镧系和锕系元素概述.ppt

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 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 14-1 镧系和锕系元素概述 原子序数 名称 符号 原子序数 名称 符号 57 镧 La 64 钆 Gd 58 铈 Ce 65 铽 Tb 59 镨 Pr 66 镝 Dy 60 钕 Nd 67 钬 Ho 61 钷 Pm 68 饵 Er 62 钐 Sm 69 铥 Tm 63 铕 Eu 70 镱 Yb 14-1 镧系和锕系元素概述 镧系元素简写为Ln 14-1-1价层电子构型和氧化数 符号 价层电子构型 氧化数 符号 价层电子构型 氧化数 La 5d16s2 +3 Gd 4f75d16s2 +3 Ce 4f15d16s2 +3、+4 Tb 4f96s2 +3、+4 Pr 4f36s2 +3、+4 Dy 4f106s2 +3、+4 Nd 4f46s2 +3 Ho 4f116s2 +3 Pm 4f56s2 +3 Er 4f126s2 +3 Sm 4f66s2 +2、+3 Tm 4f136s2 +2、+3 Eu 4f76s2 +2、+3 Yb 4f146s2 +2、+3 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 14-1-2原子半径、离子半径和镧系收缩 符号 原子半径pm Ln3+半径pm 符号 原子半径pm Ln3+半径pm La 183 103.2 Gd 180.4 93.8 Ce 181.8 102 Tb 178 92.3 Pr 182.4 99 Dy 178.1 91.2 Nd 181.4 98.3 Ho 176.2 90.1 Pm 183.4 97 Er 176.1 89.0 Sm 180.4 95.8 Tm 177.3 88 Eu 208.4 94.7 Yb 193.3 86.8 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 14-1-3 金属活泼性 符号 ∑I(I1+I2+I3) (kJ·mol-1) 符号 ∑I(I1+I2+I3) (kJ·mol-1) La 3455.4 Gd 3752 Ce 3524 Tb 3786 Pr 3627 Dy 3898 Nd 3694 Ho 3920 Pm 3738 Er 3930 Sm 3871 Tm 4043.7 Eu 4032 Yb 4193.4 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 14-1-4 离子的颜色 离子 (4fn) 未成对 4f 电子数 颜色 未成对 4f 电子数 离子 (4fn) La3+(4f0) 0 无 0 Lu3+(4f14) Ce3+(4f1) 1 无 1 Yb3+(4f13) Pr3+(4f2) 2 绿 2 Tm3+(4f12) Nd3+(4f3) 3 淡红 3 Er3+(4f11) Pm3+(4f4) 4 粉红淡黄 4 Ho3+(4f10) Sm3+(4f5) 5 黄 5 Dy3+(4f9) Eu3+(4f6) 6 淡红 6 Tb3+(4f8) Gd3+(4f7) 7 无 7 Gd3+(4f7) 14-1-4 离子的颜色——呈周期性变化 结束 无机化学多媒体电子教案 第四章 镧系和锕系元素 结束