元素周期表元素周期表1元素周期表元素周期表2

一、通性鑭在基態(tài)時(shí)不存在f電子，但鑭與它后面的14種元素性質(zhì)很相似，所以把它作為鑭系元素。由于鑭系收縮的影響，使得Y的原子半徑(0.181nm)、與元素Nd、Sm(0.182、0.18nm)及離子半徑Y(jié)3+(0.089nm)與Ho3+、Er3+(0.0894、0.0881nm)接近。Y的化學(xué)性質(zhì)與鑭系元素相似，釔在礦物中與鑭系共生。通常把釔和鑭系元素合稱(chēng)為稀土元素(用RE表示)。鑭系元素一、通性鑭系元素3

二、電子構(gòu)型鑭系元素注：Eu,Yb的4f電子能量低,不參與成鍵,只有2個(gè)電子成鍵，而其余有三個(gè)電子成鍵。因此它們的金屬鍵弱、原子半徑顯得較大、熔沸點(diǎn)較低。二、電子構(gòu)型鑭系元素注：Eu,Yb的4f電子能量低,不4

三、氧化態(tài)+III氧化態(tài)是所有Ln元素的特征氧化態(tài)。它們失去三個(gè)電子所需的電離勢(shì)較低，即能形成穩(wěn)定的+III氧化態(tài)。有些雖然也有+II或+IV氧化態(tài)，但都不穩(wěn)定。

Ce(4f15d16s2),Pr(4f36s2),Tb(4f96s2),Dy(4f106s2)能形成+IV氧化態(tài)即Ce(4f0),Pr(4f1),Tb(4f7),Dy(4f8)。

Sm(4f66s2),Eu(4f76s2),Tm(4f136s2),Yb(4f146s2)能形成+II氧化態(tài)即Sm(4f6),Eu(4f7),Tm(4f13),Yb(4f14)。從4f電子層結(jié)構(gòu)來(lái)看，其接近或保持全空、半滿及全滿時(shí)的狀態(tài)較穩(wěn)定(也存在熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)因素)。鑭系元素三、氧化態(tài)鑭系元素5

四、原子半徑和離子半徑從表中的數(shù)據(jù)可以看出，從La到Lu原子半徑和三價(jià)離子半徑逐漸減小。這種鑭系元素的原子半徑和離子半徑隨著原子序數(shù)的增加而逐漸減小的現(xiàn)象稱(chēng)為鑭系收縮。由于鑭系收縮的影響，使得釔的原子半徑接近Tb和Dy，因而釔與Ln共生，并把釔歸為稀土元素。鑭系收縮使IVB族中的鋯與鉿、VB族中的鈮與鉭、VIB族的鉬與鎢在原子半徑和離子半徑較接近，化學(xué)性質(zhì)相似，造成分離上的困難。鑭系元素四、原子半徑和離子半徑從表中的數(shù)據(jù)可以看出，從La到6

五、活潑性鑭系金屬是強(qiáng)還原劑，其還原能力僅次于Mg，其反應(yīng)性可與鋁比。而且隨著原子序數(shù)的增加，還原能力呈逐漸減弱的趨勢(shì)。在酸性溶液中Ln2+離子為強(qiáng)還原劑，Ln4+離子為強(qiáng)氧化劑。(試考慮它們的產(chǎn)物是什么？)

六、應(yīng)用用于玻璃、陶瓷、發(fā)光材料、電淘光源材料、激光材料、磁性材料、稀土微肥、催化劑、超導(dǎo)材料及引火合金。鑭系元素五、活潑性鑭系元素7鑭系元素

七、Ln2O3,Ln(OH)3Ln2O3與堿土金屬氧化物相似，可以吸收空氣中的CO2形成碳酸鹽，易溶于水生成Ln(OH)3。Ln(OH)3中除Yb(OH)3和Lu(OH)3外都不溶于過(guò)量的強(qiáng)堿。Ln(OH)3在水中微溶，堿性隨原子序數(shù)增加而減弱，隨溫度的升高溶解度降低。鑭系元素七、Ln2O3,Ln(OH)38鑭系元素

八、+III鹽類(lèi)我們把輕稀土57-63號(hào)稱(chēng)為鈰組，把重稀土64-71號(hào)稱(chēng)為釔組。相同點(diǎn)：它們的LnF3、Ln(OH)3、LnPO4、Ln2(C2O4)3、Ln2(CO3)3都難溶于水。它們的鹵化物(Cl,Br,I)、氰化物都溶于水。不同點(diǎn)： 鈰組 釔組硫酸鹽 不溶于M2SO4溶液 溶于M2SO4溶液碳酸鹽 不溶于CO32-溶液 溶于CO32-溶液草酸鹽 不溶于C2O42-溶液 溶于C2O42-溶液鑭系元素八、+III鹽類(lèi)9鑭系元素1、鹵化物

