На головну

лантаніди

Електронна конфігурація атомів сімейства лантанидов може бути виражена загальною формулою 4f2-145s25p65d0-16s2. У них добудовується третій зовні шар при однаковому числі електронів зовнішнього шару (6s2) І у більшості лантанідів предвнешнего (5s25p6). За характером заповнення 4f-підрівня елементи поділяються на підродини. Перші сім елементів (Ce - Gd), у яких згідно з правилом Хунда f-орбіталі заповнюються по одному електрону, утворюють підродина церію. Сім елементів (Tb - Lu), у яких заповнюються f-орбіталі по другому електрону, об'єднуються в підродина тербія. Характер заповнення f-орбіталей зумовлює внутрішню періодичність в зміні властивостей лантанідів і їх з'єднань.

Зміна електронних структур атомів в третьому зовні шарі мало впливає на хімічні властивості елементів, що призводить до схожості лантанидов один з одним. При незначному порушенні один, рідше два 4f-електрони можуть переходити в 5d-стан. Решта 4f-електрони екрановані 5s25p6-Електронна, тому лантаніди виявляють велику схожість з d-елементами III групи - скандієм і найбільше з його аналогами, ітрієм і лантаном. У зв'язку з вищесказаним скандій, ітрій, лантан і все лантаніди утворюють сімейство рідкоземельних елементів - РЗЕ.

Так як валентними в основному є 5d16s2-Електронна, стійка ступінь окислення лантанидов +3. Однак елементи, що примикають до лантану (4f0), Гадоліній (4f7) І Лютецію (4f14) Мають змінні ступеня окислення. Наприклад, для церію (4f26s2) Поряд зі ступенем окислення +3 характерна і ступінь окислення +4, а европий (4f76s2) Може проявляти ступінь окислення +2. Аналогічно для підродини тербія: тербий (4f96s2) І діспрозій (4f106s2) Можуть проявляти ступінь окислення +4, а иттербий (4f146s2) І Туллій (4f136s2) - +2.

За змістом в земній корі лантаніди не поступаються таким елементам, як йод, сурма, мідь, проте вони дуже розсіяні в природі. Елементи сімейства зустрічаються в природі завжди разом, а також з лантаном і ітрієм. Найбільш важливими мінералами є монацит еро4, Бастнезит ЕFСО3, Лопаріт (Na, Ca, Е)2(Ti, Nb, Ta)2О6. Прометій - радіоактивний елемент, в земній корі практично не зустрічається, його отримують штучним шляхом.

У вигляді простих речовин лантаніди - тугоплавкі сріблясто-білі (Pr і Nd злегка жовтуватого кольору) метали. Температури плавлення змінюється в інтервалі від 804 ° С для церію - до 1675 ° С для лютецію. Всі метали мають відносно невисоку твердість, ковкі, по електропровідності схожі на ртуть.

Внаслідок великої близькості властивостей лантанідів їх поділ - важке завдання хімічної технології. В даний час РЗЕ поділяють за допомогою іонообмінних смол, і екстракцією їх з'єднань органічними розчинниками. У вигляді металів їх отримують відновленням хлоридів або фторидів кальцієм.

Рідкоземельні елементи застосовують у металургії як легуючі добавки для поліпшення механічних властивостей сплавів. З'єднання лантанидов використовують в якості каталізаторів в органічних і неорганічних синтезах, як матеріали в радіо- і електротехніці, в атомній енергетиці. Здатність лантанидов поглинати гази використовується в вакуумній техніці.

Хімічні властивості. За хімічної активності лантаніди поступаються тільки лужним і лужноземельних металів. Компактні метали стійкі на сухому повітрі, на вологому повітрі швидко тьмяніють. При нагріванні до 200-400 ° С метали спалахують і згоряють з утворенням оксидів і нітридів. Церій в порошкоподібному стані пірофорен, це властивість церію і ряду інших металів використовують для отримання пірофорних сплавів, з яких роблять "кремінь" для запальничок, трасуючі кулі.

Лантаніди взаємодіють з галогенами, при нагріванні з азотом, вуглецем, сіркою, кремнієм, фосфором і воднем. Завдяки високій температурі плавлення оксидів, сульфідів, нітридів і карбідів ці сполуки використовують для виготовлення вогнетривкої кераміки. Крім того з'єднання лантанидов використовують для виготовлення спеціальних стекол.

Перебуваючи в ряду активності далеко перед воднем, лантаніди окислюються водою, особливо гарячою, виділяючи водень. Активно взаємодіють з кислотами, крім плавикової і фосфорної кислот, так як покриваються в їх розчинах захисними плівками нерозчинних солей.

2Ln + 6H2O = 2Ln (OH)3 + 3H2; 2Ln + 6H+ = 2Ln3+ + 3H2

 



Попередня   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   Наступна

сполуки нікелю | платинові метали | З'єднання рутенію і осмію | Сполуки родію та іридію | Елементи IB-підгрупи (підгрупи міді) | сполуки міді | з'єднання срібла | з'єднання золота | Елементи IIB-підгрупи (підгрупа цинку) | З'єднання цинку і кадмію |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати