Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Топ:
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Оснащения врачебно-сестринской бригады.
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Интересное:
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Дисциплины:
2017-12-12 | 317 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Ограниченная возможность возбуждения 4 f - электронов определяет сходство химических свойств лантаноидов в
магнитных моментов и окраски лантаноидов в одинаковых степенях окисления. Основные изменения в свойствах лантаноидов обусловлены f - сжатием, то есть уменьшением эффективных радиусов атомов и ионов с увеличением порядкового номера.
В свободном состоянии лантаноиды – весьма активные металлы. В ряду напряжений они находятся значительно левее водорода (электродные потенциалы лантаноидов составляют около –2,4 В). Поэтому все лантаноиды взаимодействуют с водой с выделением водорода:
2Э + 6Н2О = 2Э(ОН)3 + 3Н2.
Соединения лантаноидов со степенью окисления IV проявляют окислительные свойства (Се, Tb):
2Се(ОН)4 + 8НСl = 2CeCl3 + Cl2 + 8H2O,
а соединения со степенью окисления II – (Eu, Sm, Yb) – восстановительные, причем окисляются даже водой:
2SmCl2 + 2H2O = 2SmOHCl2 + H2.
Лантаноиды легко взаимодействуют со многими элементами периодической системы: в кислороде и азоте сгорают при 200 – 4000С с образованием Э2О3 и ЭN. Церий в порошкообразном состоянии легко воспламеняется на воздухе, поэтому его используют при изготовлении кремней для зажигалок. Лантаноиды взаимодействуют с галогенами, серой, углеродом, кремнием и фосфором. Химическая активность элементов в ряду Ce – Lu несколько уменьшается из-за уменьшения их радиусов. С водородом лантаноиды образуют солеобразные гидриды ЭН2 и ЭН3, которые по свойствам более близки к гидридам щелочноземельных металлов, чем к гидридам d - элементов. С кислородом все лантаноиды образуют оксиды типа Э2О3, являющиеся химически и термически устойчивыми; так La2О3 плавится при температуре 20000С, а СеО2 – около 25000С. Самарий, европий и иттербий, кроме оксидов Э2О3, образует также монооксиды EuO, SmO, YbO. Церий легко образует оксид CeO2.
|
Оксиды лантаноидов в воде нерастворимы, но энергично ее присоединяют с образованием гидроксидов:
б – бесцветный, к – красноватый, ж – желтый, р – розовый, з – зеленый
Рис.11.3. Вторичная периодичность металлических
радиусов, температур плавления, степеней окисления,
магнитных моментов и окраски лантаноидов.
Э2О3 + 3Н2О = 2Э(ОН)3.
Гидроксиды лантаноидов по силе уступают лишь гидроксидам щелочноземельных металлов. Лантаноидное сжатие приводит к уменьшению ионности связи Э–ОН и падению основности по ряду Се(ОН)3 – Lu(ОН)3.
Лантаноиды используют в металлургии для легирования сталей, что повышает прочность, жаростойкость и коррозийную устойчивость последних. Такие стали применяют для изготовления деталей сверхзвуковых самолетов и оболочек искусственных спутников Земли.
Добавление оксида лантана в стекла повышает их показатель преломления (так называемая лантаноидная оптика). Радиационно-оптическую устойчивость стекол повышает СеО2. Стекла с неодимом используются в оптических квантовых генераторах. Оксиды гадолиния, самария и европия входят в состав защитных керамических покрытий от тепловых нейтронов в ядерных реакторах. Соединения лантаноидов используются в качестве катализаторов. Способность их соединяться с атмосферными газами используется для создания высокого вакуума.
Актиноиды
Актиноиды (Th – Lr) во многих отношениях сходны с лантаноидами: порядок заполнения 5 f - уровней примерно такой же, как и 4 f - уровней (табл. 11.4). Хотя тяжелые актиноиды изучены мало, имеющиеся данные говорят о том, что в их ряду так же наблюдается явление f - сжатия (ионные радиусы М3+ уменьшаются в ряду Th–Lr от 0,108 до 0,098 нм).
Отличия актиноидов и лантаноидов обусловлены тем, что у актиноидов энергетические уровни 5 f и 6 d стабилизируются по мере возрастания атомного номера несколько иным способом, чем у лантаноидов: у легких актиноидов более устойчивы 6 d - орбитали, а у тяжелых – 5 f (рис. 11.4).
|
Таблица 11.4
Элемент | Электронная конфигурация | Степень окисления |
Торий Th | 5 f 27 s 2 | (III), IV |
Протактиний Pa | 5 f 37 s 2 | (III), IV, V |
Уран U | 5 f 47 s 2 | III, IV, V, YI |
Нептуний Np | 5 f 57 s 2 | III, IV, V, VI, VII |
Плутоний Pu | 5 f 67 s 2 | III, IV, V, VI, VII |
Америций Am | 5 f 77 s 2 | III, IV, V, VI |
Кюрий Cm | 5 f 76 d 17 s 2 | III, IV |
Берклий Bk | 5 f 97 s 2 | III, IV |
Калифорний Cf | 5 f 107 s 2 | II, III |
Эйнштейний Es | 5 f 117 s 2 | II, III |
Фермий Fm | 5 f 127 s 2 | II, III |
Менделеевий Md | 5 f 137 s 2 | II, III |
Нобелий No | 5 f 147 s 2 | II, III |
Лоуренсий Lr | 5 f 146 d 17 s 2 | III |
Для элементов подсемейства тория (Th – Cm) энергия 5 f - и 6 d - подуровней примерно одинакова. Последнее затрудняет однозначное определение электронной конфигурации элемента. Так для Np одинаково вероятны и 5 f 46 d 17 s 2 и 5f56 d 07 s 2 электронные состояния.
Этим объясняются различия в химии актиноидов и лантаноидов. У элементов с атомными номерами 90 – 95 (Тh – Am) электронные переходы происходят легко. Эти элементы поливалентны и в этом подобны d - элементам. Более того, для них степень окисления III вообще мало характерна. Получен семивалентный нептуний; уран легко может быть переведен в шестивалентное состояние, протактиний проявляет степень окисления пять, а для тория трудно получить соединение, где бы он имел степень окисления ниже четырех.
Рис. 11.4. Качественное представление об энергии связи 5 f- и 6d- электронов у 5 f- элементов (по Сиборгу)
Однако по мере заполнения 5 f - уровней электронные конфигурации атомов стабилизируются, переход 5 f -электронов в 6 d - состояние становится все более затрудненным. Поэтому элементы Bk – Lr ведут себя как типичные f ‑ элементы и по свойствам близки к лантаноидам. Для них основной степенью окисления является III.
|
|
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!