第二十四章内过渡元素

第二十四章内过渡元素 §1 稀土元素的存在与性质十五种镧系元素 ( 用 Ln 表示 )，加上与之性质相似的钪 ( Sc ) 和钇 ( Y )，共十七种元素，称为稀土元素，用 RE 表示。 La Ce Pr NdPmSm Eu 称为铈组稀土或轻稀土鑭铈镨釹鉕钐铕 Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 外加 Y 钆铽镝钬铒铥镱镥钇称为钇组稀土或重稀土区别轻稀土和重稀土的根据是金属的密度，但钇却是由于性质与其它重稀土相近，难于分离，才列为重稀土的。

稀土元素。稀，稀少；土，IIIB 族。 其实，有的稀土元素并不见得 “稀少”，Ce 比 Sn 多；Y，Nd，La 比 Pb 多；极少的 Tm 尚比 Ag 多。含量高的稀土矿物有数十种，其中磷酸盐矿物居多。由于稀土元素半径相近，性质相似，往往以混合矿物形式存在。独居石是最重要的稀土磷酸盐矿物。我国的稀土储量占世界第一位。单质颜色浅，有金属光泽，软，延展性好。化学性质活泼，次于 IA 和 IIA 族元素，比金属铝活泼。 2 La + 6 HCl —— 2 LaCl3 + 3 H2 2 La + 6 H2O —— 2 La (OH)3↓ + 3 H2

稀土的主要氧化数为 + 3，也有 + 2 和 + 4价。 + 4 价的 Ce ( IV ) 具有强氧化性 Ce4+ + e —— Ce3+ = 1.61 V CeO2 + 4 H+ + e —— Ce3+ + 2 H2O = 1.26 V 2 Ce + 3 Cl2—— 2 CeCl3 Ce + O2 —— CeO2 (IV) Sc 稀土元素中，金属活性最强的是 La Y La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 活泼稀土不与碱反应。

如 Ce4+ + Fe2+—— Ce3+ + Fe3+ 2 CeO2 + 8 HCl —— 2 CeCl3 + 4 H2O + Cl2↑ Sm2+，Yb2+在碱性溶液中易被氧化；但 Eu(II) 较稳定，以EuCl2 · 2 H2O 形式稳定存在。 Ln(OH)3 的碱性介于 Ca(OH)2和 Al(OH)3之间，均难溶于水。盐类中弱酸盐一般难溶；强酸盐易溶。 Ln2+与 IIA 的 M2+性质相似，尤其和 Sr2+性质相似。若溶液中有 Ln2+和Sr2+，加入SO42－，在形成 SrSO4沉淀的同时，会得到 Ln 和 Sr 的共同沉淀，得到的晶体为异质同晶。 §2 稀土元素的分离稀土元素性质相似，矿物混生，分离困难。

离子交换法 此法为现在采取的重要方法，将混合稀土离子先交换到阳离子树脂上： RSO3 3 [ R－SO3H ] + Ln3+ ———— RSO3 ——— Ln + 3 H+ RSO3 一般有三种分离方法：重结晶利用化合物溶解度的微小差别，反复重结晶，如 Yb 和 Lu 的分离，要进行 1500 次重结晶。萃取用特定溶剂进行多次的萃取。再用淋洗液淋洗，由于各种稀土离子对树脂和淋洗液的结合力不同，反复交换，反复淋洗，可以将不同的稀土分开。

稀土有许多重要用途：可用于钢铁工业、石油工业、玻璃陶瓷工业、原子能工业、电子电器工业、化工、农业、医学以及现代高新技术等方面 。 §3 锕系元素的认识 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm 锕钍镤铀镎钚镅锔 Bk Cf Es Fm Md No Lr 锫锎锿镄钔锘铹锕系元素全部为放射性元素。 92 号是 U，超铀元素均为人工核反应产物。

致谢 感谢王杏乔教授、阎雁教授和史苏华副教授与我合作顺利地完成本轮次的无机化学教学工作！请允许我代表无机化学教学组的教师对于学习本课程的全体同学给予我们的密切合作表示衷心的感谢！对于电化教学中心参加无机化学视频课程摄制工作的全体人员及其的辛勤劳动致以诚挚的谢意！ 2003 04 19

第二十四章 内过渡元素