化学元素周期表第8族

是为了与7个主族对应,列了7个副族.另外,第VIII族的三个纵行的元素性质相似,所以列为一族.

第VIII族元素在周期系中是特殊的一族，它包括4、5、6三个周期的九种元素，它们是铁

、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱和铂。
第VIII族元素在周期系中位置的特殊性是与它们之间性质的类似和递变关系相联系的。

在九种元素中，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。因此，为了便于研究，通常把这九种元素分成两组，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。由于镧系收缩的

缘故，位于第5周期的钌、铑、钯与位于第6周期的锇、铱、铂非常相似而与第4周期的铁

、钴、镍差别较大。铂系元素被列为稀有元素，和金、银一起称为贵金属。
1.铁系元素
铁、钴、镍三种元素的最外层都有两个4s电子，只是次外层的3d电子数不同，分别为6、

7、8，它们的原子半径十分相似，所以它们的性质很相似。
由于第一过渡系列元素原子的电子填充过渡到第Ⅷ族时，3d电子已经超过5个，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

氧化态。
一般条件下，铁的常见氧化态是+2和+3，与强氧化剂作用，铁可以生成不稳定的+6氧化

态的高铁酸盐。
一般条件下，钴和镍的常见氧化态都是+2，与强氧化剂作用，钴可以生成不稳定的+3氧

化态，而镍的+3氧化态则少见。
我们从物理性质、化学性质、用途三个方面来介绍铁系元素的通性。
⑴物理性质
铁系元素的原子半径、离子半径、电离势等性质基本上随原子序数的增加而有规律地变

化。但镍的原子量比钴小，这是因为镍的同位素中质量数小的一种占的比例大。
铁系元素单质都是具有金属光泽的白色金属。钴略带灰色。它们的密度都比较大，熔点

也比较高，它们的熔点随原子序数的增加而降低，这可能是因为3d轨道中成单电子数按

Fe、Co、Ni的顺序依次减少(4、3、2)，金属键依次减弱的缘故。
钴比较硬而脆，铁和镍却有很好的延展性。它们都表现有铁磁性，它们的合金是很好的

磁性材料。
2化学性质
由铁系元素的标准电极电势看，它们都是中等活泼的金属。它们的化学性质表现在以下

几个方面：
①在酸性溶液中，Fe、Co和Ni分别是铁、钴、镍离子的最稳定状态。空气中的氧能把酸

性溶液中的Fe氧化成Fe，但是不能氧化Co和Ni成为Co和Ni。
由值看出，高氧化态的铁（Ⅵ）、钴（Ⅲ）、镍（Ⅳ）在酸性溶液中都是很强的氧化剂

。
②在碱性介质中，铁的最稳定氧化态是+3、而钴和镍的最稳定氧化态仍是+2； 在碱性介

质中把低氧化态的铁、钴、镍氧化为高氧化态比在酸性介质中容易。低氧化态氢氧化物

的还原性按Fe(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2的顺序依次降低。
例如：向Fe的溶液中加入碱，能生成白色的Fe(OH) 2的沉淀，但空气中的氧立即把白色

的Fe(OH)2氧化成红棕色的Fe(OH)3沉淀：
在同样条件下生成的粉红色的Co(OH) 2则比较稳定，但在空气中放置，也能缓慢地被空

气中的氧氧化成棕褐色的Co(OH) 3：
而在同样条件下生成的绿色的Ni(OH) 2最稳定，根本不能被空气中的氧所氧化。
由此可见，Fe(OH)2的还原性最强，也最不稳定，Ni(OH)2的还原性最差，也最稳定。这

是由它们在碱性介质中的标准电极电势的大小决定的。
③铁系元素易溶于稀酸中，只有钴在稀酸中溶解得很慢。它们遇到浓硝酸都呈“钝态”

