10.1.4　单质的物理性质和化学性质

10.1.4　单质的物理性质和化学性质

10.1.4.1　物理性质

过渡元素的金属外观多呈银白色或灰白色，有光泽。除钪和钛属轻金属外，其余均属重金属，其中以重铂组元素最重。

过渡元素的原子半径较小而彼此堆积很紧密，同时由于过渡元素的最外层s电子和次外层d电子都可以参加成键，从而增加了金属键的强度，因此过渡金属单质具有高熔点、高沸点、高密度及高硬度等特点。

许多过渡金属及其化合物都有未成对的电子，因此具有顺磁性。

过渡元素的单质有较好的延展性和机械加工性能，彼此间以及与非过渡金属可以形成具有多种特征的合金。过渡金属都是电和热的良导体，它们在工程材料方面有着广泛的应用。

10.1.4.2　化学性质

过渡元素化学活泼性差别明显。第一过渡系元素的单质比第二、第三过渡系元素单质化学性质活泼。Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn等属于活泼金属，能与稀酸(盐酸或硫酸)作用；而第二、第三过渡系的单质较难发生类似反应，金、铂仅能溶于王水中，铌、钽、钌、铑、锇、铱不溶于王水，主要原因是第二、第三过渡系元素具有较大的电离能和升华焓，有些金属表面易形成氧化膜，使金属钝化，降低了它们的活泼性。

尽管过渡金属的活泼性相差很大，但仍有某些规律可循。过渡金属在水溶液中的活泼性，可根据标准电极电势来判断，表10.2为第一过渡系金属的标准电极电势。

表10.2　第一过渡系金属的标准电极电势

第一过渡系金属，除铜外，均为负值，其金属单质可从非氧化性酸中置换出氢。同一周期元素从左向右，总的变化趋势是值逐渐变大，其活泼性逐渐减弱。表10.2中的代数值最大，原因是其第二电离能最大，要破坏3d¹⁰全充满稳定结构使之变为3d⁹需要较高的能量。尽管Cu²⁺的离子半径较小，水合能较大，但不能完全抵消第二电离能的影响，所以总的能量变化增大。的增大也可以同样解释，因为的第二电离能也较大。而Zn(3d¹⁰4s²)的2个4s电子很容易失去，使又有较大幅度的降低。

第二、三过渡系元素的金属单质非常稳定，一般不和强酸反应，但可以和浓碱或熔碱发生反应。