錒系與超錒系元素

程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔第九章鑭系、錒系和超錒系元素§3－1鑭系元素概況一、

鑭系和稀土1、鑭系元素包括57－71號元素（15和元素）用Ln表示鑭鈰鐠釹钷釤銪釓鋱鏑鈥鉺銩鐿镥LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu價電子構型：[Xe]4f0-145d0-16s2(La4f05d16s2,Cs4f15d16s2,Gd4f75d16s2,Lu4f145d16s2)Ln3+電子構型:4f0-14

，外層5s25p6

希有氣體電子構型Ln3+離子性質穩(wěn)定，且彼此化學性質相似。2、稀土元素包括鑭系元素、ⅢB族Sc＊和Y共17種元素。原因：Y與鑭系元素性質相似，在自然界共生。地殼含量0.0153%(Cu:0.01%,Pb:0.0016%,Zn:0.004%)我國是稀土豐產國，占全球80％以上，1988年產量按氧化物計26940噸，內蒙白云鄂礦占全國98％。程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔3、稀土元素的分組根據(jù)稀土硫酸復鹽RE2(SO4)3·M2SO4·xH2O在飽和堿金屬硫酸鹽溶液中的溶解度的不同，分成兩組：LaCePrNd（Pm）Sm；EuGdTbDyYHoErTmYbLu鈰組（輕稀土）6個元素釔組（重稀土）11個元素不溶微溶或可溶

根據(jù)稀土硫酸復鹽RE2(SO4)3·M2SO4·xH2O在飽和堿金屬硫酸鹽溶液中的溶解度的大小，分成三組LaCePrNd（Pm）Sm；EuGdTbDy;YHoErTmYbLu

鈰組（輕稀土）鋱組（中重稀土）釔組（重稀土）難溶微溶（在熱時可溶）可溶二、鑭系元素的礦產與提取方法（一）存在：（1）＋3價；（2）彼此共生

（有250種）舉例：獨

居石(Ce,La)PO4;磷酸釔礦YPO4.（二）提取方法：分三步：精礦的分解；化合物的分離；稀土金屬的制備。程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔1、精礦的分解（1）火法分解（碳酸鈉焙燒法，氯化法）：2REFCO3+Na2CO3

→RE2CO3+2NaF

RE2CO3→RE2O3+CO2(2)濕法分解（堿法、酸法）：REPO4+3NaOH→RE（OH）3+Na3PO42REPO4+3H2SO4

→RE2（SO4）3+2H3PO4

2、鑭系元素分離方法（1）分級結晶法：根據(jù)溶解度差異，采用溶解、蒸發(fā)、結晶、、再溶解、再結晶；LnLa2+Ce2+Pr2+Nd2+Sm2+20℃溶解度11.51.72.24.6（2）分級沉淀法：根據(jù)溶解度差異，加入沉淀劑產生沉淀，再溶解，再沉淀；（3）選擇性氧化還原法：僅適用于CeEu等元素；Ce3+→Ce4+(O2Cl2)Eu3+→Eu2+(Zn/Hg,Na/Hg)程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔(4)液液溶劑萃取法利用鑭系離子的配合物在有機相和水相中分配系數(shù)不同，進行萃取；（5）離子交換法：利用離子在陽離子交換樹脂中吸附強弱不同。3、鑭系金屬的制備鑭系金屬為活潑金屬，采用熔融電解法、熱還原法。（1）熔融電解法：在氯化鈉、氯化鉀或氯化鈣的熔體中電解無水氯化物，產生混合稀土金屬，主要是鈰組元素。（2）熱還原法：Ln2O3+6NH4Cl→2LnCl3+3H2O+6NH32LnCl3+3Ca→2Ln+6CaCl2三、鑭系元素的應用、冶金工業(yè)、石油化工、玻璃陶瓷業(yè)、彩色電視工業(yè)、永磁材料、促進植物生長、超導材料。程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔§3－1鑭系元素性質

1、物理性質金屬光澤：介于鐵和銀之間（銀白色帶灰），某些略帶淡黃；硬度：一般是軟的，原子序增大而變硬；延展性：良好，S、C、O、N存在大大減少其延展性；導電性：好，金屬純度降低而下降，T＜-268.78℃具超導性；磁性：強順磁性，具很高的磁化率，釤、釓、鏑具鐵磁性；熔點：920－1663℃，原子序增大而升高，但（Eu）、鐿（Yb）特殊，原因是Eu：4f76s2Yb：

