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副族和Ⅷ族有什么区别?为什么Ⅷ族独占三列?

一、副族和Ⅷ族有什么区别?

是的,旧版教材Ⅷ族不属于副族:

2004年初审通过:人教版《高中化学必修二》

副族和Ⅷ族有什么区别?为什么Ⅷ族独占三列?

2019年审核通过:人教版《高中化学必修一》

副族和Ⅷ族有什么区别?为什么Ⅷ族独占三列?

副族和Ⅷ族元素的区别,在于其价电子与最高氧化态的关系不同。以第四周期d区ⅢB族~ⅦB族和Ⅷ族元素为例:

ⅢB族~ⅦB族元素原子的价电子排布和元素最高正价依次为:

ⅢB族:(钪)Sc 3d¹4s²     +3

ⅣB族:(钛)Ti 3d²4s²     +4

ⅤB族:(钒)V 3d³4s²      +5

ⅥB族:(铬)Cr 3d⁵4s¹     +6

ⅦB族:(锰)Mn 3d⁵4s²    +7

它们的最高正价和价电子数相等,即原子的所有价电子都可以失去,其族序数等于最高价态。

Ⅷ族元素原子的价电子排布和元素最高正价依次为:

(铁)Fe 3d⁶4s²     +3(+6价不稳定)

(钴)Co 3d⁷4s²     +2(+3价不稳定)

(镍)Ni  3d⁸4s²     +2(+3极少见)

即Ⅷ族元素的最高正价和价电子数不相等,即原子的所有价电子并非都可以失去。

这是因为它们的3d电子已经超过5个,而3d⁵是稳定结构,所以它们的价电子全部参加成键的可能性减少,因而铁系元素已经不再呈现出与族数相当的最高价态。 

(至于ⅠB族的Cu和ⅡB族的Zn,情况有点不一样,这里先不展开,等高二上到《物质结构》,我们若还记得,再做补充:)

Ⅷ族元素最初未被广泛接受为副族成员是因为早期对过渡金属定义的限制性理解。

然而,随着科学界对元素周期表结构的认识深化,尤其是对电子构型和化学性质之间关系的理解,现在普遍接受Ⅷ族元素是副族的一部分。

这种改变不仅反映了知识的进步,也促进了对整个d区元素更为一致和系统的理解。通过这种方式,我们可以更准确地预测这些元素的行为及其潜在的应用。


二、为什么Ⅷ族独占三列?

第七周期的大部分元素极不稳定,我们先不做讨论,自然界中存在的Ⅷ族共有9种:

副族和Ⅷ族有什么区别?为什么Ⅷ族独占三列?

第四周期:Fe(铁)、Co(钴)、Ni(镍);

第五周期:Ru(钌)、Rh(铑)、Pd(钯);

第六周期:Os(锇)、Ir(铱)、Pt(铂)。

在这9种元素中,虽然也存在着一般的垂直相似性,如铁、钌、锇。

但水平相似性如铁、钴、镍则更为突出,它们化学性质相似,而且都表现有铁磁性,它们的合金是很好的磁性材料。所以把它们归于同一族更为合理。

另外,为了便于研究,通常也把这9种元素分成两组,把位于第4周期的铁、钴、镍三种元素称为铁系元素,其余六种元素则称为铂系元素。


三、Ⅷ族归为副族后为何不写作ⅧB族?

没有必要。

ⅠB族~ⅦB族在族序数后标B是为了和ⅠA族~ⅦB族区分,但不存在ⅧA族,因此将Ⅷ族写作ⅧB族没有意义。

(责任编辑:化学自习室)
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