第一过渡系的氧化态

钪到锌的正氧化态、对应的 d 电子数、常见程度和一个代表性物种。

33 行
Sc\ce{Sc}30最稳定ScX2OX3\ce{Sc2O3}氧化钪(白色)
Ti\ce{Ti}22少见TiO\ce{TiO}一氧化钛(黑色)
Ti\ce{Ti}31常见[Ti(HX2O)X6]X3+\ce{[Ti(H2O)6]^3+}六水合钛(III) 离子(紫色)
Ti\ce{Ti}40最稳定TiOX2\ce{TiO2}二氧化钛(白色颜料)
V\ce{V}23常见[V(HX2O)X6]X2+\ce{[V(H2O)6]^2+}钒(II) 离子(紫色,强还原剂)
V\ce{V}32常见VX3+\ce{V^3+}钒(III) 离子(绿色)
V\ce{V}41最稳定VOX2+\ce{VO^2+}钒氧离子(蓝色)
V\ce{V}50常见VOX2X+\ce{VO2+}二氧钒离子(黄色);V₂O₅ 是接触法催化剂
Cr\ce{Cr}24常见[Cr(HX2O)X6]X2+\ce{[Cr(H2O)6]^2+}铬(II) 离子(天蓝色,易被氧化)
Cr\ce{Cr}33最稳定[Cr(HX2O)X6]X3+\ce{[Cr(H2O)6]^3+}铬(III) 离子;Cr₂O₃ 是绿色颜料
Cr\ce{Cr}42少见CrOX2\ce{CrO2}二氧化铬(磁带的磁性材料)
Cr\ce{Cr}51少见CrOX4X3−\ce{CrO4^3-}铬(V) 酸根(只存在于少数化合物)
Cr\ce{Cr}60常见CrX2OX7X2−\ce{Cr2O7^2-}重铬酸根(橙色,强氧化剂)
Mn\ce{Mn}25最稳定[Mn(HX2O)X6]X2+\ce{[Mn(H2O)6]^2+}锰(II) 离子(极浅的粉红色)
Mn\ce{Mn}34常见MnX2OX3\ce{Mn2O3}三氧化二锰;Mn³⁺ 在水中会歧化
Mn\ce{Mn}43常见MnOX2\ce{MnO2}二氧化锰(黑棕色,电池正极)
Mn\ce{Mn}52少见MnOX4X3−\ce{MnO4^3-}锰(V) 酸根(蓝色,很不稳定)
Mn\ce{Mn}61常见MnOX4X2−\ce{MnO4^2-}锰酸根(绿色,只在碱中稳定)
Mn\ce{Mn}70常见MnOX4X−\ce{MnO4-}高锰酸根(紫色,强氧化剂)
Fe\ce{Fe}26常见[Fe(HX2O)X6]X2+\ce{[Fe(H2O)6]^2+}亚铁离子(浅绿色,空气中被氧化)
Fe\ce{Fe}35最稳定FeX3+\ce{Fe^3+}铁(III);铁锈 Fe₂O₃·xH₂O
Fe\ce{Fe}44少见[FeO]X2+\ce{[FeO]^2+}高价铁氧物种(酶的反应中间体)
Fe\ce{Fe}62少见FeOX4X2−\ce{FeO4^2-}高铁酸根(紫红色,极强氧化剂)
Co\ce{Co}27最稳定[Co(HX2O)X6]X2+\ce{[Co(H2O)6]^2+}钴(II) 离子(粉红色)
Co\ce{Co}36常见[Co(NHX3)X6]X3+\ce{[Co(NH3)6]^3+}钴(III) 在配合物中稳定(橙黄色)
Co\ce{Co}45少见CoOX2\ce{CoO2}锂电池正极 LiCoO₂ 充电时部分变为 Co(IV)
Ni\ce{Ni}28最稳定[Ni(HX2O)X6]X2+\ce{[Ni(H2O)6]^2+}镍(II) 离子(绿色)
Ni\ce{Ni}37少见NiO(OH)\ce{NiO(OH)}羟基氧化镍(镍氢电池正极)
Ni\ce{Ni}46少见NiOX2\ce{NiO2}只存在于少数化合物
Cu\ce{Cu}110常见CuX2O\ce{Cu2O}氧化亚铜(红色);Cu⁺ 在水中歧化
Cu\ce{Cu}29最稳定[Cu(HX2O)X6]X2+\ce{[Cu(H2O)6]^2+}铜(II) 离子(浅蓝色)
Cu\ce{Cu}38少见[CuFX6]X3−\ce{[CuF6]^3-}只存在于少数化合物
Zn\ce{Zn}210最稳定[Zn(HX2O)X6]X2+\ce{[Zn(H2O)6]^2+}锌离子(无色)

只列正氧化态;0 价和负价见于羰基等配合物。“最稳定”指水溶液中、有空气存在时最常见的氧化态。d 电子数 = 族序数 − 氧化态。

数据来源

  1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Butterworth-Heinemann (1997), ch. 21–29.
  2. C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic Chemistry, 5th ed., Pearson (2018), ch. 21.

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