tài)首先逐漸升高,隨后又逐漸降低。同一族中從上向下高氧化態(tài)趨向于比較穩(wěn)定。這和主族元素不同。因?yàn)橹髯逶貎r(jià)電子層的ns電子從上到下表現(xiàn)為惰性電子對(duì)而不易參加成鍵的趨勢(shì)增強(qiáng),所以主族元素的氧化態(tài)表現(xiàn)為從上到下低氧化態(tài)趨于穩(wěn)定。