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无机化学14课件
主要内容 14-1 镧系和锕系元素概述 14-1-1价层电子构型和氧化数 14-1-2原子半径、离子半径和镧系收缩 14-1-3 金属活泼性 14-1-4 离子的颜色 结束 * * * 无机化学多媒体电子教案 第十四章 镧系和锕系元素 主要内容 镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型 Yb 镱 70 Eu 铕 63 Tm 铥 69 Sm 钐 62 Er 饵 68 Pm 钷 61 Ho 钬 67 Nd 钕 60 Dy 镝 66 Pr 镨 59 Tb 铽 65 Ce 铈 58 Gd 钆 64 La 镧 57 符号 名称 原子序数 符号 名称 原子序数 14-1 镧系和锕系元素概述 镧系元素简写为Ln +2、+3 +2、+3 +3 +3 +3、+4 +3、+4 +3 氧化数 4f146s2 4f136s2 4f126s2 4f116s2 4f106s2 4f96s2 4f75d16s2 价层电子构型 +2、+3 +2、+3 +3 +3 +3、+4 +3、+4 +3 氧化数 4f76s2 4f66s2 4f56s2 4f46s2 4f36s2 4f15d16s2 5d16s2 价层电子构型 Yb Eu Tm Sm Er Pm Ho Nd Dy Pr Tb Ce Gd La 符号 符号 14-1-1价层电子构型和氧化数 镧系元素原子的电子层结构最外层和次外层基本相同,只是4f上电子数不同,因而性质十分相似 氧化数的变化分为两个周期 La→Eu、Gd→Yb 86.8 88 89.0 90.1 91.2 92.3 93.8 Ln3+半径pm 193.3 177.3 176.1 176.2 178.1 178 180.4 原子半径pm 94.7 95.8 97 98.3 99 102 103.2 Ln3+半径pm 208.4 180.4 183.4 181.4 182.4 181.8 183 原子半径pm Yb Eu Tm Sm Er Pm Ho Nd Dy Pr Tb Ce Gd La 符号 符号 14-1-2原子半径、离子半径和镧系收缩 210 200 190 180 170 原子半径/pm 原子序数 Eu Yb 镧系收缩——原子半径(总趋势)随原子序数的增加而缓慢减小的现象 原子半径 Lu 镧系收缩导致五、六周期同族元素(ⅢB后)性质极为相似(如Zr和Hf、Nb和Ta、Mo和W),分离困难 双峰效应——原子半径在Eu、Yb处出现 骤升的现象 210 200 190 180 170 原子半径/pm 原子序数 Eu Yb Lu 1750 1550 1350 1150 950 750 熔点/℃ 原子序数 Eu Yb 双峰效应——熔点在Eu、Yb处出现 骤降的现象 Lu 4200 4000 3800 3600 3400 ∑(I1+I2+I3)/(kJ·mol-1) 原子序数 Eu Yb 双峰效应——第一、二、三电离能在 Eu、Yb处出现骤升的现象 Lu 105 100 95 90 85 80 75 Ln3+半径/pm 原子序数 离子半径随原子序数的增加而缓慢减小 离子半径 4193.4 4043.7 3930 3920 3898 3786 3752 ∑I(I1+I2+I3) (kJ·mol-1) 4032 3871 3738 3694 3627 3524 3455.4 ∑I(I1+I2+I3) (kJ·mol-1) Yb Eu Tm Sm Er Pm Ho Nd Dy Pr Tb Ce Gd La 符号 符号 14-1-3 金属活泼性 均为活泼金属,仅次于碱金属, 与镁接近 在不太高的温度下, 可与氧、硫、氯、 氮反应,可作脱硫剂、脱氧剂等 可与水、酸反应,应将其保存在 煤油里 Gd3+(4f7) 7 无 7 Gd3+(4f7) 6 5 4 3 2 1 0 未成对 4f 电子数 淡红 黄 粉红淡黄 淡红 绿 无 无 颜色 6 5 4 3 2 1 0 未成对 4f 电子数 Tb3+(4f8) Eu3+(4f6) Dy3+(4f9) Sm3+(4f5) Ho3+(4f10) Pm3+(4f4) Er3+(4f11) Nd3+(4f3) Tm3+(4f12) Pr3+(4f2) Yb3+(4f13) Ce3+(4f1) Lu3+(4f14) La3+(4f0) 离子 (4fn) 离子 (4fn) 14-1-4 离子的颜色——呈周期性变化 * *
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