《镧系元素和锕系元素ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《镧系元素和锕系元素ppt课件.ppt（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、镧系元素和锕系元素 1 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 2 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
2、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 3 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 4 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 5 Sc Y La Ce Pr
3、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 6 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 7 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
4、 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 8 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 9 24 1 2 镧系元素的重要
5、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 和 Al OH 3 之间 随 着原子序数的递增而减弱 均难溶于水 2 Ln 3 O2 Ln2O3 Ce Pr Tb 除外 Ln3 OH Ln OH 3 10 4 价的 Ce IV 具有强氧化性 Ce4 e Ce3 1 61 V CeO2 4 H e Ce3 2 H2O 1 26 V 2 其它氧化态 稀土的主要氧化数为 3 也有 2 和 4 价 空气中加热镧系金属 Ce 生成 CeO2 Pr 生成 Pr6O11 Tb 生成 Tb4O7
6、 Ce4 Fe2 Ce3 Fe3 2 CeO2 8 HCl 2 CeCl3 4 H2O Cl2 11 Ln2 与 IIA 的 M2 性质相似 尤其和 Sr2 性质相 似 Sm2 Yb2 在碱性溶液中易被氧化 但 Eu II 较稳 定 以 EuCl2 2 H2O 形式稳定存在 若溶液中有 Ln2 和 Sr2 加入 SO42 在形成 SrSO4 沉淀的同时 会得到 Ln 和 Sr 的共同沉淀 得到的 晶体为异质同晶 12 2 稀土盐类 1 卤化物 镧系金属氢氧化物 氧化物 碳酸盐中加盐酸均可得 到氯化物 镧系元素的水合氯化物受热脱水时发生水解 制备无水氯化物需要HCl气氛的保护 LnCl3 nH2
7、O LnOCl 2HCl n 1 H2O LnCl3 nH2O LnCl3 6H2O HCl 13 2 草酸盐 难溶于水 稀酸 可将镧系金属离子与其它金属分 离 向硝酸盐或氯化物的溶液中加 6 mol dm 3 硝酸和草 酸 可得到草酸盐沉淀 纯无水盐可采用氧化物 Ln2O3 氯化的方法 并加入 些碳粉制备 Ln2O3 3C 3Cl2 2 LnCl3 3CO 14 3 配位化合物 镧系元素生成配合物的能力小于过渡元素 但大于碱 土金属 Ln3 离子属于硬酸 易于同硬碱中的氟 氧等配 位原子成键 在适当极性的非水溶剂中 可合成含氮配位化合物 Ln3 离子与配体之间的相互结合以静电作用为主 配位数
8、一般较大 15 24 2 2 锕系元素重要单质和化合物 1 铀及其化合物 铀 银灰色活泼金属 空气中易被氧化而变黑 密度 大 与金相近 能溶于酸 能与许多非金属单质直接化合 空气中微微受热即燃烧 粉末状的铀在空气中甚至能自 燃 铀的氧化物 U3O8 存在于沥青铀矿中 暗绿色 难溶于水 UO2 棕黑色 难溶于水 酸 高温时可被氧化成 U3O8 16 铀的卤化物 UO3 橙黄色 两性 一般都有颜色 UF6 特殊 6 是铀最稳定的价态 溶于 NaOH 可析出黄色的重铀酸钠 Na2U2O7 6H2O 加热脱水后 无水盐称铀黄 溶于 HNO3 则生成硝酸铀酰 UO3 2HNO3 UO2 NO3 2 H2
9、O 17 UF6 无色晶体 八面体构型 干燥空气中稳定 遇 水气立即水解 UF6 2H2O UO2F2 4 HF 基于 238UF6 和 235UF6 蒸气扩散速度的差别 可将 235U 从丰度为99 的 238UF 6 中分离出来 用于原子能开 发 UCl6 八面体结构 其它卤化物为聚合物 且具有高 配位数 18 2 钍及其化合物 钍 银白色活泼金属 ThO2 在浓硝酸中钝化 Th 4 HCl ThCl4 H2 Th O2 ThO2 矿物 Th OH 4 ThO2 Th Ca ThO2 2 Ca 2 CaO Th 19 Th NO3 4 重要的试剂 Th 受中子照射后转化成核裂变材料 所以钍
10、可用于 原子能开发 Th4 易水解 易形成配位数高的配合物 配位数可 达12 熔点最高的氧化物 mp 3660 K 最好的溶剂是 HNO3 HF 的混合酸 800 K 下加热草酸钍 可得到能溶于酸质的 ThO2 20 1 核裂变和核聚变 核裂变 重核受粒子轰击分裂为两个碎片 新核 的 核反应 原子弹 用中子轰击铀核 使之分裂 同时 射出的中子导致 其它核的裂变 从而导致一系列的爆炸性的链式核裂变反 应 释放巨大的能量 24 2 3 超铀元素与核化学 21 因不受临界体积的限制 氢弹的爆炸力可能比原子弹 大千百倍 利用裂变爆炸所造成的极高温度 使内部的轻原子核 发生剧烈而不可控制的聚变反应 核聚变 较轻原子核聚合为较重的原子核并放出巨大 能量的过程称为 氢弹 裂变材料的质量的需要小于临界质量 使用时将两块 合并成一块 22 2 人造元素的合成 具有 2 8 20 28 50 82 个质子和 2 8 20 28 50 82 126 个中子的核稳定 这些奇异的数字被称为幻数 铀以后的元素的质子幻数是 114 164 中子幻数是 184 196 228 272 318 合成超重元素的困难在于合成方法和新核素的寿命 23 此课件下载可自行编辑修改 供参考 感谢您的支持 我们努力做得更好 24
