ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
109
После разделения лантаноиды восстанавливают до металлов из
оксидов или
хлоридов (конечные продукты переработки природных минералов) с помощью Са, Al,
Mg, Zn или электротока в
неводной среде.
Свойства простых и сложных веществ. Для Ld слева направо наблюдается
уменьшение
орбитального радиуса за счет эффекта f-сжатия (причем наиболее резко
при переходе к Gd и к Lu, имеющих особую электронную конфигурацию атомов – см.
выше). Как результат f-сжатия, в ряду РЗЭ наблюдается следующее:
1).
Увеличение прочности и т.пл. металлов (от 800
0
С у Ce до 1670
0
С у Lu) и
некоторое снижение их восстановительной способности (48,2)Ce/Ce(E
30
−=
+
В, а
25,2)Lu/Lu(E
30
−=
+
В). Исключение (но только в плане физических свойств, т.к.
радиусы ионов
+3
Ld уменьшаются монотонно) составляют )s6f4(Eu
27
и )s6f4(Yb
214
, при
переходе к которым
металлический радиус растет, и как следствие, прочность и т.пл.
падают (?).
2). Снижение основности соединений РЗЭ, в частности,
рост амфотерности
гидроксидов. Так,
3
)OH(Yb и
3
)OH(Lu , как и
4
)OH(Ce , растворяются в щелочах, в то время
как гидроксиды остальных РЗЭ в ст.ок (+3) реагируют с ними лишь при сплавлении.
3).
Уменьшение термостойкости (к дегидратации) и растворимости
гидроксидов (
19
3
10))OH(La(ПР
−
= , а
24
3
10))OH(Lu(ПР
−
= ).
4).
Понижение значения к.ч. элементов в их соединениях от 10÷14 в случае Ce
до 6 у Lu. Причиной этого является уменьшение r, а также снижение числа свободных f-
орбиталей, которые обеспечивают акцепторные свойства Ld при образовании
координационных связей.
По химической активности редкоземельные металлы (РЗМ), имеющие значения
1
I ,
равные всего 5÷7 эВ, уступают лишь ЩМ и ЩЗМ. При об.у. РЗМ реагируют со всеми
галогенами. На воздухе их серебристо-белая поверхность, окисляясь, тускнеет, а выше
200
0
С они сгорают с образованием не только оксидов, но и нитридов. Обладают
пирофорными свойствами (поэтому мишметалл, сплавленный для придания прочности с
железом, используется в качестве кремней в зажигалках)
С водородом РЗМ дают соединения типа гидридов состава:
2
LdH ÷
3
LdH . Вытесняют
водород из кислот (исключение составляют HF и
43
POH – из-за пассивации металла
малорастворимым продуктом реакции). С водой реагируют при небольшом нагревании
(напомним: La – при об.у.). Со щелочами (в силу металличности) не взаимодействуют.
Отметим, что окраска соединений Ld, в основном, определяется
f
f
− -переходом,
энергия которого в свою очередь зависит от
числа неспаренных электронов. Так, у
+3
Pr
конфигурация
2
f
, а у
+3
T
m -
12
f
, что соответствует двум неспаренным электронам; это
обеспечивает их соединениям
зеленую окраску. Конфигурация же
3
f
(
+3
Nd ) и
11
f
(
+3
Eu ) - три неспаренных электрона – красноватую и т.д. Причем вещества,
содержащие Ld с
устойчивой конфигурацией f-подуровня, бесцветны.
На практике достаточно широко начали использовать РЗМ и их соединения
примерно с 60-х годов XX века, а до этого считали их «забытой областью химии».
Применяют РЗМ (неразделенные) в металлургии как легирующий материал. Так,
введение их в чугун придает ему свойства стали, а добавка 0,03% мишметала к плохо
обрабатывающейся хромо-никелевой (нержавеющей) стали
увеличивает ее пластичность
в десятки раз. Причем после термообработки сталь становится сверхтвердой (идет на
изготовление зубных протезов), а также устойчивой к низкой температуре, поэтому
рельсы для БАМа делали из такой стали.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 107
- 108
- 109
- 110
- 111
- …
- следующая ›
- последняя »
