химический каталог




Основы общей химии. Том 2

Автор Б.В.Некрасов

щеиие раствора Nd(CI04).

Окиси лантанидов (Э203) представляют собой тугоплавкие порошки, нерастворимые в воде, но энергично присоединяющие ее с образованием гидроокисей. Цвет их почти совпадает с окраской свободных ионов.

Рис.

Гидроокиси Э(ОН)3 в воде почти нерастворимы. , Все они имеют о с и о в и ой характер. По степени его выраженности гидроокиси лантанидов можно расположить в ряд, совпадающий с рядом ионных радиусов тех же элементов:

Элемент La

Радиус нона, А . . 1,22

Ослабление основных свойств Э(ОН)3

.I. >

Се Рг Nd Pm Sm Eu Qd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

1,18 1.16 1,15 1.13 1,13 1.11 1.09 1,07 1.05 1.04 1,04 1,00 0,99

— — ?

Уменьшение радиуса иона Э3+

Sc 0,83

Положение У(ОН)з в этом ряду — между гидроокисями Dy и Но — также соответствует значению радиуса Y**" (1,06 А). С точки зрения рассматривавшихся ранее представлений (V § 5) подобная зависимость свойств Э(ОН)3 от радиусов ионов Э3* вполне понятна. Цвет их совпадает с окраской этих ионов. В соответствии со своим основным характером гидроокиси лантанидов нерастворимы в щелочах, но легко реагируют с кислотами.12_м

Как видно из приведенных выше данных, переход по ряду лантанидов от Се к Lu сопровождается последовательным уменьшением радиуса ионов Э3* от 1,18 до 0,9а А. Это «лантанидное сжатие» отражается на многих свойствах соединений не только самих лантанидов.

но и следующих за ними в периодической системе элементов (Ш, Та, W и др.).

Соли лантанидов очень похожи по свойствам на соответствующие соли La и Y. Для некоторых из них характерны иные цвета, чем для ионов Э3+. Например, Pm(N03)3 имеет розовую, но PmCla — желтую окраску.15-38

Важным отличием церия от остальных лантанидов является устойчивость его высшего окисла и некоторых производных последнего. Белая двуокись церия (СеОг) образуется лри накаливании на воздухе как самого металла, так и его солей. Отвечающая ей гидроокись Се (ОН) 4 представляет собой желтый студенистый осадок. Ее основные свойства выражены слабее, чем у Sc(OH)3. В щелочах Се(ОН)ч почти нерастворима, а в киАиотах растворяется, образуя соответствующие соли.3&-47

Ион Се:: имеет оранжевую окраску. Соли четырехвалентного церия в растворе сильно гидролизованы. Если в щелочной среде трехвалентный церий легко окисляется до четырехвалентного (уже кислородом воздуха), то в кислой производные четырехвалентного церия малоустойчивы и являются сильными окислителями. Взаимодействие Се (ОН) 4 со способными окисляться кислотами ведет к образованию солей трехвалентного церия. В связи с этим число известных производных четырехвалентного церия довольно ограниченно.48-56

Хотя четырехвалентность церия в некоторых его соединениях и создает этому элементу несколько особое положение среди других лантанидов, однако в целом последние проявляют исключительно близкое сходство с элементами подгруппы скандия, закономерно укладываясь по большинству свойств между лантаном и скандием.57-65

Дополнения

1) Годы открытия отдельных элементов семейства лантанидов сопоставлены ниже;

Се Рг Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 1804 1885 1885 1947 1879 1896 1880 1843 1886 1879 1843 1879 1878 1907

• Серебренников В. В. Химия редкоземельных элементов. В 2-х т. Томск. Изд-во Томского Гос. ун-та. Т. 1. 1959. 584 с; Т. 11, 1951. 801 с.

' •« Рябчиков Д. И., Теревтьева Е. А., Успехи химии, 1955, Jft 3, 260,

2) По изотопному составу рассматриваемые элементы довольно различны. Самый распространенный лантанид—церий — слагается из четырех изотопов с массовыми числами 136 (0,2), 138 (0,3), 140 (88,4) и 142 (11,1%). Празеодим, тербий, гольмий и тулий являются «чнстымиэ элементами (14Фг, ,59ТЬ, 1в5Но, ieeTm), европий и лютеций имеют по два изотопа, эрбий — 6, а неодим, самарий, гадолиний, диспрозий и иттербий1— по 7 изотопов.

