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文档简介
镧(lan): Lanthanum,元素符号La,原子序数57,原子量,138.9055,同位素镧139和放射性镧138。第六周期,第三B族,氧化钛主要是+3,密度6.7,熔点920.0,沸点3469.0,外围电子排布:5d16s2,核外电子排布:2,8,18,18,9,2。 电子层:K-L-M-N-O-P 外围电子层排布:5d1 6s2 晶体结构:晶胞为六方晶胞。 晶胞参数: a=377.2pm,b=377.2pm,c = 1214.4pm,=90,= 90,= 120金属镧银白色的软金属,有延展性。化学性质活泼。易溶于稀酸。在空气中易氧化;加热能燃烧,生成氧化物和氮化物。在氢气中加热生成氢化物,在热水中反应强烈并放出氢气。镧存在于独居石沙和氟碳铈镧矿中。易溶于稀酸。镧为可锻压、可延展的银白色金属,质软可用刀切开;熔点921C,沸点3457C,密度6.174克/厘米;。镧化学性质活泼,在干燥空气中迅速变暗,在冷水中缓慢腐蚀,热水中加快;镧可直接与碳、氮、硼、硒、硅、磷、硫、卤素等反应;镧的化合物呈反磁性。高纯氧化镧可用于制造精密透镜;镧镍合金可做储氢材料,六硼化镧广泛用作大功率电子发射阴极。来源镧的制备一般由水合氯化镧经脱水后,用金属钙还原,或由无水氯化镧经熔融后电解而制得。 在潮湿空气中迅速失去光泽,生成无色化合物,它存在于稀土矿中,通常把它归在稀土族内,是混合稀土的一种主要成分。镧系元素镧系元素:lanthanide element,周期系B族中原子序数为 5771的15种化学元素的统称。包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥,它们都是稀土元素的成员。镧系元素通常是银白色有光泽的金属,比较软,有延展性并具有顺磁性。镧系元素的化学性质比较活泼。新切开的有光泽的金属在空气中迅速变暗,表面形成一层氧化膜,它并不紧密,会被进一步氧化,金属加热至200400生成氧化物。金属与冷水缓慢作用,与热水反应剧烈,产生氢气,溶于酸,不溶于碱。金属在200以上在卤素中剧烈燃烧,在1000以上生成氮化物,在室温时缓慢吸收氢,300时迅速生成氢化物。镧系元素是比铝还要活泼的强还原剂,在150180着火。镧系元素最外层(6S)的电子数不变,都是2。而镧原子核有57个电荷,从镧到镥,核电荷增至71个,使原子半径和离子半径逐渐收缩,这种现象称为镧系收缩。由于镧系收缩,这15种元素的化合物的性质很相似,氧化物和氢氧化物在水中溶解度较小、碱性较强,氯化物、硝酸盐、硫酸盐易溶于水,草酸盐、氟化物、碳酸盐、磷酸盐难溶于水。铈(shi):Cerium,元素符号Ce,原子序数58,原子量140.116。有四种同位素136、138、140和142。电子层:K-L-M-N-O-P, 外围电子层排布:4f15d16s2,晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。晶胞参数: a=362pm,b=362pm,c =599pm,=90,= 90,= 120主要的氧化钛是+3,还有+4。熔点为 799,沸点为3426,密度为8.240 g/cm3()(25 )。灰色活泼的金属,是镧系金属中自然丰度最高的一种,性质活泼。在空气中失去光泽,加热时燃烧,与热水迅速反应,溶于酸。用于制造打火石、陶瓷和合金等。铈是除铕外稀土元素中最活泼的。铈在室温下很容易氧化;在冷水中缓慢反应,在热水中反应加快;大多数铈盐及其溶液为橙红色到橙黄色,具有反磁性和强氧化性。二氧化铈用于抛光精密玻璃制品,也可做玻璃去色剂和用于生产有色玻璃,硝酸铈用于制造白炽灯罩。元素来源铈主要存在独居石和氟碳铈矿中,也存在于铀、钍、钚的裂变产物中。常由氧化铈用镁粉还原,或由电解熔融的氯化铈而制得。镨(pu): praseodymium,元素符号Pr,原子序数59,原子量140.90765。天然稳定同位素只有141。电子层:K-L-M-N-O-P,外围电子层排布:4f25d16s2,晶体结构:晶胞为六方晶胞。晶胞参数: a=367.25pm,b=367.25pm,c =1183.54pm,=90,= 90,= 120。镨是一种银白色微带黄色、中等柔软的金属元素,是镧系元素,在空气中抗腐蚀能力比镧、铈、钕和铕都要强,但暴露在空气中会产生一层易碎的黑色氧化物,所以纯镨必须在矿物油或密封塑料中保存。镨的熔点931C,沸点3512C,密度6.773克/厘米;。镨通常以三价氧化态存在,也以4价形式存在。三氧化二镨可用于制造优良的高温陶瓷材料,也用于制造绿色的镨玻璃;镨在石油化工方面可用作催化剂。镨的离子形态为黄绿色。铷(ru): neodymium,元素符号Nd,原子序数60,主要存在于独居石和氟碳铈矿中。