第 18 单元
过渡金属
钢铁、铜线、钛合金、催化剂和颜料——现代世界是用过渡金属建成的。这一单元解释它们为什么有那么多种氧化态和颜色，怎样从矿石里炼出来，为什么是好催化剂，走进镧系、锕系和人造的超重元素，最后回到你自己的血液里——一个铁离子在那里运送氧气。颜色由吸收光谱算出，冶炼和催化的判断都来自热力学数据。
- 1 d 区元素的趋势 为什么铬和铜的电子排布“不守规矩”？为什么锆和铪一样大？为什么锰能到 +7 价而锌只有 +2？从电子排布出发看 d 区的半径、熔点和氧化态。 30 分钟
- 2 氧化态与颜色 高锰酸钾深紫、硫酸铜浅蓝、锌盐无色；把钒酸盐溶液和锌粉放在一起，颜色会从黄变绿、变蓝、再变绿、最后变紫。颜色从哪里来？ 30 分钟
- 3 金属的冶炼 金可以在河沙里捡到，铁要在高炉里用焦炭炼，铝却非用电解不可。热力学决定了用什么还原剂，能量账决定了付出多少代价。 30 分钟
- 4 催化剂与材料 铁催化合成氨，钒催化制硫酸，铂、钯、铑净化汽车尾气。过渡金属为什么是好催化剂？再看铁磁性和合金怎样让金属变得更有用。 30 分钟
- 5 f 区元素及更远处 十五种镧系元素化学性质几乎一样，却撑起了强力磁铁和荧光粉；锕系元素都有放射性，铀的同位素组成记录着地球的年龄。最后看看周期表的尽头。 25 分钟
- 6 生命中的金属：血红蛋白怎样运氧 血红素里的 Fe²⁺ 结合 O₂ 时从高自旋翻成低自旋；四个血红素协同，使 S 形曲线正好在组织的氧分压处最陡。再看玻尔效应、一氧化碳中毒，以及脉搏血氧仪怎样用两个波长读出血氧。 35 分钟