LnF3在3mol/L的硝酸中也能沉淀，是一特征反應(yīng)。LnCl3,LnBr3,LnI3,為離子型化合物，易溶于水。2、草酸鹽

最重要的鹽，因?yàn)樗谒嵝匀芤褐须y溶，所以能與其它許多金屬離子分開(kāi)。草酸鹽灼燒分解為氧化物。鑭系元素1、鹵化物10

九、+IV化合物

Ce(4f15d16s2),Pr(4f36s2),Tb(4f96s2),Dy(4f106s2)能形成+IV氧化態(tài)即Ce(4f0),Pr(4f1),Tb(4f7),Dy(4f8)。Ce(SO4)2+e-===Ce3++2SO42-

=+1.74V即+IV氧化態(tài)的鹽具有強(qiáng)氧化性。

十、+II化合物

Sm(4f66s2),Eu(4f76s2),Tm(4f136s2),Yb(4f146s2)能形成+II氧化態(tài)即Sm(4f6),Eu(4f7),Tm(4f13),Yb(4f14)。Sm3++e-===Sm2+

=-1.55VEu3++e-===Eu2+

=-0.35VYb3++e-===Yb2+

=-1.15V即+II氧化態(tài)的鹽具有強(qiáng)還原性。鑭系元素九、+IV化合物鑭系元素11鑭系元素

十一、配合物L(fēng)n3+離子一般不易參加成鍵，離子半徑較大，與堿土金屬相似，離子與配體間的作用靠靜電吸引，具有相當(dāng)?shù)碾x子性質(zhì)。H2O是很強(qiáng)的配體，在大量水存在時(shí)任何配體與，H2O競(jìng)爭(zhēng)都是困難的，只有很強(qiáng)的配體，特別是螯合劑才能與其形成配合物。鑭系元素十一、配合物12錒系元素

一、電子構(gòu)型錒系元素一、電子構(gòu)型13錒系元素

二、氧化態(tài)注：錒系中5f與6d的能量相差更小，因此錒系前一半元素提供更多的成鍵電子，存在較高的價(jià)態(tài)。后一半與鑭系相似。錒系元素二、氧化態(tài)注：錒系中5f與6d的能14錒系元素

三、離子半徑類(lèi)似鑭系元素，也產(chǎn)生錒系收縮。

四、鈾釷的制備、性質(zhì)、化合物及用途。（自學(xué)）要求：1、最重要的鈾的氟化物是什么？2、什么是“鈾黃”，有什么用途？3、二氧化釷有何用途？錒系元素三、離子半徑四、鈾釷的制備、性質(zhì)、化合物及用15精品課件！精品課件！16精品課件！精品課件！17基本要求l、掌握鑭系元素的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與元素通性的關(guān)系。2、掌握鑭系收縮的實(shí)質(zhì)及其影響3．一般了解鑭系、錒系元素的單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)、用途。4．一般了解稀土元素的分離方法?；疽髄、掌握鑭系元素的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與元素通性18元素周期表元素周期表19元素周期表元素周期表20

一、通性鑭在基態(tài)時(shí)不存在f電子，但鑭與它后面的14種元素性質(zhì)很相似，所以把它作為鑭系元素。由于鑭系收縮的影響，使得Y的原子半徑(0.181nm)、與元素Nd、Sm(0.182、0.18nm)及離子半徑Y(jié)3+(0.089nm)與Ho3+、Er3+(0.0894、0.0881nm)接近。Y的化學(xué)性質(zhì)與鑭系元素相似，釔在礦物中與鑭系共生。通常把釔和鑭系元素合稱(chēng)為稀土元素(用RE表示)。鑭系元素一、通性鑭系元素21

二、電子構(gòu)型鑭系元素注：Eu,Yb的4f電子能量低,不參與成鍵,只有2個(gè)電子成鍵，而其余有三個(gè)電子成鍵。因此它們的金屬鍵弱、原子半徑顯得較大、熔沸點(diǎn)較低。二、電子構(gòu)型鑭系元素注：Eu,Yb的4f電子能量低,不22

三、氧化態(tài)+III氧化態(tài)是所有Ln元素的特征氧化態(tài)。它們失去三個(gè)電子所需的電離勢(shì)較低，即能形成穩(wěn)定的+III氧化態(tài)。有些雖然也有+II或+IV氧化態(tài)，但都不穩(wěn)定。