自然界存在7种钕的同位素:钕142、143、144、145、146、148、150,其中钕142含量最高。钷(po):promethium,元素符号Pm,原子序数61。元素用途: 主要用于示踪的研究。用来制造核能电池;如同笔尖大小的原子电池,可用于导弹仪器、手表和收音机的电源,是掺入硫化锌的夜光粉原料。 元素辅助资料: 钷是继锝之后,人工制得的第二个化学元素。在天然矿物中寻找61号元素的工作,花费了科学家们不少的时间和精力,但最后都无功而返。后来在“同位素统计规则”的指导下,科学家们放弃了从天然矿石中寻找,而走向核反应的产物中。钐(shan):samarium,元素符号Sm,原子序数62,原子量150.36。主要氧化态是+3,还有+2。晶体结构:晶胞为三斜晶胞。元素描述:银白色金属,似铁一样硬。在空气中很快变暗,加热到150即着火,燃烧生成氧化物。天然存在的同位素有144Sm、147Sm150Sm、152Sm和154Sm。具有放射性。元素来源:用离子交换法从其他稀土元素中分离制得,也可由氧化钐用钡或镧还原制得。元素用途:用于电子和陶瓷工业。钐容易磁化却很难退磁,这意味着将来在固态元件和超导技术中将会有重要的应用。特性:稀土金属的光泽介于银和铁之间。杂质含量氧化钐对它们的性质影响很大,因而载于文献中物理性质常有明显差异。镧在6K时是超导体。大多数稀土金属呈现顺磁性,钆在0时比铁具有更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性。镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钆的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性,以钐和意为最好。除镱外,钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。稀土金属的化学活性很强。当和氧作用时,生成稳定性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金属)。铈、镨、铽还生成CeO2、Pr6O11、TbO2型氧化物。 它们的标准生成热和标准自由焓负值比钙、铝、镁氧化物的值还大。稀土氧化物的熔点在2000以上,铕的原子半径最大,性质最活泼,在室温下暴露于空气中立即失去光泽,很快氧化成粉末。镧、铈、镨、钕也易于氧化,在表面生成氧化物薄膜。金属钇、钆、镥的抗腐蚀性强,能较长时间地保持其金属光泽。稀土金属能以不同速率与水反应。铕与冷水剧烈反应释放出氢。铈组稀土金属在室温下与水反应缓慢,温度增高则反应加快。钇组稀土金属则较为稳定。稀土金属在高温下与卤素反应生成+2、+3、+4价的卤化物。无水卤化物吸水性很强,很容易水解生成ROX(X表示卤素)型卤氧化合物。稀土金属还能和硼、碳、硫、氢、氮反应生成相应的化合物。铕(you):Europium,元素符号Eu。原子序数63。银白色。用作彩色电视机的荧光粉,在激光材料及原子能工业中有重要的应用。铕为铁灰色金属,熔点822C,沸点1597C,密度5.2434克/厘米3;铈稀土元素中密度最小、最软和最易挥发的元素。铕为稀土元素中最活泼的金属:室温下,铕在空气中立即失去金属光泽,很快被氧化成粉末;与冷水剧烈反应生成氢气;铕能与硼、碳、硫、磷、氢、氮等反应。铕广泛用于制造反应堆控制材料和中子防护材料。钆(ga):gadolinium,元素符号Gd,原子序数64,原子量157.25。氧化态主要为+2和+3。晶体结构:晶胞为六方晶胞。晶胞参数: a=363.6pm,b=363.6pm,c =578.26pm,=90,= 90,= 120。钆为银白色金属,有延展性,熔点1313C,沸点3266C,密度7.9004克/厘米3;。钆在室温下有磁性。钆在干燥空气中比较稳定,在湿空气中失去光泽;能与水缓慢反应;溶于酸形成相应的盐。钆有最高的热中子俘获面,可用作反应堆控制材料和防护材料;用钆盐经磁化制冷可获得接近绝对零度的超低温。应用:钆的重要性质是7个轨道上每个轨道有一个电子,是稀土元素中最大数的不成对电子。依存这个不成对电子的磁力矩最大,可以期待这个特性能够被有效利用。铽(te):terbium,元素符号Tb,原子序数65。氧化态主要是+3,还有+4。晶体结构:晶胞为六方晶胞。晶胞参数: a=360.1pm,b=360.1pm,c =569.36pm,=90,= 90,= 120。元素描述:银灰色金属。高温下易被空气所腐蚀;室温下腐蚀极慢。溶于酸,盐类无色。氧化物Tb4O7是棕色。无色结晶的粉末,有毒。它的化合物可做杀虫剂,亦用来治疗皮肤病。磁偏斜:材料在磁化方向上伸缩,即尺寸的改变叫磁偏斜,又叫做磁歪。