镧系和锕系元素概述

1、无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 镧系和锕系元素镧系和锕系元素 主要内容主要内容 主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型 14-1 镧系和锕系元素概述镧系和锕系元素概述 原子序数原子序数 名称名称符号符号 原子序数原子序数 名称名称符号符号 57镧镧La64钆钆Gd 58铈铈Ce65铽铽Tb 59镨镨Pr66镝镝Dy 60钕钕Nd67钬钬Ho 61钷钷Pm68饵饵Er 62钐钐Sm69铥铥Tm 63铕铕Eu70镱镱Yb 14-1 14-1 镧系和锕系元素概述镧系和锕系元素概述 镧系元素简

2、写为镧系元素简写为Ln 14-1-1价层电子构型和氧化数价层电子构型和氧化数 符号符号 价层电子价层电子 构型构型 氧化数氧化数 符号符号 价层电子价层电子 构型构型 氧化数氧化数 La5d16s2+3Gd4f75d16s2+3 Ce4f15d16s2+3、+4Tb4f96s2+3、+4 Pr4f36s2+3、+4Dy4f106s2+3、+4 Nd4f46s2+3Ho4f116s2+3 Pm4f56s2+3Er4f126s2+3 Sm4f66s2+2、+3 Tm4f136s2+2、+3 Eu4f76s2+2、+3 Yb4f146s2+2、+3 14-1-114-1-1价层电子构型和氧化数价层电

3、子构型和氧化数 镧系元素原子的电子层结构最外层和次外层基本镧系元素原子的电子层结构最外层和次外层基本 相同，只是相同，只是4f上电子数不同，因而性质十分相似上电子数不同，因而性质十分相似 氧化数的变化分为两个周期氧化数的变化分为两个周期 LaEu、GdYb 14-1-2原子半径、离子半径和镧原子半径、离子半径和镧 系收缩系收缩 符号符号原子半径原子半径 pm Ln3+半径半径 pm 符号符号 原子半径原子半径 pm Ln3+半径半径 pm La183103.2Gd180.493.8 Ce181.8102Tb17892.3 Pr182.499Dy178.191.2 Nd181.498.3Ho17

4、6.290.1 Pm183.497Er176.189.0 Sm180.495.8Tm177.388 Eu208.494.7Yb193.386.8 14-1-214-1-2原子半径、离子半径和镧系收缩原子半径、离子半径和镧系收缩 210 200 190 180 170 原子半径原子半径/pm 原子序数原子序数 Eu Yb 镧系收缩镧系收缩原子半径原子半径(总趋势总趋势)随原子序随原子序 数的增加而缓慢减小的现象数的增加而缓慢减小的现象 原子半径原子半径 Lu 镧系收缩导致五、六周期同族元素镧系收缩导致五、六周期同族元素(BB后后) ) 性质极为相似性质极为相似( (如如Zr和和Hf、Nb和和Ta

5、、Mo 和和W),),分离困难分离困难 双峰效应双峰效应原子半径在原子半径在Eu、Yb处出现处出现 骤升的现象骤升的现象 210 200 190 180 170 原子半径原子半径/pm 原子序数原子序数 Eu Yb Lu 1750 1550 1350 1150 950 750 熔点熔点/ 原子序数原子序数 Eu Yb 双峰效应双峰效应熔点在熔点在Eu、Yb处出现处出现 骤降的现象骤降的现象 Lu 4200 4000 3800 3600 3400 (I1+I2+I3)/(kJmol-1) 原子序数原子序数 Eu Yb 双峰效应双峰效应第一、二、三电离能在第一、二、三电离能在 Eu、Yb处出现骤升

6、的现象处出现骤升的现象 Lu 105 100 95 90 85 80 75 Ln3+半径半径/pm 原子序数原子序数 离子半径随原子序数的增加而缓慢减小离子半径随原子序数的增加而缓慢减小 离子半径离子半径 14-1-3 金属活泼性金属活泼性 符号符号 I(I1+I2+I3) (kJmol-1) 符号符号 I(I1+I2+I3) (kJmol-1) La3455.4Gd3752 Ce3524Tb3786 Pr3627Dy3898 Nd3694Ho3920 Pm3738Er3930 Sm3871Tm4043.7 Eu4032Yb4193.4 14-1-3 14-1-3 金属活泼性金属活泼性 均为活

7、泼金属，仅次于碱金属，均为活泼金属，仅次于碱金属， 与镁接近与镁接近 在不太高的温度下在不太高的温度下, 可与氧可与氧、硫硫、氯氯、 氮反应，可作脱硫剂、脱氧剂等氮反应，可作脱硫剂、脱氧剂等 可与水、酸反应，应将其保存在可与水、酸反应，应将其保存在 煤油里煤油里 14-1-4 离子的颜色离子的颜色 离子离子 (4fn) 未成对未成对 4f 电子数电子数 颜色颜色未成对未成对 4f 电子数电子数 离子离子 (4fn) La3+(4f0)0无无0 Lu3+(4f14) Ce3+(4f1)1无无1 Yb3+(4f13) Pr3+(4f2)2绿绿2 Tm3+(4f12) Nd3+(4f3)3淡红淡红3 Er3+(4f11) Pm3+(4f4)4粉红淡黄粉红淡黄4 Ho3+(4f10) Sm3+(4f5)5黄黄5 Dy3+(4f9) Eu3+(