《第二十二章镧系和锕系元素》-课件设计（公开).pptVIP

镧系元素和锕系元素 元素周期表 元素周期表 镧系元素 锕系元素 基本要求 * * 概述 镧系元素 锕系元素 　　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 　　二、电子构型 镧系元素 4f14 5d1 6s2 Lu 镥 71 4f14 6s2 Yb 镱 70 4f13 6s2 Tm 铥 69 4f12 6s2 Er 铒 68 4f11 6s2 Ho 钬 67 4f10 6s2 Dy 镝 66 4f9 6s2 Tb 铽 65 4f7 5d1 6s2 Gd 钆 64 4f7 6s2 Eu 铕 63 4f6 6s2 Sm 钐 62 4f5 6s2 Pm 钷 61 4f4 6s2 Nd 钕 60 4f3 6s2 Pr 镨 59 4f1 5d1 6s2 Ce 铈 58 4f0 5d1 6s2 La 镧 57 价电子层结构 符号 元素 原子序数 　注：Eu,Yb的4f电子能量低,不参与成键,只有2个电子成键，而其余有三个电子成键。 　　因此它们的金属键弱、原子半径显得较大、熔沸点较低。 　　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 　　四、原子半径和离子半径 　　从表中的数据可以看出，从La到Lu原子半径和三价离子半径逐渐减小。这种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称为镧系收缩。 由于镧系收缩的影响，使得钇的原子半径接近Tb和Dy，因而钇与Ln共生，并把钇归为稀土元素。 镧系收缩使IVB族中的锆与铪、VB族中的铌与钽、VIB族的钼与钨在原子半径和离子半径较接近，化学性质相似，造成分离上的困难。 镧系元素 　　五、活泼性 　　镧系金属是强还原剂，其还原能力仅次于Mg，其反应性可与铝比。而且随着原子序数的增加，还原能力呈逐渐减弱的趋势。 　　在酸性溶液中Ln2+离子为强还原剂， Ln4+离子为强氧化剂。(试考虑它们的产物是什么？) 　　六、应用 　　用于玻璃、陶瓷、发光材料、电淘光源材料、激光材料、磁性材料、稀土微肥、催化剂、超导材料及引火合金。 镧系元素 七、Ln2O3,Ln(OH)3 Ln2O3与碱土金属氧化物相似，可以吸收空气中的CO2形成碳酸盐，易溶于水生成Ln(OH)3。 Ln(OH)3中除Yb(OH)3和Lu(OH)3外都不溶于过量的强碱。 Ln(OH)3在水中微溶，碱性随原子序数增加而减弱，随温度的升高溶解度降低。 镧系元素