镧系和锕系元素.pptVIP

第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日第11章镧系和锕系元素11.1镧系元素11.2稀土元素11.3锕系元素的基本性质第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日11.1镧系元素11.1.1镧系元素的基本性质11.1.2镧系收缩及影响11.1.3镧系元素的重要化合物第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日周期表中第57号元素镧到71号元素镥共15种元素统称为镧系元素,用Ln表示.镧系元素包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu).11.1.1镧系元素的基本性质1。电子构型：4f0-145d0-16s2。2。氧化态?+Ⅲ为特征氧化态,也是最稳定氧化态.除此之外,还有Ce,Pr,Tb,Dy存在+Ⅳ氧化态;而Sm,Eu,Tm,Yb存在+Ⅱ氧化态.第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日3.单质性质:镧系金属具有典型的金属性质,除了镨、钕呈淡黄色外,其余均为银灰色有光泽的金属.由于镧系金属易被氧化,通常而呈暗灰色.镧系金属的密度、熔点除Eu和Yb外,基本上随着原子序数的增加而增加。Eu和Yb的密度,熔点比它们各自左右相邻的两种金属都小.4.氧化还原性:镧系金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属,且由La—Lu随着原子序数增加,其金属活泼性逐渐减弱.第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日PrLaCeNdSmEu第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日DyErGdTbHoTmYbLu第8页，共34页，星期日，2025年，2月5日5。离子颜色离子未成对电子数颜色未成对电子数离子La3+0(4f0)无色0(4f14)Lu3+Ce3+1(4f1)无色1(4f13)Yb3+Pr3+2(4f2)绿2(4f12)Tm3+Nd3+3(4f3)淡紫3(4f11)Er3+Pm3+4(4f4)粉红,黄4(4f10)Ho3+Sm3+5(4f5)黄5(4f9)Dy3+Eu3+6(4f6)无色6(4f8)Tb3+

(淡粉红色)Gd3+7(4f7)无色第9页，共34页，星期日，2025年，2月5日离子的颜色通常与未成对电子数有关.当三价离子具有fn和f14-n电子构型时,它们的颜色是相同或相近的.一般认为其颜色主要是4f亚层中的f-f电子跃迁引起的。6。磁性镧系元素及化合物中未成对电子数多,一般具有很好的磁性,是良好的磁性材料和永磁材料.第10页，共34页，星期日，2025年，2月5日11.1.2镧系收缩及影响1.定义:镧系元素的原子半径和离子半径随原子序数的增加而逐渐减小的现象称为镧系收缩.2.产生的原因:在镧系元素中,原子序数每增加一个,相应的有一个电子进入4f层.而4f电子对核的屏蔽不如内层电子,因而随着原子序数的增加,有效核电荷增加,核对最外层电子的吸引力增强,使原子半径和离子半径逐渐减小.第11页，共34页，星期日，2025年，2月5日3.产生的后果:（1）由于镧系收缩,使钇成为稀土元素的成员,Y常与重稀土元素共生于矿物中.（2）镧系后的5d过渡元素的金属活泼性明显减弱.（3）镧系收缩使ⅣB族中的Zr和Hf,ⅤB族中的Nb和Ta,ⅥB族中的Mo和W,在原子半径和离子半径上十分接近,化学性质也相似,造成这三对元素在分离上的困难.第12页，共34页，星期日，2025年，2月5日11-1:为什么下图中Eu和Yb的半径反常的高?问题第13页，共34页，星期日，2025年，2月5日解:因为Eu的价电子构型为4f76s2,属半满,其结构相对稳定,则4f7的屏蔽效应增大,导致有效核电荷减小,核对6s电子的吸引力减弱,原子半径反常的增大.同理Yb的价电子构型为4f146s2,为全满状态,其屏蔽效应增大,有效核电荷减小,则原子半径反常的增大.第14页，共34页，星期日，2025年，2月5日镧系元素都能形成氧化态为+3的化合物.与碱土金属相比,镧系金属离子半径小,电荷高,属于硬酸,更倾向于与属于硬碱的配位原子如O,F-,Cl-等形成稳定的化学键.11.1.3镧系元素的重要化合物11.1.3.1氧化物镧系金属与氧化合时放出大量的热,生成Ln2O3的氧化物.Ln2O3为离子型化合物,难溶于水和碱,易溶于强酸,熔点高,是性能良好的耐火材