III Б группа Л А Н Т А Н О И Д Ы

свойство Порядковый номер ScYLaAc Электронная конфигурация Электроотри- цательность Металлический радиус, пм (КЧ 12) Ионный радиус, пм (КЧ 6) (M e - = M), В Т-ра плавления, С Т-ра кипения, С Плотность, г/см 3 (20 С) [Ar]3d 1 4s 2 [Kr]4d 1 5s 2 [Xe]5d 1 6s 2 [Rn]6d 1 7s 2 1,2 1,31, ,590,0103, ,03-2,37 -2, ,04,56,17 -

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/см 3

Электр. конфиг. 4f 0 и 4f 14 4f 1 и 4f 13 4f 2 и 4f 12 4f 3 и 4f 11 4f 4 и 4f 10 4f 5 и 4f 9 4f 6 и 4f 8 4f 7 Nd 60 La 57 Ce 58 Pr 59 Pm 61 Sm 62 Eu 63 Gd 64 Tb 65 Dy 66 Ho 67 Er 68 Tm 69 Yb 70 Lu 71

Электр. конфиг. 4f 0 и 4f 14 4f 1 и 4f 13 4f 2 и 4f 12 4f 3 и 4f 11 4f 4 и 4f 10 4f 5 и 4f 9 4f 6 и 4f 8 4f 7 Nd 60 La 57 Ce 58 Pr 59 Pm 61 Sm 62 Eu 63 Gd 64 Tb 65 Dy 66 Ho 67 Er 68 Tm 69 Yb 70 Lu 71 2,54 3,58 3,62 2,68 0,85 0 7,94 9,72 10, ,60 9,58 7,56 4,54 0 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА Ln III ( эфф, B )

эфф, B эфф B

Э O2O2 Cl 2 S N2N2 H2H2 Э2O3Э2O3 CeO 2 Pr 6 O 11 Tb 4 O 7 ЭHnЭHn ЭCl 3 Э2S3Э2S3 ЭNЭN ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПРОСТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ С LnC 2 ScC, CeC, Ln 3 C, Ln 3 C 2 Н 2 O (гор) Ln(OH) 3 +H 2 HCl LnCl 3 +H 2

Э2O3Э2O3 H2OH2O HCl H 2 SO 4 HNO 3 Э(OH) 3 ЭСl 3 Э 2 (SO 4 ) 3 Э(NO 3 ) 3 РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ОКСИДОВ 2CeO 2 + 8HCl(конц) = 2CeCl 3 + Cl 2 + 4H 2 O CeO 2 + 2H 2 SO 4 (конц) = Ce(SO 4 ) 2 + 2H 2 O 4CeO 2 + 6H 2 SO 4 (разб) = 2Ce 2 (SO 4 ) 3 + O2 O2 + 6H 2 O

[Sc(H 2 O) 6 ] 3+ + H 2 O [Sc(H 2 O) 5 (OH)] 2+ + H 3 O + [Ln(H 2 O) n ] 3+ + H 2 O [Ln(H 2 O) (n-1) (OH)] 2+ + H 3 O + LnScYLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu pK4,69,110,79,08,07,97,8 7,6 7,5 7,4 7,3

Галогениды

Полигалогениды

Ln(OH) 3 ScYLaLu pПР27,0624,522,4426,00 Sc(OH) 3 + 3OH - = [Sc(OH) 6 ] 3- Sc(OH) 3. nH 2 O + (NH 4 ) 2 CO 3 (NH 4 )[Sc(CO 3 ) 2 ]. 2H 2 O Sc 2 (C 2 O 4 ) 3 + C 2 O 4 2- = 2[Sc(C 2 O 4 ) 2 ] - Ln 2 (C 2 O 4 ) 3. 1OH 2 O t Ln 2 O 3

РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ КОМПЛЕКСАМИ ЛАНТАНОИДОВ И ТИПИЧНЫХ d-ЭЛЕМЕНТОВ Ионы лантаноидов ионы d-элементов ионный радиус пм пм КЧ 6,7,8,9, Связь M-L M(4f)-L cлабое вз-е M(3d)-L сильное вз-е cила связи F - >OH - >H 2 O>NO 3 - >Cl - CN - >NH 3 >H 2 O>OH - >F - Комплексы быстрый обмен медленный обмен в растворе лигандов лигандов

H г, кДж/моль Gd LaLu ЭНТАЛЬПИИ ГИДРАТАЦИИ КАТИОНОВ ЛАНТАНОИДОВ

- ЭДТА - НТА (нитрилотриуксусная к-та) lg Na[La(H 2 O) 3 (ЭДТА)]. 5H 2 O КОНСТАНТЫ ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЛАНТАНОИДОВ

Ln 2 (SO 4 ) 3. M 2 SO 4. nH 2 O Ln=La-Sm Растворимость: плохая Ln=Eu-Dy Растворимость: средняя Ln=Ho-Lu, Y Растворимость: 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). Lu С Ln(отн.) , мин 3)

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

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