III Б группа

Л А Н Т А Н О И Д Ы

Игнатов Николай Х-41Игнатов Николай Х-41

свойствоПорядковый

номер

Sc Y La Ac

Электронная конфигурацияЭлектроотри-цательность

Металлический радиус, пм (КЧ 12)Ионный

радиус, пм (КЧ 6)

(M3+ + 3e- = M), В

Т-ра плавления, С

Т-ра кипения, С

Плотность, г/см3 (20 С)

21 39 57 89

[Ar]3d14s2[Kr]4d15s2 [Xe]5d16s2 [Rn]6d17s2

1,21,3 1,1 1,1162 180 187 -

74,5 90,0 103,2 112

-2,03 -2,37 -2,37 -2,6

1539 1530 920 817

2748 3264 3420 2470

3,0 4,5 6,17 -

ЦЕРИЕВАЯ ПОДГРУППА

ИТТРИЕВАЯ ПОДГРУППА

+II

+IV

+III

Z

С.о

.

Лантаноидное сжатие

t, °C

Т-ра пл.

Т-ра кип.

Некоторые физико-химические свойства лантаноидов

Z

d, г/см3

Электр. конфиг.

4f0 и 4f14

4f1 и 4f13

4f2 и 4f12

4f3 и 4f11

4f4 и 4f10

4f5 и 4f9

4f6 и 4f8

4f7

Nd60

La57

Ce58

Pr59

Pm61

Sm62

Eu63

Gd64

Tb65

Dy66

Ho67

Er68

Tm69

Yb70

Lu71

Электр. конфиг.

4f0 и 4f14

4f1 и 4f13

4f2 и 4f12

4f3 и 4f11

4f4 и 4f10

4f5 и 4f9

4f6 и 4f8

4f7

Nd60

La57

Ce58

Pr59

Pm61

Sm62

Eu63

Gd64

Tb65

Dy66

Ho67

Er68

Tm69

Yb70

Lu71

2,54

3,58

3,62

2,68

0,85

0

7,949,72

10,65

0

10,60

9,58

7,56

4,54

0

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА LnIII (эфф, B)

эф

ф,

B

эфф B

ЭO2

Cl2

S

N 2

H2

Э2O3

CeO2

Pr6O11

Tb4O7

ЭHn

ЭCl3

Э2S3

ЭN

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПРОСТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

С

LnC2 ScC, CeC, Ln3C, Ln3C2

Н 2O (го

р)

Ln(OH)3↓+H2

HCl

LnCl3+H2

Э2O3

H 2O

HClH 2SO 4

HNO3

Э(OH)3

ЭСl3Э2 (SO4)3

Э(NO3)3

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ОКСИДОВ

2CeO2 + 8HCl(конц) = 2CeCl3 + Cl2 + 4H2OCeO2 + 2H2SO4(конц) = Ce(SO4)2 + 2H2O

4CeO2 + 6H2SO4(разб) = 2Ce2(SO4)3 + O2 + 6H2O

[Sc(H2O)6]3+ + H2O [Sc(H2O)5(OH)]2+ + H3O+

[Ln(H2O)n]3+ + H2O [Ln(H2O)(n-1)(OH)]2+ + H3O+

Ln Sc Y La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

pK 4,6 9,1 10,7 9,0 8,0 7,9 7,8 7,8 7,8 7,6 7,6 7,5 7,5 7,4 7,4 7,3

Галогениды

Полигалогениды

Ln(OH)3 Sc Y La Lu

pПР 27,06 24,5 22,44 26,00

Sc(OH)3 + 3OH- = [Sc(OH)6]3-

Sc(OH)3.nH2O + (NH4)2CO3 (NH4)[Sc(CO3)2].2H2O

Sc2(C2O4)3 + C2O42- = 2[Sc(C2O4)2]-

Ln2(C2O4)3 .1OH2O

t Ln2O3

РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ КОМПЛЕКСАМИ ЛАНТАНОИДОВ

И ТИПИЧНЫХ d-ЭЛЕМЕНТОВИоны лантаноидов ионы d-элементов

ионный радиус 106 - 85 пм 75 - 60 пм

КЧ 6,7,8,9,12 4-6

Связь M-L M(4f)-L cлабое вз-е M(3d)-L сильное вз-е

cила связи F->OH->H2O>NO3->Cl- CN->NH3>H2O>OH->F-

Комплексы быстрый обмен медленный обменв растворе лигандов лигандов

Hг, кДж/моль-3300

-3400

-3500

-3600

-3700

-3800

GdLa Lu

ЭНТАЛЬПИИ ГИДРАТАЦИИ КАТИОНОВ ЛАНТАНОИДОВ

- ЭДТА

- НТА (нитрилотриуксусная к-та)

lg

Na[La(H2O)3(ЭДТА)].5H2O

КОНСТАНТЫ ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЛАНТАНОИДОВ

Ln2(SO4)3 . M2SO4

. nH2O

Ln=La-SmРастворимость:

плохая

Ln=Eu-DyРастворимость:

средняя

Ln=Ho-Lu, YРастворимость:

хорошая

Экстракция нитратов лантаноидов трибутилфосфатом из подкисленных растворов. Экстракционная способность

возрастает от лантана к лютецию.

1)

2)

Разделение лантаноидов

Хроматографическое разделение лантаноидов (элюент – раствор лимонной кислоты). Зависимость концентрации лантаноидов

от времени элюирования

Ионообменная хроматография (сорбция на катионитах,элюирование растворами комплексонов и оксикарбоновых кислот

(лимонной). Первым вымывается наиболее крупный и наименее прочно связанный с катионитом аквакатион лютеция(III).

LuСLn(отн.)

500 1000 1500 2000 , мин

3)

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Области применения:Области применения:• Атомная энергетика• В качестве катализаторов• Кремни для зажигалок• Керамики и стекла• Металлургия• Люминофоры• Лазеры• Магнитные материалы• Электроника• Полирующие материалы