4f146s24f不參與金屬鍵，金屬鍵弱；半徑：，原子序增大而變小，離子半徑減少得更快。程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔2、化學性質（1）活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬：E?：-1.99--2.40V(2）活潑性隨原子序增大而遞減：3、氧化態(tài)穩(wěn)定氧化態(tài)：＋3（失去5d16s2和4f16s2）Ln4+:Ce4+(4f0),Pr4+(4f1),Nb4+(4f2),Tb4+(4f7),Dy4+(4f8),Ho4+(4f9),Ce4+在水中穩(wěn)定，Tb4+只形成TbO2TbF4

（Pr4+同）Dy4+只形成DyF62－Ln2+:Sm2+(4f6),Eu2+(4f7),Er2+(4f12),Tm2+(4f13),Yb2+(4f14),Eu2+穩(wěn)定，Yb2+Sm2+能將水還原，Tm2+只存在于固態(tài)TmI24、Ln3+的顏色和電子吸收光譜La3+Ce3+Pr3+Nd3+Pm3+Sm3+Eu3+Gd3+4f04f14f24f34f44f54f64f7無色無色綠色紫色粉紅色黃色粉紅色無色Lu3+Yb3+Tm3+Er3+Ho3+Dy3+Tb3+4f144f134f124f114f104f94f8無色無色淺綠色粉紅色淡黃色黃色粉紅色程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔5、Ln3+的磁性除La3+：4f0Lu3+：

4f14呈抗磁性外，Ln3+：4f1－13有未成對電子，呈順磁性；μ=g[J(J+1)]1/2

6、鑭系元素的放射性稀土礦床中，钷不存在，鑭、鈰、釹、釤、镥具有天然放射性：LaCeSmNdLu比放／（居里／克）2.0×10-111.7×10-113.4×10-92.5×10-132.41×10-9(國家標準：比放＞10－10居里／克為放射性物質，僅釤、镥超過國家標準，含量很少，稀土礦中含釷、鈾具放射性，比放釷＝1.11×10-7）

程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔§3－3錒系元素的特點8990919293949596979899100101102103AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr錒釷鏷鈾镎钚镅鋦锫锎锿鐨鍆锘鐒

1、電子層結構：5f0-146d0-17s2鑭系元素：4f0-145d0-16s2

區(qū)別：

5f與6d更接近，結果5f電子可以參加成鍵（錒系前元素具保持d電子傾向）2、氧化態(tài)：Th→Bk存在多種氧化態(tài)，Bk之后穩(wěn)定氧化態(tài)為＋3；3、原子、離子半徑：錒系收縮現(xiàn)象；4、離子顏色：除Ac3+(5f0),Cm3+(5f7),Th4+(5f0),Pa4+(5f1),Pa5+(5f0)少數(shù)離子無色外，大多顯一定顏色；5、放射性：全都是放射性元素，原因：質子數(shù)很多，斥力很大，核不穩(wěn)定（原子序越大，穩(wěn)定性越差）。程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔§3－4超錒系元素包括104－109號:每周期元素數(shù)＝[2n+3+(-1)n]2/8一、超重元素穩(wěn)定存在的可能性：具幻數(shù)的核特別穩(wěn)定：幻數(shù)：質子數(shù)：2820285082（114）（164）中子數(shù)：2820285082126（184）（196）（228）（318）推斷：第一個穩(wěn)定島：110－126頂峰298114114第二個穩(wěn)定島：頂峰482164164（Z＝164，N＝318）109號后最穩(wěn)定核數(shù)是294110110（Z＝110，N＝318）二、超重元素合成的艱巨性1、影響原子核穩(wěn)定性的因素：（1）核質量數(shù)；（2）中子／質子比。原子核越重，越不穩(wěn)定，半衰期越短，合成、測試越困難。原子序104105106107108109(只合成半衰期70s40s9s10-32×10-35ms一個原子）程序設計網(wǎng)絡課件教學設計多媒體課件PPT文檔2、非常大的功率的重離子