Неорганическая химия : химия металлов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 406 

Кафедра общей и неорганической химии
 

Неорганическая химия

Химия металлов 

Учебное пособие 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва  2011 

УДК 546 
 
Н52 

Р е ц е н з е н т  
д-р техн. наук, проф. Л.С. Стрижко 

 
Неорганическая химия : химия металлов : учеб. пособие / 
Н52 В.Г. Лобанова, О.М. Балашова, Л.М. Авдонина, О.П. Чернова. – 
М. : Изд. Дом МИСиС, 2011. – 47 с. 
ISBN 978-5-87623-465-0 

Изложен теоретический материал по электронному строению атомов и 
общей характеристике переходных металлов и их комплексных соединений, 
поведению металлов и их соединений в окислительно-восстановительных 
процессах. Предлагаются типовые вопросы и задачи по темам практических 
компьютерных  занятий, предусмотренных учебным планом для студентов 
I курса всех специальностей. 
Предназначено для компьютерных занятий студентов всех специальностей. 
УДК 546 

ISBN 978-5-87623-465-0 
© В.Г. Лобанова,  
О.М. Балашова,  
Л.М. Авдонина,  
О.П. Чернова, 2011 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие..............................................................................................4 
1. Электронные структуры атомов и общая характеристика 
переходных металлов...............................................................................5 
2. Металлы в окислительно-восстановительных процессах...............12 
3. Комплексные соединения..................................................................16 
4. Решение типовых заданий .................................................................24 
4.1. Металлы в ОВР............................................................................24 
4.2. Комплексные соединения ...........................................................26 
4.3. Элементы подгруппы цинка.......................................................28 
4.4. Элементы подгруппы меди.........................................................32 
4.5. Элементы семейства железа .......................................................35 
4.6. Элементы подгруппы марганца .................................................37 
4.7. Элементы подгруппы хрома.......................................................38 
4.8. Элементы подгруппы ванадия....................................................41 
Библиографический список...................................................................46 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Настоящее пособие предназначено для практических занятий по 
химии металлов и посвящено изучению химии элементов побочных 
подгрупп Периодической системы Д.И. Менделеева, которые обычно 
называют переходными металлами. Среди них такие металлы, как 
железо, никель, медь, цинк, многие практически важные редкие металлы. Без знаний их химических свойств и свойств их важнейших 
соединений невозможно дальнейшее изучение металлургических и 
материаловедческих дисциплин. 
Свойства любого элемента и его соединений определяются особенностями электронной структуры атомов данного элемента. Поэтому первая глава настоящего пособия посвящена общей характеристике электронного строения атомов переходных металлов в зависимости от их положения в Периодической системе. Эти сведения постоянно используются в дальнейшем. Вторая глава посвящена поведению металлов и их соединений в окислительно-восстановительных 
реакциях. В третьей главе рассматриваются характерные для многих 
переходных металлов комплексные соединения, их типы и строение, 
поведение в водных растворах. В четвертой главе студенту предлагаются вопросы и задачи с решениями из числа тех, с которыми он 
встретится на практических занятиях по химии металлов.  
Пособие может оказаться полезным и при выполнении домашних 
заданий, и при подготовке к лабораторным работам по одноименным 
темам. 

1. ЭЛЕКТРОННЫЕ СТРУКТУРЫ АТОМОВ И ОБЩАЯ 
ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ  

Периодический закон был открыт Д.И. Менделеевым в 1869 г. 
Выражением его является Периодическая система элементов, которая отражает электронное строение атомов в виде горизонтальных 
и вертикальных рядов – периодов и групп. Каждый период начинается элементом, в атоме которого появляется электрон с новым значением главного квантового числа n. У каждого последующего элемента количество электронов увеличивается на один, и на протяжении 
периода уровень равномерно заполняется до максимальной емкости.  
Это наблюдается в первом и втором периодах. У элементов 
третьего периода (n = 3) максимальная емкость не достигается: заполняются s- и p-подуровни, d-подуровень остается вакантным.  
Начиная с четвертого периода в атомах происходит «ступенчатое» 
заполнение электронных уровней и подуровней. В четвертом периоде (n = 4) начинается заполнение 4s-подуровня, а последующие десять элементов завершают построение 3d-подуровня. Последние 
шесть элементов периода доводят p-подуровень четвертого уровня 
до завершенного вида. Однако на этом уровне остаются вакантными 
еще два подуровня − d и f. Заполнение первого из них состоится 
у элементов в пятом, а второго – в шестом периоде. 
Заселение электронных подуровней в пятом периоде (n = 5) происходит аналогично четвертому: остающиеся вакантными d- и  
f-подуровни будут застраиваться у элементов последующих периодов. 
У первых двух элементов шестого периода (n = 6) электроны заполняют s-подуровень шестого энергетического уровня. Третий по 
счету элемент периода – лантан – получает электрон на 5d-подуровень, а затем у элементов с 58-го по 71-й (церий – лютеций) заполняется 4f-подуровень. Это семейство из 14 элементов получило название «лантаниды», т.е. следующие за лантаном. Начиная с гафния, 
традиционная схема повторяется: достраивается 5d-подуровень, а у 
последних элементов шестого периода заполняется подуровень 6p. 
В седьмом, неоконченном, периоде семейство элементов, у которых происходит заполнение 5f-подуровня, носит название «актиниды» – следующие за актинием. 
Общую последовательность формирования электронных конфигураций атомов в периодах можно записать в виде: 1s2 → 2s2 → 2p6 → 
→ 3s2 → 3p6 → 4s2 → 3d10 → 4p6 → 5s2 → 4d10 → 5p6 → 6s2 → 5d1 → 
4f14 → 5d 2-10 → 6p6 → 7s2 → 6d1 → 5f 14 → 6d 2-10 ...