镧、锕系课件[精选].ppt

第25章 f区金属 镧系与锕系金属 25-1 镧系元素 25-2 稀土元素 25-3 锕系元素 习题 25-1 镧系元素 25-1-1 镧系元素的通性 25-1-2 镧系金属 25-1-3 镧系元素的重要化合物 25-2 稀土元素 25-2-1 稀土元素的分布、矿源及分组 25-2-2 稀土元素的分离 25-2-3 稀土金属配合物 25-2-4 稀土元素及其化合物的应用 25-3 锕系元素 25-3-1 锕系元素的通性 25-3-2 锕系金属 25-3-3 钍及其化合物 25-3-4 铀及其化合物 镧系元素的通性 　　一、通性 　　镧在基态时不存在f电子，但镧与它后面的14种元素性质很相似，所以把它作为镧系元素。 　　由于镧系收缩的影响，使得Y的原子半径(0.181nm)、与元素Nd、Sm(0.182、0.18nm)及离子半径Y3+(0.089nm)与Ho3+、Er3+(0.0894、0.0881nm)接近。 　　Y的化学性质与镧系元素相似，钇在矿物中与镧系共生。通常把钇和镧系元素合称为稀土元素(用RE表示)。 镧系元素的通性 　　二、电子构型 镧系元素的通性 　　三、氧化态 　　+III氧化态是所有Ln元素的特征氧化态。 　　它们失去三个电子所需的电离势较低，即能形成稳定的+III氧化态。 　　有些虽然也有+II或+IV氧化态，但都不稳定。 　　Ce(4f15d16s2),Pr(4f36s2),Tb(4f96s2),Dy(4f106s2)能形成+IV氧化态即Ce(4f0),Pr(4f1),Tb(4f7),Dy(4f8) 。 　　Sm(4f66s2),Eu(4f76s2),Tm(4f136s2),Yb(4f146s2)能形成+II氧化态即Sm(4f6),Eu(4f7),Tm(4f13),Yb(4f14) 。 　　从4f电子层结构来看，其接近或保持全空、半满及全满时的状态较稳定(也存在热力学及动力学因素)。 镧系元素的通性 　　四、原子半径和离子半径 镧系元素的通性 五、离子的颜色 Ln3+离子的颜色 镧系元素的通性 六、镧系元素离子和化合物的磁性 镧系元素的磁性较复杂，镧系元素由于4f电子能被5s和5p电子很好的屏蔽掉，受外电场的作用较小，轨道运动对磁矩的贡献并没有对周围配位原子的电场作用所抑制，所以在计算其磁矩时必须同时考虑电子自旋和轨道运动两方面对磁矩的影响。 镧系元素及化合物中未成对电子数多，加上电子轨道运动对磁矩所作的贡献，使得它们具有很好的磁性，可做良好的磁性材料，稀土合金还可做永磁材料。 镧系金属 镧系金属为银白色，较软，有延展性。活泼性仅次于碱金属和碱土金属，应隔绝空气保存。金属活泼性顺序由Sc、Y、La递增；由La到Lu递减，既La最活泼。镧系金属密度随原子序数增加，从La到Lu逐渐增加。但Eu和Yb的密度较小。 镧系元素的重要化合物 一、氧化态为+III的化合物 氧化物和氢氧化物： 镧系元素的重要化合物 卤化物： 镧系元素的氟化物不溶于水，LnF3在3mol/L的硝酸中也能沉淀，是一特征反应。氯化物LnCl3, LnBr3, LnI3,为离子型化合物，易溶于水，在水溶液中结晶出水合物。 草酸盐： 最重要的盐，因为它在酸性溶液中难溶，所以能与其它许多金属离子分开。 草酸盐灼烧分解为氧化物。 镧系元素的重要化合物 硫酸盐： 常见的是水合硫酸盐，除硫酸铈外，其余的由水溶液中结晶出的都是八水合物Ln2(SO4)3·8H2O 。无水硫酸盐可从水合物加热脱水而制得。 镧系元素的无水硫酸盐和水合硫酸盐都溶于水，它们的溶解度随着温度的升高而减小。 镧系元素的重要化合物 二、氧化态为+IV和的+II化合物 稀土元素的分布、矿源及分组 稀土元素是指周期表中镧系元素含镧在内的15种元素和IIIB族中的钇共16种元素。由于稀土元素性质相似，所以常共生于同种矿物中。按其存在形态，主要有三种类型的矿源： 1.稀土共生构成独立的稀土元素矿物。 2.以类质同晶的形式分散在方解石、磷灰石等矿物中。 3.呈吸附状态存在于粘土矿、云母矿等矿物中。 稀土元素的分布、矿源及分组 根据稀土元素性质的递变情况将稀土元素分组有以下几种情况： 1.从原子的电子层构型以及它们的原子量的大小把稀土元素分成两组：即铕以前的镧系元素叫做轻稀土元素或称铈组元素；把铕以后的镧系元素加上钇叫做重稀土元素或称钇组元素。 2.按照稀土元素硫酸盐溶液与Na2SO4等生成的