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2005级元培计划实验班“普通化学”课程教案 课程名称：普通化学 授 课 人：严纯华 授课对象：2005级元培计划实验班 教学内容：第12章第5节——稀土元素化学 授课时间：1课时 (50 分钟) 知识要点：(1) 稀土元素及其离子的电子结构 (2) 稀土元素的独特化学性质 镧系收缩 四分组效应 教案详细摘要 在我们所熟悉的元素周期表中，有一个独特的元素家族——第57至71号镧系元素。稀土就是由镧系元素以及与之同族的钪、钇共17个元素所组成的元素家族。由于稀土矿物在自然界“稀少”且颜色似“土”，因此得名为“稀土”。仅从元素的数目来看，稀土元素约占总元素数量的15%，可想而知其重要性；稀土元素更因具有独特的4f亚层电子结构、大的原子磁矩、强的自旋-轨道耦合、多变的配位数和晶体结构，因而具有十分丰富的光、电、磁等性质，在现代科技、高新技术产业及与人类生活密切相关的各方面得到了广泛应用，特别是在磁学和光学等高新技术材料中，稀土元素的作用是其它元素不可替代的。因此，美国和日本等发达国家均将除Pm以外的16种稀土元素列为“二十一世纪的战略元素”，加以战略储备和重点研究。 我国稀土资源拥有量世界第一，且矿藏分布广、元素品种齐全。学习和了解稀土知识，不仅是普通化学学习的需要，更是学科发展和国家目标需求。本节将简要介绍稀土元素的发现、稀土科学的发展历史，要求学生重点掌握稀土元素及其离子的电子构型和主要性质，特别是镧系收缩和四分组效应等稀土独有的化学性质。 一、稀土的发现和稀土科学的发展 1、稀土发现简史 稀土科学的发展历史是人类认识世界的一个缩影。 稀土元素因其性质相近，在自然界往往共生。1787年，在瑞典斯德哥尔摩郊区的一个村庄伊特比(Ytterby，位于斯德哥尔摩东北约30公里)发现了一种新矿物。1794年，芬兰化学家约翰(加多林(Johan Gadilin，1760-1852)在这种新矿物中发现了一种新元素，并将其命名威钇土(意即钇的氧化物)。从此拉开了人类研究和利用稀土的新纪元。最后一个被发现的元素是钷，它是从原子能反应堆用过的铀燃料中被分离获得的。 表15-5-1 稀土元素的发现及命名之原由 元素名称 发现年 发现者 命名之缘由a) 钪 Scandium(Sc) 1879 L. F. Nilson Nilson的故乡Scandinavia 钇 Yttrium(Y) 1794 J. Gadolin 地名，Ytterby 镧 Lanthanum(La) 1839 K. G. Mosander “隐藏”在铈中，“隐藏”之意 铈 Cerium (Ce) 1803 M. H. Klaproth J. J. Berzelius W. Hisinger 纪念1801年发现的小行星谷神星(Ceres) 镨 Praseodymium(Pr) 1885 K. G. Mosander “绿色的吉吉姆”之意b) 钕 Neodymium(Nd) 1885 K. G. Mosander “新吉吉姆”之意 钷 Promethium(Po) 1947 J. A. Marinsky L. E. Glendenin C. E. Coryell 以希腊神话中之神Prometheus命名 钐 Samarium(Sm) 1879 Lecoq de Boisbaudran 来自矿物名称，铌铁矿Samrskite 铕 Europium(Eu) 1901 E. A. Demarcay 以欧洲(Europe)命名 钆 Gadolinium(Gd) 1880 J. C. G. de Marignac 纪念J. Gadolin 铽 Terbium(Tb) 1843 K. G. Mosander 来自地名，Ytterby 镝 Dysprosium(Dy) 1886 Lecoq de Boisbaudran (从钬而来)“难得到”之意 钬 Holmium(Ho) 1879 P. T. Cleve 来自瑞典首都Stockholm 铒 Erbium(Er) 1843 K. G. Mosander 地名，Ytterby 铥 Thulium(Tm) 1879 P. T. Cleve Scandinavia的古名：Thule 镱 Ytterbium(Yb) 1878 J. C. G. de Marignac 来自地名，Ytterby 镥 Lutecium(Lu) 1905 G. Urbain A. von Welsbach c) 来自巴黎的古名：Lutetia 命名之缘由栏中，“”内为希腊语之译文； 吉吉姆：(与镧在一起)为双胞胎之意，以后就从其中分离出镨和钕； A. von Welsbach根据仙后座(Cassiopeia)星座的