大学无机化学-课件-第24章 镧系元素和锕系元素.ppt

第 24 章 镧系元素和锕系元素 * * 15 种镧系元素 ( 用 Ln 表示 )， 加上钪 ( Sc ) 和钇 ( Y )，共 17 种元素，称为稀土元素，用 RE 表示 。 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu 鑭 铈 镨 釹 鉕 钐 铕 称为铈组稀土或轻稀土。 Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Sc Y 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 钪 钇 称为钇组稀土或重稀土 稀土元素：稀，稀少；土，IIIB 族。 其实，有的稀土元素并不见得 “稀少”，Ce 比 Sn 多；Y、Nd、La 比 Pb 多；极少的 Tm 尚比 Ag 多 。 独居石是最重要的稀土磷酸盐矿物 。 我国的稀土储量占世界第一位 。 含量高的稀土矿物有数十种，其中磷酸盐矿物居多。 稀土元素的分布分散，性质相似，提取与分离困难，因此，系统研究较晚。 锕系元素都具有放射性 超铀元素均由人工核反应合成。 钍和铀发现最早，地壳中储量较多。 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm 锕 钍 镤 铀 镎 钚 镅 锔 Bk Cf Es Fm Md No Lr 锫 锎 锿 镄 钔 锘 铹 24 － 1 镧系元素 24 － 1 － 1 镧系元素的性质 1 金属单质 颜色浅，有金属光泽，软，延展性好 。 化学性质活泼，次于 IA 和 IIA 族元素，比金属铝活泼。 2 La + 6 HCl 2 LaCl3 + 3 H2 2 La + 6 H2O 2 La (OH)3 + 3 H2 Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er ??? 活泼 稀土元素中，金属活性最强的是 La。 Ce + O2 CeO2 (IV) 2Ce + 3Cl2 2CeCl3 △ 2 镧系化合物的颜色 f－f 跃迁引起。 f x 和 f 14-x 电子构型的离子具有相同或相近的颜色。 高氧化态的金属因电荷跃迁而显色，如Ce4+(4f0)的橙红色 。 玻璃中掺有少许稀土离子，可具有特殊性能及颜色。如掺有 Nd2O3 显红色，掺有 Pr2O3 显绿色。 例如：Ce3+ 和 Yb3+ 无色； Pr3+ 和 Tm3+ 绿色。 3 镧系化合物的发光 物质的发光：物质受到外界能量的激发，其电子从基态跃迁到激发态，当电子由激发态返回较低能级时，发射出不同波长的光； 根据外界的激发能量不同，有光致发光，阴极射线发光，电致发光，X 射线发光； “荧光”：若激发停止发光也立刻停止， “磷光”：若激发停止发光继续存留。 含稀土元素的发光材料已得到应用。 上转换材料：稀土磷光材料中 ，发射光频率高于激发光的频率。如：YF3NaLa(WO4)2 和 ?-NaYF4 做基质，掺 Eu3＋ 和 Yb3＋ 分别做激活剂和敏化剂。 稀土材料的“上转换”功能在日常生活与军事上得到应用。 如荧光灯：基质是磷灰石，掺Sb3＋发蓝光，掺Eu2＋发桔黄色光，两者均掺得近似于日光的白光。 如彩电：高级三基色灯中的三基色荧光粉是含有稀土金属离子的物质。 24 － 1 － 2 镧系元素的重要化合物 1 氧化物和氢氧化物 （1）+3价氧化态 Ln2O3 难溶于水，易溶于酸，经过灼烧仍溶于强酸，与 Al2O3 不同。 Ln(OH)3 的碱性介于 Ca(OH)2