《普通化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第18章 f区元素

第18章 f区元素

第18章 f区元素

f区元素 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co N cu zn Ga Ge As Se Br Kr| sYz№bMoe随 Rh Pd Ag Cd In留豳Ⅻ Hf Ta w Re Pt Au 在周期表 101111 国区函画网国画国画国 A Th Palu cm国ml 中的位置 凵C■m画d画圆圃圖Y回 起面园回邮 Pu Am Cm flock 上页下页目录返回

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本章教学要求 1.熟悉镧系元素的电子结构、名称,镧系收缩概 念及其产生的原因和影响; 2.了解镧系元素的存在,制备及用途; 3.重点掌握镧系元素氧化物,氢氧化物的性质; 4.了解镧系元素的分离方法,特别注意溶剂萃取 法及离子交换法的原理; 5.简单了解锕系元素电子结构、名称及与镧系元 素的相似性。 上页下页目录返回

上页 下页 目录 返回 1．熟悉镧系元素的电子结构、名称，镧系收缩概 念及其产生的原因和影响； 5. 简单了解锕系元素电子结构、名称及与镧系元 素的相似性。 4．了解镧系元素的分离方法，特别注意溶剂萃取 法及离子交换法的原理； 3．重点掌握镧系元素氧化物，氢氧化物的性质； 2．了解镧系元素的存在，制备及用途； 本章教学要求

18.1镧系元素 lanthanides 182锕系元素简介 Introduction ofactinides 上页下页目录返回

上页 下页 目录 返回 18.1 镧系元素 Lanthanides 18.2 锕系元素简介 Introduction of actinides

18.1铜系元素 anthanide 18.1.1基本性质概述 Generality of basic properties 18.12重要化合物 Important compounds 18.13镧系元素的相互分离 Interseparation lanthanides 18.1.4存在、提取和应用 Occurrence, abstraction and applications 上页下页目录返回

上页 下页 目录 返回 18.1 镧系元素 Lanthanides 18.1.1 基本性质概述 Generality of basic properties 18.1.2 重要化合物 Important compounds 18.1.3 镧系元素的相互分离 Interseparation lanthanides 18.1.4 存在、提取和应用Occurrence, abstraction and applications

有关区元素定义的争论仍在继 种意见将镧系和锕系分别界定为La之后的14种 元素和Ac之后的14种元素,结果是镧系不包括La而 锕系不包括Ac 另一种意见是镧系应包括La而锕系应包括Ac,各 有15个元素 这都与f电子的填充有关。 国■酬画圆圃■国 园_网A国國园国■MM 上页下页目录返回

上页 下页 目录 返回 一种意见将镧系和锕系分别界定为La 之后的 14 种 元素和Ac 之后的 14 种元素，结果是镧系不包括 La 而 锕系不包括Ac 。 另一种意见是镧系应包括La 而锕系应包括Ac , 各 有 15 个元素。 这都与 f 电子的填充有关。 续

稀士”一别致有趣的名字 Rare earth Rare Earth 稀土的英文是 Rare earth,18世纪得名,“稀”原 指稀贵,“土”是指其氧化物难溶于水的“土”性。 其实稀土元素在地壳中的含量并不稀少,性质也不象土 ,而是一组活泼金属,“稀土”之称只是一种历史的习 惯 根据 IUPAC推荐,把57至71的15个元素称为镧 系元素,用Ln表示,它们再加上21号的Sc和39号的 Y称为稀土元素,用RE表示 页下页目录返回

上页 下页 目录 返回 稀土的英文是 Rare Earth，18 世纪得名， “稀”原 指稀贵， “土” 是指其氧化物难溶于水的 “土” 性。 其实稀土元素在地壳中的含量并不稀少，性质也不象土 ，而是一组活泼金属， “稀土” 之称只是一种历史的习 惯 。 根据 IUPAC 推荐，把 57 至 71 的 15 个元素称为镧 系元素，用Ln 表示 ，它们再加上 21 号的 Sc 和 39 号的 Y 称为稀土元素，用RE 表示 。 “稀土”— 别致有趣的名字 Rare Earth Rare Earth “

18.1.1基本性质概述 1.镧系元素的分组 57La58Ce5Pr60Nd Pm 6ZSm 63Eu 6Gd 6Tb 66Dy 67HoEr69Tm7Yb Lu 镧铈镨钕钷钐铕钆铽镝钬铒铥镱镥 轻稀土组 重稀土组 轻稀土组 中稀土组 重稀土组 另有四分组 La58Ce59pi 63764 d镧铈镨钕 64Gd 65Tb 66Dv 6768镝叮Y钬I铒铥镱镥 上页下页目录返回

上页 下页 目录 返回 1. 镧系元素的分组 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 另有四分组： 57La58Ce59Pr60N d镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho68Er69Tm70Yb71Lu 18.1.1 基本性质概述 轻稀土组 重稀土组 57La58Ce59Pr60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho68Er69Tm70Yb71Lu 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 轻稀土组 中稀土组 重稀土组

2.镧系元素的电子构型和性质 元素Ln电子组态Lm电子组态常见氧化态原子半径/pmLm半径/ pm Ee/ 57La 4f05d16y2 (3) 1877 106.1 -2.38 58Ce 4f54652 4 3),4 1824 103.4 -2.34 59P 3),4 1828 1013 35 60Nd4f46y2 (3),2 182.1 995 2.32 61Pm4f562 (3) 181.0 97.9 m 3),2 180.2 96.4 2.30 63Eu4f76 3),2 204.2 95.0 -1.99 Gd 4f 5d6s2 (3) 180.2 93.8 28 4f8 (3),4 178.2 923 -2.31 4f106 (3),2 177.3 90.8 29 67Ho 4fl 632 3) 176.6 89.4 -2.33 Er 4n126y2 (3 175.7 88.1 2.32 T 3),2 174.6 86.9 70Yb4/456s2 4 3),2 194.0 858 22 7Lu4/45d16s2 44 (3) 173.4 848 2.30 上页下页目录返回

上页 下页 目录 返回 2. 镧系元素的电子构型和性质 元素 Ln电子组态 Ln3+电子组态 常见氧化态 原子半径/pm Ln3+半径 /pm EӨ/V 57La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu 4f 05d 16s 2 4f 15d 16s 2 4f 3 6s 2 4f 4 6s 2 4f 5 6s 2 4f 6 6s 2 4f 7 6s 2 4f 75d 16s 2 4f 9 6s 2 4f 10 6s 2 4f 11 6s 2 4f 12 6s 2 4f 13 6s 2 4f 145d 16s 2 4f 145d 16s 2 4f 0 4f 1 4f 2 4f 3 4f 4 4f 5 4f 6 4f 7 4f 8 4f 9 4f 10 4f 11 4f 12 4f 13 4f 14 (3) (3),4 (3),4 (3),2 (3) (3),2 (3),2 (3) (3),4 (3),2 (3) (3) (3),2 (3),2 (3) 187.7 182.4 182.8 182.1 181.0 180.2 204.2 180.2 178.2 177.3 176.6 175.7 174.6 194.0 173.4 106.1 103.4 101.3 99.5 97.9 96.4 95.0 93.8 92.3 90.8 89.4 88.1 86.9 85.8 84.8 -2.38 -2.34 -2.35 -2.32 -2.29 -2.30 -1.99 -2.28 -2.31 -2.29 -2.33 -2.32 -2.32 -2.22 -2.30

3.氧化态特征 镧系元素全部都能形成稳定的+3氧化态 Pr +3 Ce Nd Pm Gd Dy Ho Er TmLu +2 Ba2+ S In bu Yb La3t(4f",Gd3(4f)和Lu3(4f1)处于稳定结构, 获得+2和+4氧化态是相当困难的;Ce3(4f)和 Tb3+(4f8)失去一个电子即达稳定结构,因而出现+4氧 化态;Eu3+(4f6)和Yb(4413)接受一个电子即达稳定结 构,因而易出现+2氧化态。 上页下页目录返回

上页 下页 目录 返回 3. 氧化态特征 镧系元素全部都能形成稳定的+ 3 氧化态。 La3+ (4f 0 ), Gd3+ (4f 7 ) 和 Lu3+ (4f 14) 处于稳定结构， 获得 +2 和 +4 氧化态是相当困难的； Ce3+ (4f 1 ) 和 Tb3+ (4f 8 ) 失去一个电子即达稳定结构，因而出现 +4 氧 化态；Eu3+ (4f 6 ) 和 Yb3+ (4f 13) 接受一个电子即达稳定结 构，因而易出现+2 氧化态