化學原理啟迪477
Fall-Winter 2014/15 Haute Couture CHANEL Show
1.
過渡金屬不但在許多方面類似，他們彼此也有重大差異，我們將探討每個3d過渡金屬的特殊性質。
2.
鈧scandium是稀有金屬，鈧在化合物裡主要是＋3氧化數。舉例來說，ScCl3、Sc2O3和Sc2(SO4)3。鈧的化性類似鑭系元素，大部分鈧組成的化合物都無色，而且是反磁性。
3.
徐弘毅注：反磁性物質每一個電子軌道上的電子都是成對的，使反磁性物質本身不具有磁性，當外加磁場於此物質時，軌道上的電子會失去平衡，為了抗拒破壞平衡的力量，反磁性物質產生與外加磁場相反方向的淨磁矩，反磁性物質能將磁鐵懸空支撐。
4.
這個結果毫不意外，因為Sc3+沒有d電子，鈧金屬，可用電解熔融的ScCl3方式製備，鈧無法廣泛地使用，因為它很稀有，但是某些電器用品，例如高強度燈，會使用到鈧。
5.
鈦titanium，在地殼的分佈很廣，約佔重量的6%。因為鈦的密度低而強度高，是很好的結構材料，特別適用於噴射引擎，因為噴射引擎必須質量輕、且在高溫下十分穩定。
6.
大約有5000公斤的鈦合金，用於製造波音747噴射機的引擎，此外，鈦能抗化學攻擊的性質，也讓鈦成為水管、幫浦與工業反應管的材料。
7.
一般熟知的鈦化合物，是讓紙張呈現白色的原因，二氧化鈦titanium(Ⅳ) oxide（TiO2），是極不透明的物質，可作為紙張、顏料、油布、塑膠、合成纖維、白圈輪胎whitewall tires、化妝品（例如防曬乳液）。每年約需70噸的二氧化鈦TiO2製造這些產品。
8.
二氧化鈦廣泛分佈於自然界，但主要的礦藏是金紅石rutile（含雜質的二氧化鈦TiO2）和鈦鐵礦ilmen（FeTiO3）。
9.
金紅石的處理程序是，加入氯氣以產生氣態的TiCl4，這樣便從含有雜質的礦物離析出TiCl4，再燃燒TiCl4，形成TiO2：
TiCl4(g)＋O2(g)→TiO2(s)＋2Cl2(g)
10.
鈦鐵礦則是加入硫酸，生成可溶的硫酸鹽：
FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)→Fe2+(aq)＋TiO2+(aq)＋2SO42－(aq)＋2H2O(l)
11.
此溶液混合物在真空狀態下靜置，能產生FeSO4‧7H2O固體，移除FeSO4‧7H2O固體後，將剩下的混合液體加熱，產生無法溶解的水合二氧化鈦titanium(Ⅳ) oxide
hydrate（TiO2‧H2O）。化合物加熱後，便能去除水分子產生純TiO2：
TiO2‧H2O(s)
→TiO2(s)
＋H2O
12.
鈦(Ⅲ)化合物 titanium(Ⅲ) compounds，製備方式是將含有＋4氧化數的鈦化合物還原。在溶液裡，Ti3+以紫色Ti(H2O)63＋離子的形式存在，這些離子慢慢地被空氣氧化成鈦(Ⅳ)
titanium(Ⅳ)。
13.
鈦(Ⅱ) titanium(Ⅱ) ，在液態溶液裡並不穩定，但在固態下確實能存在，例如，一氧化鈦TiO化合物和二鹵化鈦dihalide TiX2。
14.
釩vanadium，在地殼的分佈很廣，約佔總重的0.02%。合金經常使用釩，釩與其他的金屬，例如鐵（鋼用80%的釩）或鈦結合成合金。
15.
五氧化二釩vanadium(V) oxide(V2O5)是工業催化劑，可用來催化生產硫酸之類的產品。純釩可經由電解還原熔融的鹽類，例如VCl2，而獲得。純釩是鋼灰色，質地堅硬、抗鏽蝕的金屬，十分類似鈦。
16.
通常合金不需要純元素，舉例來說，釩鐵ferrovanadium的製備方式為，將V2O5和Fe2O3混合物，用鋁還原後，再加入鐵，製造成釩鋼，釩鋼是堅硬的鋼，可用來製造引擎零件與車軸。
17.
釩的主要氧化數是＋5，＋5氧化數的釩組成的化合物有，橘色的V2O5（mp＝650℃）和無色的VF5（mp＝19.5℃）。
18.
在液態溶液裡，釩的氧化數從＋5到＋2都有；
釩的氧化數：＋5 在液態溶液裡的物質：VO2＋（黃色）
釩的氧化數：＋4 在液態溶液裡的物質：VO2＋（藍色）
釩的氧化數：＋3
在液態溶液裡的物質：V3＋（藍綠色）
釩的氧化數：＋2 在液態溶液裡的物質：V2＋（紫色）
19.
比較高的氧化數，＋5和＋4，不會出現在在Vn＋的水合離子中，因為高價電荷的釩離子，會造成與釩連接的水分子酸性太強。
20.
釩水合物脫去H+離子，產生氧陽離子VO2+和VO2+，含有V3＋和V2＋的水合物，很容易被氧化，因此可在液態溶液裡扮演還原劑。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》
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