Bài 19. Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

- Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có dạng [Ar]3d^1÷10 4s^1÷2.

- Tính chất vật lí: Các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng, độ cứng cao hơn kim loại nhóm IA và nhóm IIA trong cùng chu kì.

- Ứng dụng:

+ Đồng được dùng trong sản xuất các thiết bị như: biến thế, cầu dao điện, dây dẫn điện,...

+ Chromium được dùng mạ lên các thiết bị để chống mài mòn, chế tạo hợp kim đặc biệt.

+ Scandium, titanium được dùng để chế tạo hợp kim ứng dụng trong hàng không, vũ trụ.

+ Vanadium được dùng trong chế tạo thiết bị chịu nhiệt.

+ Sắt, manganese được dùng trong sản xuất thiết bị quốc phòng, công nghiệp, nông nghiệp, đời sống.

+ Sắt, cobalt được dùng để chế tạo nam châm điện.

+ Nickel được dùng để chế tạo các hợp kim sử dụng trong máy móc, thiết bị.

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có dạng [Ar]3d^1÷10 4s^1÷2. Nguyên tử của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có electron hoá trị nằm ở phân lớp 3d và 4s.

- Các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng, độ cứng cao hơn kim loại K và Ca.

- Thứ tự tăng dần về nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng, độ cứng của các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất với kim loại K và Ca là K; Ca; kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất.

- Sắt được sử dụng để sản xuất gang, thép và các hợp kim khác của sắt.

- Hợp chất của sắt được sử dụng để làm chất diệt sâu bọ, pha chế sơn mực, làm chất xúc tác cho phản ứng hữu cơ, làm sơn chổng gỉ,…

- Các hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng khác nhau như

+ Sắt, manganese được dùng trong sản xuất thiết bị quốc phòng, công nghiệp, nông nghiệp, đời sống.

+ Sắt, cobalt được dùng để chế tạo nam châm điện.

\(Cu^{2+}\): \(\left[Ar\right]3d^{10}4s^1\)

\(Fe^{3+}\): \(\left[Ar\right]3d^5\)

\(Cr^{3+}\): \(\left[Ar\right]3d^3\)

\(Mn^{2+}\): \(\left[Ar\right]3d^5\)

Trong dung dịch, ion của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thường có màu.

Hiện tượng: Khi nhỏ thuốc tím vào dung dịch muối Fe(II), màu hồng của thuốc tím biến mất. Sau khi kết thúc chuẩn độ, dung dịch xuất hiện màu hồng.

Giả sử thể tích dung dịch KMnO₄ trong thí nghiệm đã dùng là V (L).

Þ \({{\rm{n}}_{{\rm{KMn}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = 0,02{\rm{V (mol)}}\)

Theo phương trình hóa học: \({{\rm{n}}_{{\rm{F}}{{\rm{e}}^{{\rm{2 + }}}}}}{\rm{ =  5}}{{\rm{n}}_{{\rm{KMn}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = 0,1{\rm{V (mol)}}\)

\( \Rightarrow {{\rm{C}}_M}{\rm{(F}}{{\rm{e}}^{2 + }}{\rm{)  =  }}\frac{{0,1{\rm{V}}}}{{0,01}}{\rm{ (M)}}\)

- Khi nhỏ dung dịch NaOH vào dung dịch CuSO₄, xuất hiện kết tủa màu xanh lam.

Phương trình hóa học: \(2{\rm{NaOH }} + {\rm{ CuS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to {\rm{N}}{{\rm{a}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} + {\rm{Cu(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} \downarrow \)

Kết tủa màu xanh lam là Cu(OH)₂.

- Khi nhỏ dung dịch NaOH vào dung dịch FeCl₃, xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ.

Phương trình hóa học: \(3{\rm{NaOH }} + {\rm{ FeC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}} \to 3{\rm{NaCl}} + {\rm{Fe(OH}}{{\rm{)}}_3} \downarrow \)

Kết tủa màu xanh lam là Fe(OH)₃.

Cr²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴

Fe²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶

Ni²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸

Co²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷

Co³⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