。铁能被热的浓碱液侵蚀，而钴和镍在碱溶液中的稳定性比铁高。
④在没有水汽存在时，一般温度下，铁系元素与氧、硫、氯、磷等非金属几乎不起作用

，但在高温下却发生猛烈反应。
⑶用途
铁、钴、镍主要用于制造合金。铁是重要的基本结构材料，铁合金用途广泛。钴的合金

具有很高的硬度，镍是不锈钢的主要成分之一，由于镍不与强碱作用，实验室中常用镍

坩埚熔融碱性物质。镍粉还可做氢化反应的催化剂。

第八族就是VIII族，都是稀有气体元素，也叫做惰性气体
化学性质非常稳定，除了比较重的几个元素能和氟，氧等非常活泼的气体反应以外，很难发生化学反应。还有一个常见的用途就是霓虹灯里面填充的气体，其实也是利用的他们惰性的性质

广义过渡元素又有两种说法。

第一种说法：周期表（长式）里所有副族元素都叫过渡元素，这些元素在周期表里的位置是介于典型金属和非金属之间的，表示由金属性向非金属性过渡的意思。

从原子结构来看，原子最外电子层的S、P轨道上的电子都排满则完成一个周期。在长周期里开始的两种元素电子排在最外层的S轨道上，在周期表里叫S区元素，而继之增加的电子（即副族元素）不是排在最外电子层的P轨道上，而是排在次外层的d轨道上叫d区元素，或者排在倒数第三层的f轨道上（第六、第七周期的镧系和锕系元素）叫f区元素。将d轨道、f轨道排满后，再增加的电子才排在最外电子层的p轨道上，叫p区元素。把d区和f区的元素统称过渡元素。从原子结构看，过渡者即表示从电子排在S轨道向排在p轨道过渡的意思。

第二种说法：是周期表（长式）里除ⅠB、和ⅡB外的从ⅢB到Ⅷ族的元素、叫过渡元素。按照这种说法ⅠB的Cu、Ag、Au和ⅡB的Zn、Cd、Hg不叫d区而叫ds区，它们不是过渡元素。

过渡元素之三

根据国际纯粹化学与应用化学联合会（IUPAC）的建议，过渡元素是指d-电子层中电子数小于10（或生成的离子其d电子数小于10）的一类元素。它们是周期表的ⅢB族到ⅠB族共9个纵行的元素（即不包括ⅡB族在内的所有副族元素）。

对于过渡元素的划分分歧比较大，并有以下几种观点：①过渡元素包括周期表中从ⅢB族到Ⅷ族共8个纵行的副族元素。（不包括镧以外的镧系元素和锕以外的锕系元素。）它们的共同点是电子逐个填充在3d、4d、5d轨道上。②过渡元素包括周期表中从ⅢB族到ⅡB族共10个纵行的副族元素。这是因为锌族元素（ⅡB）形成稳定配合物的能力跟过渡元素很相似。③有时人们把过渡元素的范围扩大到包括镧系元素和锕系元素在内的所有副族元素。

过渡元素有以下共同特征：

(1)过渡元素原子的电子层排布特点是最外层只有1～2个电子(Pd除外），最外层和次外层（除ⅠB和ⅡB的次外层）都没有填满，增加的电子大多填充在d轨道上。其中镧系元素和锕系元素的原子，增加的电子主要填充在倒数第三层的f轨道上。在化学反应中，过渡元素中的d电子参与形成化学键，所以常常表现可变化合价。最高化合价从ⅢB族的+3价增加到Ⅷ族的+8价。在过渡元素的每个纵行中，元素的最高化合价一般体现在该纵行最下部的元素中。例如，在铁、钌、锇这一纵行里，已知最高价铁是+6价，锇是+8价。

(2)过渡元素都是金属，又叫过渡金属。跟主族元素的金属相比，它们有熔点高、沸点高、硬度高、密度大等特点，并有良好的延展性和高导电、导热性。过渡元素之间或跟其他金属之间容易形成合金。

(3)过渡元素具有ns和np空轨道，以及(n-1)d的部分空轨道，还有较高的电荷/半径比（即离子势），容易形成稳定的配位化合物。例如[Fe(CN)6]3-[Au(CN)2]+等配离子。血红素是Fe（Ⅲ）的配合物，维生素B12是Co（Ⅲ）的配合物。

(4)大多数过渡元素的离子在水溶液中常呈现各种颜色，这跟它们的离子有未成对的d电子有关。

化学元素周期表：根据原子序数从小至大排序的化学元素列表

他们性质相似``