第11章 镧系与锕系金属.pptx

;11.1镧系元素(Lanthanides)

11.1.1镧系元素的基本性质

11.1.2镧系收缩及影响

11.1.3镧系元素的重要化合物

11.2稀土元素(RareEarthElements)

11.2.1稀土元素的定义

11.2.2稀土材料及应用

11.3锕系元素Actinides(自学);1.镧系元素包括哪些元素？最外层电子结构构型和特征氧化态.;镧系元素的电子构型和性质;;典型的金属元素,为银白色,较软,有延展性;Pr;Dy;3.从镧系元素的电极电势数据(p416)，了解镧系金属的活泼性(氧化-还原性)

(1)由标准电极电势表可知，??－2.0V，镧系元素金属的活泼性仅次于碱金属和碱土金属，强还原剂，易与空气反应而失去金属光泽，应隔绝空气保存

(2)??相近，活泼性相似。

(3)金属活泼性:Sc/Y/La递增，由La到Lu递减，即La最活泼。;镧系金属化学性质非常活泼，能与大多数非金属发生反应;

室温下与卤素生成卤化物(LnX3);

在1273K,与氮气反应生成(LnN);

与沸腾的硫反应生成(Ln2S3);

与氢气生成非整比化合物LnHx;

在高温下生成LnC2/Ln2O3/LnB4/LnB6等;

与水反应生成不溶于水的Ln(OH)3或Ln2O3?nH2O,放出氢气.;4.镧系水合离子的颜色和规律性

过渡金属离子的颜色:d-d跃迁

镧系离子：4f电子在不同能级间的跃迁，需吸收能量发生跃迁表现出特征颜色(f-f跃迁);离子;5.镧系收缩效应及影响

镧系收缩效应:镧系元素的原子半径和离子半径随着原子序数的增加而逐渐减小的现象;

————单向变化

主族：原子序数每增加1，半径平均减少10pm

副族：原子序数每增加1，半径平均减少1pm;镧系原子4f电子受原子核束缚不易参与形成金属键，只有5d和6s电子参与金属键的形成。

Eu/Yb:半径变化异常。Eu4f76s2;Yb:4f146s2:无5d电子，金属键弱,半径大，熔沸点低(双峰效应);产生镧系收缩效应原因：随原子序数增加，电子填入4f亚层，f电子云较分散，对5d和6s电子屏蔽不完全，Zeff增加对外层电子吸引力增大，使电子云更靠近原子核，使原子和离子半径逐渐减小。;;;6.镧系元素的磁性;Nd-Fe-B：磁铁王;SmCo5，磁体;;镧系氧化物及氢氧化物的性质

●属碱性氧化物，不溶于碱而易溶于酸(硝酸、盐酸等)；Ln2O3在空气可吸收CO2形成碳酸盐；高温灼烧过的CeO2难溶于强酸，需加入还原剂(H2O2)以助溶；氧化镨Pr6O11/氧化铽Tb4O7

●氧化物(氢氧化物)：盐转化的重要中间体

●氧化物(Ln2O3)的重要用途：光学玻璃，CeO2作为抛光粉，Eu2O3用于制造红色荧光粉等;白

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浅绿

紫红

黄

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;Ln(III)的重要盐类;卤化物LnX3：

氟化物(LnF3)不溶于水，在含3mol?L-1HNO3的盐溶液中加入HF或F－离子，得到LnF3沉淀，即使F－过量也不形成氟配离子而溶解—镧系离子的定性鉴定；

氯化物/溴化物/碘化物：溶于水和某些极性有机溶剂；氯化物：在甲醇/乙醇中易溶;;;硝酸盐：溶解性很好，常用稀土盐

硫酸盐：

(1)水合硫酸盐在低温下脱水得到无水盐，升温后会发生分解反应变为碱式硫酸盐以及氧化物

(2)易与K＋，NH4＋，Na＋等离子形成溶解度较小的复盐,应用在稀土元素的分离和提纯

xLn2(SO4)3+yM2SO4+zH2O

?xLn2(SO4)3?yM2SO4?zH2O;草酸盐：Ln2(C2O4)3?H2O

(1)不溶于水，在氯化物中加入草酸得到Ln2(C2O4)3沉淀。

(2)利用草酸盐在酸性介质中难溶性特点，可通过形成草酸盐的方法将镧系离子和其金属离子、轻重镧系元素的分离等；

(3)草酸盐受热易分解形成相应的氧化物;II价或IV价的盐：

Ce(IV)(如硫酸高铈)：酸性介质中，强氧化性

——滴定法测定Fe2＋(铈量法)

Tb/Pr/Dy/Nd(IV)离子:在溶液中不能稳定存在；以氧化物的形式存在，Pr6O11，Tb4O7

Eu/Sm/Yb(II)离子：强还原性，易被氧化，具有与＋3价离子不同的荧光/磁性能等；