3) Прометий стабильных изотопов ие имеет, и земная кора содержит лишь ничтожные следы его радиоактивных изотопов. Из них наиболее долговечен ,45Pm, а наиболее обычен получаемый в качестве побочного продукта при работе ядерных реакторов 14ТРт. Средняя продолжительность жизни атомов первого изотопа составляет 26 лет, а второго — 3,6 года. Последний был недавно выделен и из урановой руды (содержавшей в килограмме лишь 4- 10~ls г l4TPm).

4) Важнейшим для технологии лантанидов минералом является т. и. мон а актовый песок, представляющий собой, в основном, смесь фосфатов лантанидов (главным образом Се), лантана и иттрия, но содержащий также более ИЛИ менее значительные примеси ThOj, ZrOi, SiOj и т. д. Его промышленная переработка довольно сложна. Однако получение соединений индивидуальных лантанидов уже технологически освоено. По элементам этого семейства (включая также Sc. Y и La) имеется обширная монография*, а по методам их разделения — обзорная статья**.

5) В элементарном состоянии лантаниды могут быть получены восстановлением их окислов, фторидов или хлоридов более активными металлами (Са и др.) или электролизом расплавленных хлоридов. Частично восстановление хлоридов ЭС13 до металлов происходит также под длительным действием водорода при 800 °С, причем наблюдается определенная закономерность: легкость восстановления возрастает по всему риду лантанидов от лантана к лютецию (равно как и по ряду La—Y—Sc). Исключениями являются Sm, Eu и Yb, дающие днхлориды.

6) Вследствие трудностей разделения лантанидов, иэ монацнтового песка долго вырабатывалась лишь их смесь друг с другом, лантаном и иттрием — т. н. м и ш-металл, находивший ограниченные применения в металлургии, при изготовлении «кремней» для зажигалок и т. д. В настоящее время все более широкое использование находят индивидуальные лантаниды и их соединения. Оказалось, например, что небольшие добавки церия повышают прочность марганцевых сталей, подобные же добавки неодима увеличивают пластичность магниевых сплавов, а гадолиний, самарий, европий и диспрозий являются металлами, наиболее эффективно защищающими от излучений ядерных реакторов. х

7) Элементы семейства лантанидов являются серебристо-белыми металлами, но на воздухе они более нлн менее быстро приобретают серый или слабо-желтый оттенок. Их важнейшие константы сопоставлены ниже;

Се Рг Nd Pm Sm Eu Gd ТЬ Dy Ho Er Tu Yb Lu

Плотяость, г[емЗ 6,8 6,7 7,0 7,2 7.5 5,3 7,8 8.2 8,4 8.7 9,0 9.2 7.0 9,8

Температура плавления. °C. 798 935 1016 1168 1072 826 1312 1356 1407 1470 1522 1545 816 1675

Температура кяпения, °С. . 3260 3210 3130 1750 1600 3230 3040 2335 2570 2510 1730 1190 3315

Электропроводность этих металлов, как правило, близка к электропроводности ртутя. Интересным исключением является Yb, электропроводность которого примерно в 3 раза выше, чем других лантанидов. По относительной (Аи = 1) стоимости металлов на мировом рынке (I960 г.) они образуют три группы с коэффициентами 0.2 (Се, Рг, Nd), 0,5 (Sm, Gd, Dy, Ho, Er, Yb) и 2,5 (Eu, Tb, Tm, Lu).

8) Как видно из рнс. XI-47, плотности и температуры плавления Ей и Yb резко отклоняются от общего хода этих констант по семейству лантанидов. Причины такого отклонения полностью не выяснены, но могут быть, по-виднмому, намечены. Оба элемента характеризуются впервые именно у них достигаемым заполнением всех 7 квантовых ячеек 4/-слоя единичными электронами (Ей) нлн их парами (Yb). Заполненные таким образом слои обладают повышенной устойчивостью, поэтому использование третьего валентного электрона у Ей и Yb по сравнению с другими лантанндами затруднено. Если металлическое состояние большинства лантанидов можно схематически представить себе слагающимся из Э3+ + Зг, то для Ей и Yb оно соответственно выразилось бы как Э*+ + 2е. Отсюда и меньшие плотности (так как по объему Э2+ >? Э3+) и более

низкие температуры плавления (так как связи. Э3+ + Зе прочнее связей Э*+-т-2ё). Действительно, по рассматриваемым свойствам Ей и Yb приближаются к своему двухвалентному соседу —барию (плотность 3,5 г/си3, температура плавления 710°С). Подобно барию, они способны растворятьс

страница 34
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280

Скачать книгу "Основы общей химии. Том 2" (12.92Mb)


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

 

 

Реклама
матрас дивиор орматек
кулик систем кресла
беседки детские
перед киносеансом билеты

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
(24.04.2017)