稀土精细化学品化学课件第二章精品课程.pptVIP

第二节 稀土元素的一般物理性质及化学反应性能;; 镧系金属的物理性质变化有一定规律，但铕和镱却有明显异常，这是由于铕和镱的原子体积不仅不随原子序数的增加而减少，却反而增大很多，密度也减少很多，这是由于它们的4f亚层的电子处于半充满或全充满状态，电子屏蔽效应好，原子核对6s电子吸引力减少，因此出现原子体积增大，密度减少的现象。; 稀土金属中，铕和镱原子参与金属键的电子数与其它稀土元素不同，这是其许多性质异常的重要原因。稀土金属具有延展性，而以铈、钐、镱为最好，例如铈可拉成金属丝。又可压成薄板。 ; 稀土金属的熔点都很高，大体上随原子序数的增加而增高，但铕和镱的熔点反常的低。; 稀土金属的导电性并不良好。常温时，稀土金属的电阻率都较高，除镱外，稀土金属的电阻率为50～130 μΩ㎝，比铜、铝的电阻率高1～2个数量级，并且有正的温度系数。;; 从上表可知，在水溶液或结晶盐中它们都呈现特征的颜色．如果以Gd3+ 离子为中心，从La3+ →Gd3+ 的颜色变化规律又在从Gd3+ 到Lu3+ 的过程中重演。这就是镧系离子颜色的周期性度化。　　离子的颜色通常与未成对的电子数有关。由上表可见，当三价离子具有fn 和f14-n 个电子时，它们的颜色相同或相近。吸收光谱的研究指出：;1)La3+ 、Lu3+ 在200～1000nm区域内无吸收，无颜色，这是因为4f0 、4f14 比较稳定，且没有未成对电子。 2)Ce3+ 、Eu3+ 、Gd3+ 、Tb3+ 离子吸收峰全部或极大部分在紫外区，Yb3+ 的离子吸收峰在近红外区。它们都落在可见光的波长范围之外，因此都呈无色。;3）具有fn 和f14-n 的离子吸收峰落在可见光区，都呈现特征颜色。由于其中光谱项的L和S相同，只有J不同，所以它们的颜色基本一样。;二、稀土元素的化学性质; 在17种稀土元素中，按金属的活泼性次序排列，由钪、钇、镧递增，由镧→镥递减。; 稀土金属在空气中的稳定性，随着原子序数的增加而渐趋稳定。; 钕、钐作用比较缓慢，钇在空气中虽然热至900℃，也只有表面生成氧化物，金属钇在空气中放置数月仅表面生成一层灰白色的氧化物薄膜，稀土（特别是轻稀土）金属必须保存在煤油中，否则与潮湿空气接触，就被氧化而变色。 ; 这些化合物多数是熔点高、密度小和化学性质稳定，在冶金工业中可利用这些性质在钢、铁和有色金属冶炼中添加稀土金属或其合金以起到变质剂的作用。 ;; 稀土金属是强还原剂，它们的氧化物的生成热（ 的生成热为1.913MJ／mol）比氧化铝的生成热（1.583MJ／mol）还大。; 稀土金属和铝相似，能分解水，在冷水中作用缓慢，在热水中作用较快，放出氢气。;  这是由于生成了难溶的氟化物和磷酸盐覆盖在金属表面，阻止它们继续作用的缘故。;⒉稀土金属的氧化还原性;稀土元素的酸碱性质 ; 氢氧化钇的碱性介于镝、钬之间。 4价氢氧化铈比3价稀土氢氧化物更容易沉淀析出。 2价氢氧化物，由于离子电荷较少、半径较大。它们的碱性都比3价镧系氢氧化物要强、溶解度也比较大。 　　; 稀土元素不仅能同氧、氮，氢等气体及许多非金属及其化合物作用生成相应的稳定化合物，而且还同过渡金属作用生成金属间化合物。不少稀土金属间化合物具有许多优异的性质，已用于近代科学技术。;三、稀土元素的工艺学性能 ;稀土金属的铸造性;稀土金属的锻压性;焊接性 ;切割加工性;第三节 稀土元素的化合物;1、二价稀土元素的氧化物 制备 EuO是用Eu2O3为原料，以金属镧或金属铕为还原剂进行还原而得到的。以Eu2O3与金属Eu的反应最为适宜，反应在钽或钼的容器中进行，温度在800～2000℃间，最后蒸馏除去过量的金属。 ; 也可令稀土的氯氧化物与氢化钾在600～800℃和真空下进行反应，以获得低价的氧化物。 Eu2O3与石墨的混合物，在温度升高到1300℃时，也可生成EuO。;性质;2、三价稀土元素的氧化物; 或令稀土金属与氧直接化合来制备。将Ce、Pr、Tb的高价氧化物还原也可以得到三价氧化物 。;  在空气中灼烧Ce、Pr、Tb的氢氧化物和含氧酸盐，分别得到CeO2、 Pr6O11、 Tb4O7 的氧化物。 ; 稀土氧化物不溶于水和碱溶液中；但能溶于无机酸(除HF和H3PO4外)生成相应的盐。 氧化物可以与水结合生成氢氧化物，例如用水热法，令水蒸气与氧化物一