химический каталог




Общая и неорганическая химия

Автор Н.С.Ахметов

группу — в подгруппу скандия.

§ 1. СЕМЕЙСТВО ЛАНТАНОИДОВ

К лантаноидам относятся: церий Се, празеодим Рг, неодим Nb, прометий Рга, самарий Sm, европий Ей, гадолиний Cd, тербий ТЬ, диспрозий Dy, гольмий Но, эрбий Ег, тулий Тш, иттербий Yb и лютеций Lu.

Электронная конфигурация атомов лантаноидов может быть выражена общей формулой 4f-1*5s25p65d°~l6s2 (табл. 49). У них достраивается третий снаружи слой (4/подслой) при одинаковом числе электронов наружного (6s2) и у большинства лантаноидов преднаружного (5s25p6) слоя. Согласно химическим и спектроскопическим данным при большой энергетической близости 4f- и 5<2-состоякий для лантаноидов 4/состояние оказывается все же энергетически более выгодным. Поэтому в их атомах (кроме Gd) 5Л-электрон переходит в 4f-состояние.

По характеру заполнения 4/орбиталей элементы семейства лантаноидов разделяются на подсемейства. Первые семь элементов (Се—Gd), у которых в соответствии с правилом Хунда 4/орбитали заполняются по одному электрону, объединяются в подсемейство tiepux; семь остальных элементов (Tb—Lu), у которых происходит заполнение 4/орбиталей по второму электрону, объединяются в подсемейство тербия: 698

При незначительном возбуждении один из 4/-электронов (реже два) переходит в бейюстояние. Остальные же 4/-электроны, экранированные от внешнего воздействия 5 '25;А-электронами, на химические свойства большинства лантаноидов существенного влияния не оказывают. Таким образом, свойства лантаноидов в основном определяют bПоскольку отличие в структуре атомов элементов семейства проявляются лишь в третьем снаружи слое, мало влияющем на химические свойства элементов, лантаноиды очень сходны друг с другом. Благодаря особой близости свойств часто лантаноиды совместно с лантаном, иттрием, а также скандием объединяют в одно семейство — семейгтоо редкоземельных элементов РЗЭ .

0,20

0,18

0,17 0,16

При исключительной близости свойства лантаноидов, однако, все же отличаются; при этом некоторые их свойства в ряду Се—Lu изменяются монотонно, другие — периодически (рис. 252). Монотонное изменение свойств объясняется лантаноидным сжатием — постепенным уменьшением в ряду Ce—Lii атомных и ионных радиусов.

57 59 61 63 65 67 69 71 Z

Рис. 252. Зависимость атомных радиусов лантаноидов от их атомного номера

Периодический характер заполнения 4-/1орбитнлей сначала по одному, а затем по два электрона предопределяет внутреннюю периодичность в изменении свойств лантаноидов и их соединений.

Поскольку у лантаноидов валентными в основном являются 5rf16^-электроны, их устойчивая степень окисления равна +3. Однако элементы, примыкающие к лантану (4J0), гадолинию (4f) и лютецию (4/4). имеют переменные степени окисления. Так, для церия (АрИ.ч2) наряду со степенью окисления +3 характерна степень окисления +4. Это связано с переходом двух 4/электронов в 5г/-состояние. По той же причине степень окисления +4 может проявлять и празеодим (4pQs2) (хотя она и значительно менее характерна, чем для Се). Европий, имеющий семь 4/-электронов (4fQs2), напротив, проявляет степень окисления +2.

Аналогичное соотношение имеет место и для элементов подсемейства тербия. (Правда, оно выражено менее отчетливо). Тербий (4/ 6 '2) и диспрозий (4/°б52) проявляет степень окисления +4, а иттербий (4/46s2) и тулий (4/36s2) +2. Периодический характер изменения типичных степеней окисления виден из следующего сопоставления:

La

+3

Се Рг Nd Pm Sm Eu Gd

+3, +4 + 3, +4 (+5?) +3 +3, +2 + 3, +2 + 3, +2 +3

ТЬ Dy Но Ег Tm Yb Lu

+ 3, +4 + 3, +4 + 3 + 3 + 3, +2 +3, +2 + 3

Различия в свойствах элементов семейства, связанные с лантаноидным сжатием и характером заполнения 4/орбиталей, конечно, невелики. Однако на общем фоне поразительно большого сходства эти различия имеют важное значение, в частности, для отделения лантаноидов друг от друга.

По содержанию в земной коре лантаноиды не уступают таким элементам, как иод, сурьма, медь (см. табл. 26). Но они очень рассеяны в природе. Известно, например, более 200 минералов, содержащих лантаноиды. Лантаноиды с четными порядковыми номерами более распространены, чем с нечетными (см. рис. 1).

Элементы этого семейства встречаются в природе всегда вместе друг с другом, а также с лантаном и иттрием. Наиболее важными минералами для извлечения РЗЭ являются моноцит ЭРО4, бастне-attm 3FC03) лопарит (Na, Са, Э)2 (Ti, Nb, Ta)2Ofi и др.

Прометей — радиоактивный элемент, в земной коре практически не встречается. Он был обнаружен в 1947 г. в продуктах деления ядер урана в атомных реакторах; его получают искусственным путем.

Простые вещества. В виде простых веществ лантаноиды (см. табл. 28) — тугоплавкие серебристо-белые металлы (Рг и Nd слегка желтоватого цвета). Некоторые константы их (и для сравнения лантан

страница 219
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

Скачать книгу "Общая и неорганическая химия" (5.36Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
гимнаст в махачкале купить
котёл на дизтопливе цена
сигнализация центурион некст
менеджмент в банке курсы в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)