[科普中國]-D區(qū)元素

d區(qū)元素包括周期系第ⅢB～ⅦB,Ⅶ,ⅠB～ⅡB元素，不包括鑭系和錒系元素。d區(qū)元素是元素周期表中的副族元素，即第3至第12族元素。D區(qū)的D來自英語的“diffuse”。d區(qū)元素都是金屬元素。這些元素中具有最高能量的電子是填在d軌道上的。這些元素有時也被稱作過渡金屬。

基本信息同周期d區(qū)元素金屬性遞變不明顯，通常按不同周期將過渡元素分為三個過渡系：

第一過渡系：第四周期元素從鈧(Sc)到鋅Zn；

第二過渡系：第五周期元素從釔(Y)到鎘(Cd)；

第三過渡系：第六周期元素從镥(Lu)到汞(Hg)。

d區(qū)元素在自然界中儲量以第一過渡系為較多，它們的單質和化合物在工業(yè)上的用途也較廣泛。

ds區(qū)是d區(qū)元素的一部分，ds區(qū)元素是指元素周期表中ⅠB、ⅡB兩族元素，包括銅、銀、金、鋅、鎘、汞6種自然形成金屬元素和Rg、Uub2種人工合成元素。ds區(qū)的名稱是因為它們的電子構型都是ds（ⅠB）或ds（ⅡB）。ds區(qū)元素都是過渡金屬。但由于它們d層是滿的，所以體現性質與其他過渡金屬有所不同，比如說最高的氧化態(tài)只能達到+3 。

價電子層構型（n-1）d^(1~10)ns^(1~2)

原子半徑

第一電離能

物理性質d區(qū)元素的物理性質非常相似。由于外層s電子和d電子都參與形成金屬鍵。所以它們的金屬晶格能比價高。原子堆積緊密。

1、熔點高 熔點最高的單質：鎢（W）(3380℃)

2、硬度大 硬度最大的金屬：鉻（Cr）（Moh硬度為9）

3、密度大 密度最大的單質：鋨（Os）

4、導電性，導熱性，延展性好d區(qū)元素

通性一、都是金屬，密度較大，硬度、熔 點、沸點較高(如鉻是最硬的金屬，鎢是最 難熔的金屬)，有良好的導熱、導電性(如 銀、銅)，較好的延展性、機械加工性和抗腐 蝕性(如金、銀)，彼此間以及與非過渡金屬 組成具有多種特性的合金。

二、一般都可從 稀酸中置換氫，除ⅢB外其他各族元素自 上而下活潑性依次減弱。ⅢB和Ⅷ族元素 能與活潑非金屬(鹵素、氧等)直接反應，與氫形 成金屬型氫化物。

三、同一周期元素的氧化物及 氫氧化物(或水合氧化物)的堿性從左到右逐漸 減弱，高氧化態(tài)時表現為從堿性到酸性(如 Sc2O3為堿性氧化物，TiO2為兩性氧化物， CrO3是酸酐，Mn2O7在水溶液中是強酸)。在 同一族中各元素氧化態(tài)相同時自上而下酸性減 弱，堿性漸強。同一元素在高氧化態(tài)時酸性較 強，隨著氧化態(tài)降低酸性減弱(或堿性增強)。

四、水合離子有顏色。

五、容易形成配合 物。1

特點從物理性質來看，過渡元素它們幾乎都具有熔點高、導熱導電性能好、硬度和密度大等特征。這些特征在工業(yè)上得到了很好的應用。如鎢和鉬不僅具有很好的機械性能，而且彼此之間易形成合金，是化學工業(yè)中不可多得的材料來源；從化學性質來看，大多數元素能夠形成穩(wěn)定的化合物，而工業(yè)催化所使用的催化劑多部分來自于過渡元素及其化合物；從過渡元素的電子結構來看，由于次外層的d軌道中的電子部分充滿，使得次外層的軌道可能參與成鍵，因此，過渡元素一般可呈現出多種氧化態(tài)且大多數易形成配位化合物。2

應用過渡元素在現代工農業(yè)生產和科技發(fā)展方 面有重要用途。銅有良好導電性，大量用作電 線電纜，世界上銅產量的一半以上用于電力和 電信工業(yè)。金箔對紅外線的反射率高達 98.3%，用于紅外線探測儀和反導彈技術。銀 鋅電池供電量比普通電池大20倍，體積小(3 公斤重電池僅如手掌大小)，宜作宇宙飛船的電 源。鈦有優(yōu)異的性能，密度小、強度大，在-253 ～500℃的溫度范圍內都保持高強度，適用于超 音速飛機、火箭發(fā)動機殼體和人造衛(wèi)星、宇宙飛 船的各種高壓容器;而且耐腐蝕性強，機械加工 性能好，用于制造艦船、潛艇以及有關化工設 備，以提高設備可靠性、延長使用壽命。鈦鈮合 金是新型超導材料。鈦、鉭、鈮有生物適應性， 可做人造骨骼植入人體，有人稱之為“親生金 屬”。釩鋼強度大、彈性好、耐磨損、抗沖擊，廣 泛作為船舶、車輛、飛機的結構以及高級工具 鋼、彈簧鋼、裝甲鋼和鋼軌等。鎢鋼硬度大，幾 乎不生銹，耐高溫，制作車刀能提高切削速度、 加工效率和零件質量。鋼鐵中摻進萬分之幾 鉭、鈮可明顯提高鋼的強度和耐熱耐磨性，是火 箭、導彈、宇宙飛船的結構材料。鉑系元素的合 金是良好催化劑，如鉑銠合金用于氨催化氧化 生產硝酸。

過渡元素中人體必需的微量元素有鐵、鋅、 銅、鉻、錳、鈷、鎳、鉬、釩等。其中有些是蛋白質 和酶的關鍵成分，如鐵、銅、鋅等;有些在人體內 有特殊生理功能;有些是激素不可缺少的成分; 有些起激活作用，如鐵使血紅蛋白攜帶氧，供人 體活動需要，鋅參與促進性腺激素的作用，鎳促 進胰腺作用，銅使酶具有催化活性，釩、鉻、鎳等 則影響核酸代謝作用。某些過渡元素會影響人 體健康，如鎘、汞對人體毒害較大，它們進入人 體造成積累性中毒。日本發(fā)生的“水俁病”和 “痛痛病”(見有關詞條)就是有機汞和含鎘廢水 污染水質而引起的重大中毒事件。人體攝入過 量的某些過渡元素也對健康不利，如錳能引起 中毒和肺炎，鉬會引起痛風病，鎳易使頭發(fā)變白 等。1

本詞條內容貢獻者為:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大學