Ce(4f15d16s2),Pr(4f36s2),Tb(4f96s2),Dy(4f106s2)能形成+IV氧化態(tài)即Ce(4f0),Pr(4f1),Tb(4f7),Dy(4f8)。

Sm(4f66s2),Eu(4f76s2),Tm(4f136s2),Yb(4f146s2)能形成+II氧化態(tài)即Sm(4f6),Eu(4f7),Tm(4f13),Yb(4f14)。從4f電子層結(jié)構(gòu)來(lái)看，其接近或保持全空、半滿及全滿時(shí)的狀態(tài)較穩(wěn)定(也存在熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)因素)。鑭系元素三、氧化態(tài)鑭系元素23

四、原子半徑和離子半徑從表中的數(shù)據(jù)可以看出，從La到Lu原子半徑和三價(jià)離子半徑逐漸減小。這種鑭系元素的原子半徑和離子半徑隨著原子序數(shù)的增加而逐漸減小的現(xiàn)象稱(chēng)為鑭系收縮。由于鑭系收縮的影響，使得釔的原子半徑接近Tb和Dy，因而釔與Ln共生，并把釔歸為稀土元素。鑭系收縮使IVB族中的鋯與鉿、VB族中的鈮與鉭、VIB族的鉬與鎢在原子半徑和離子半徑較接近，化學(xué)性質(zhì)相似，造成分離上的困難。鑭系元素四、原子半徑和離子半徑從表中的數(shù)據(jù)可以看出，從La到24

五、活潑性鑭系金屬是強(qiáng)還原劑，其還原能力僅次于Mg，其反應(yīng)性可與鋁比。而且隨著原子序數(shù)的增加，還原能力呈逐漸減弱的趨勢(shì)。在酸性溶液中Ln2+離子為強(qiáng)還原劑，Ln4+離子為強(qiáng)氧化劑。(試考慮它們的產(chǎn)物是什么？)

六、應(yīng)用用于玻璃、陶瓷、發(fā)光材料、電淘光源材料、激光材料、磁性材料、稀土微肥、催化劑、超導(dǎo)材料及引火合金。鑭系元素五、活潑性鑭系元素25鑭系元素

七、Ln2O3,Ln(OH)3Ln2O3與堿土金屬氧化物相似，可以吸收空氣中的CO2形成碳酸鹽，易溶于水生成Ln(OH)3。Ln(OH)3中除Yb(OH)3和Lu(OH)3外都不溶于過(guò)量的強(qiáng)堿。Ln(OH)3在水中微溶，堿性隨原子序數(shù)增加而減弱，隨溫度的升高溶解度降低。鑭系元素七、Ln2O3,Ln(OH)326鑭系元素

八、+III鹽類(lèi)我們把輕稀土57-63號(hào)稱(chēng)為鈰組，把重稀土64-71號(hào)稱(chēng)為釔組。相同點(diǎn)：它們的LnF3、Ln(OH)3、LnPO4、Ln2(C2O4)3、Ln2(CO3)3都難溶于水。它們的鹵化物(Cl,Br,I)、氰化物都溶于水。不同點(diǎn)： 鈰組 釔組硫酸鹽 不溶于M2SO4溶液 溶于M2SO4溶液碳酸鹽 不溶于CO32-溶液 溶于CO32-溶液草酸鹽 不溶于C2O42-溶液 溶于C2O42-溶液鑭系元素八、+III鹽類(lèi)27鑭系元素1、鹵化物

LnF3在3mol/L的硝酸中也能沉淀，是一特征反應(yīng)。LnCl3,LnBr3,LnI3,為離子型化合物，易溶于水。2、草酸鹽

最重要的鹽，因?yàn)樗谒嵝匀芤褐须y溶，所以能與其它許多金屬離子分開(kāi)。草酸鹽灼燒分解為氧化物。鑭系元素1、鹵化物28

九、+IV化合物

Ce(4f15d16s2),Pr(4f36s2),Tb(4f96s2),Dy(4f106s2)能形成+IV氧化態(tài)即Ce(4f0),Pr(4f1),Tb(4f7),Dy(4f8)。Ce(SO4)2+e-===Ce3++2SO42-

=+1.74V即+IV氧化態(tài)的鹽具有強(qiáng)氧化性。

十、+II化合物

Sm(4f66s2),Eu(4f76s2),Tm(4f136s2),Yb(4f146s2)能形成+II氧化態(tài)即Sm(4f6),Eu(4f7),Tm(4f13),Yb(4f14)。Sm3++e-===Sm2+

=-1.55VEu3++e-===Eu2+

=-0.35VYb3++e-===Yb2+

=-1.15V即+II氧化態(tài)的鹽具有強(qiáng)還原性。鑭系元素九、+IV化合物鑭系元素2