铽-铁,铽-镝-铁具有大的磁偏斜效果,用于计算机打印机的打印头及精密加工设备。这个秘密在于铽的平坦的4f电子云的形状,并且在加了磁场后,为了让电子运动,依靠与其有对应关系的周围原子的运动。 激活剂:荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂,如铽激活的磷酸盐基质、铽激活的硅酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质,在激发状态下均发出绿色光。镝(di):dysprosium,元素符号Dy,原子序数66,原子量162.5。氧化态主要是+3,其它+2,+4。晶胞为六方晶胞。晶胞参数: a=359.3pm,b=359.3pm,c =565.37pm,=90,= 90,= 120。镝为银白色金属,质软可用刀切开;熔点1412C,沸点2562C,密度8.55克/厘米3;;在接近绝对零度是有超导性。镝在空气中相当稳定,高温下易被空气和水氧化,生成三氧化二镝。镝主要用于制造新型照明光源镝灯;镝可作反应堆的控制材料;镝化合物在炼油工业中可作催化剂。元素来源:可由氟化镝用钙还原而制得。通常与铒、钬以及其他稀土元素共存于独居石砂等矿物中。独居石砂含稀土元素的质量分数一般达50%元素的主要性质:银白色稀土金属。坚硬,性质活泼。易被氧气氧化,与水反应迅速,溶于酸。用于制作磁铁的合金、红外发生器材、激光材料及原子能工业。镝的最主要用途是: (1)作为钕铁硼系永磁体的添加剂使用,在这种磁体中添加23%左右的镝,可提高其矫顽力,过去镝的需求量不大,但随着钕铁硼磁体需求的增加,它成为必要的添加元素,品位必须在9599。9%左右,需求也在迅速增加。 (2)镝用作荧光粉激活剂,三价镝是一种有前途的单发光中心三基色发光材料的激活离子,它主要由两个发射带组成,一为黄光发射,另一为蓝光发射,掺镝的发光材料可作为三基色荧光粉。 (3)镝是制备大磁致伸缩合金铽镝铁(Terfenol)合金的必要的金属原料,能使一些机械运动的精密活动得以实现。 (4)镝金属可用做磁光存贮材料,具有较高的记录速度和读数敏感度。 (5)用于镝灯的制备,在镝灯中采用的工作物质是碘化镝,这种灯具有亮度大、颜色好、色温高、体积小、电弧稳定等优点,已用于电影、印刷等照明光源。 (6)由于镝元素具有中子俘获截面积大的特性,在原子能工业中用来测定中子能谱或做中子吸收剂。 (7)Dy3Al5O12还可用作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展,镝的应用领域将会不断的拓展和延伸。钬(huo):holmium,元素符号Ho,原子序数67,原子量164.9。主要氧化态是+3。钬为银白色金属,质较软,有延展性;熔点1474C,沸点2695C,密度8.7947克/厘米3;。钬在干燥空气中稳定,高温时很快氧化;氧化钬是已知顺磁性最强的物质。获得化合物可做新型铁磁材料的添加剂;碘化钬用于制造金属卤素灯钬灯。性质与稳定性:常温下在干燥空气中稳定,在潮湿空气中和高温下易被氧化。避免与空气、氧化物、酸、卤素、潮湿的水分接触,和水接触时释放可燃性气体;溶于无机酸。在室温下干燥空气中稳定,但在潮湿空气中和高于室温时迅速氧化。化学性质活泼。使水缓慢分解。几乎与各种非金属元素可以化合。存在于硅铍钇矿、独居石和其他的稀土矿物中。用于制作磁性合金材料。铒(er):erbium,元素符号Er,原子序数68,原子量167.26。主要氧化态是+3。铒为银白色金属;熔点1529C,沸点2863C,密度9.006克/厘米3;铒在低温下是反铁磁性的,在接近绝对零度时为强铁磁性,并为超导体。铒在室温下缓慢被空气和水氧化,氧化铒为玫瑰红色。铒可用作反应堆控制材料;铒也可作某些荧光材料的激活剂。第一电离能6.10电子伏特。与钬、镝的化学性质和物理性质几乎完全相同。银灰色金属,质软,不溶于水,溶于酸。盐类和氧化物呈粉红至红色。铒的同位素有:162Er、164Er、166Er、167Er、168Er、170Er。元素来源:存在于火成岩中,可由电解熔融氯化铒ErCl3而制得,与其他密度较大的稀土元素共存于磷钇矿和黑稀金矿中。 元素用途:它得氧化物Er2O3为玫瑰红色,用来制造陶器得釉彩。陶瓷业中使用氧化铒产生一种粉红色的釉质。铒在核工业中也有一些应用,还能作为其他金属的合金成分。例如钒中掺入铒能够增强其延展性。铥(diu):Thulium,元素符号Tm,原子序数69,原子量168.9。氧化态主要是+3。晶胞为六方晶胞。晶胞参数: a=353.75pm,b=353.75pm,c =555.46pm,=90,= 90,= 120。铥为银白色金属,
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