过渡元素和它们络合物化学的通性在之前文章已提到过。接下来我们要讨论是从钛到铜的第一过渡系元素。将这些元素与第二、第三过渡系元素的同类较重元素分开来讨论有两个主要原因:(1)每族内(例如V、Nb、Ta),第一过渡系的元素与较重的元素常常有显著的差别,进行各种比较受到限制。(2)第一过渡系元素的水溶液化学很简单,已广泛应用配位场理论来解释这些化合物的光谱和磁性。表15-1中列出了第一过渡系各原子的电离势。除特别的有趣的实例以外,我们不列举完整儿何构型的各种畸变,可以预料到在d1和d2的八面体中稍有畸变,高自旋的d4八面体中有二个长同轴键,低自旋的d4八面体稍有畸变,高自旋的d6、d7八面体稍有畸变或低自旋d7、d8八面体分子有二个长同轴键。
元素 | 组态 | 电离势(电子伏特) | |||||||
第一 | 第二 | 第三 | 第四 | 第五 | 第六 | 第七 | 第八 | ||
Sc | 3d1 4s2 | 6.54 | 12.80 | 24.75 | 73.9 | 92 | 111 | 138 | 159 |
Ti | 3d2 4s2 | 6.83 | 13.57 | 27.47 | 43.24 | 99.8 | 120 | 141 | 171 |
V | 3d3 4s2 | 6.74 | 14.65 | 29.31 | 48 | 65.2 | 128.9 | 151 | 174 |
Cr | 3d5 4s1 | 6.76 | 16.49 | 30.95 | 49.6 | 73.2 | 90.6 | 161 | 185 |
Mn | 3d5 4s2 | 7.43 | 15.64 | 33.69 | 52 | 76 | 98 | 119 | 196 |
Fe | 3d6 4s2 | 7.90 | 16.18 | 30.64 | 57.1 | 78 | 102 | 128 | 151 |
Co | 3d7 4s2 | 7.86 | 17.05 | 33.49 | 53 | 83.5 | 106 | 132 | 161 |
Ni | 3d8 4s2 | 7.63 | 18.15 | 35.16 | 56 | 78 | 110 | 136 | 166 |
Cu | 3d10 4s1 | 7.72 | 20.29 | 36.83 | 58.9 | 82 | 106 | 140 | 169 |
Zn | 3d10 4s2 | 9.39 | 17.96 | 39.7 | 62 | 86 | 112 | 142 | 177 |