铬族元素

一:铬族元素基本性质

   第ⅥB族即铬族包括铬、钼和钨三种元素,它们元素的基本性质见下表:

性     质

铬(Cr)

钼(Mo)

钨(W)

原 子 序 数

24

42

74

原  子  量

51.996

95.94

183.84

价电子构型

3d54s1

4d55s1

5d46s2

主要氧化态

+2,+3,+6

+4,+5,+6

+5,+6

共价半径(pm)

118

130

130

M3+离子半径(pm)

64

-

-

M6+离子半径(pm)

52

62

62

第一电离势(kJ/mol)

652.8

685.0

770

电  负  性

1.66

2.16

2.36

密度(g/cm3)

7.20

10.22

19.3

熔点(K)

2130±10

2890

3683±20

沸点(K)

2945

4885

5933

标准电极电势ψθ(V)
M3+ + 3e- → M

-0.74

-0.20

-0.11

二:铬族元素的通性

   铬族元素的价电子构型为(n-1)d5ns1,其中钨为5d46s2。6个价电子都可以参与成键,因此它们的最高氧化态为+6,与族数一致。和所有d区元素一样,它们的d电子也可以部分参与成键,因此铬族元素具有多种氧化态。

   铬的氧化态有+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅵ,但最稳定的氧化态是+Ⅲ。而Mo和W以+Ⅵ氧化态最稳定。所以铬族元素自上而下,高氧化态趋于稳定,而低氧化态的稳定性减弱。

三:铬族元素电势图

   铬族元素的标准电势图如下:

 

铬族金属

一:物理性质

   铬是银白色有光泽的金属,粉末状的钼和钨是深灰色的,而致密的块状钼和钨才是银白色的,且有金属光泽。由于铬分族元素在形成金属键时可提供6个电子,形成较强的金属键,因此,它们的熔点和沸点是同一周期中最高的一族。钨的熔点和沸点是所有金属中最高的。另外,铬族元素的硬度也都很大。

二:化学性质

   从标准电极电势看,铬还原性比较强,而钼和钨则比较稳定。铬与空气接触则很快变成绿色,而钼和钨在常温下不与大多数非金属作用,但钼与氟剧烈反应,钨与氟也可反应。在高温下它们易与氧、卤素、碳及氢反应。

   铬能溶于稀酸,钼只能溶于浓硝酸和王水,而钨只溶于王水或HF和HNO3的混合酸中。由此可看出:铬族金属从上到下金属活泼性逐渐减弱。

 

铬族+Ⅵ氧化态含氧酸

   铬酸是强酸,强度接近硫酸,而钼酸和钨酸是难溶的酸,它们的酸性只有通过溶于碱才可表示出来。

   在酸性条件下,重铬酸盐强氧化剂,钼酸盐氧化性较弱,只能被强还原剂所还原,而钨酸盐的氧化性就更弱了。它们+Ⅵ氧化态含氧酸的酸性和氧化性变化归纳如下:

           酸性增强
           ←------------------

              H2CrO4   H2MoO4   H2WO4

           ←-------------------

              氧化性增强

   铬酸及铬酸盐形成多酸和多酸盐的能力较弱,钼和钨形成多酸和多酸盐的趋势较强。

 

铬族元素的配合物

   在形成配合物时,Cr(Ⅲ)的六配位配合物是较为突出的,而钼和钨形成配离子的能力较差,但钼和钨可形成原子簇化合物。