Đang tải... (xem toàn văn)
Các nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹ
CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NHÓM NHẸ 1 MỤC LỤC 1. Giới thiệu chung. 2. Tính chất vật lí. 3. Tính chất hóa học. 4. Ứng dụng. 5. Điều chế. 6. Tài liệu tham khảo. 2 1. Giới thiệu chung Đất hiếm gồm 17 nguyên tố , trong đó nhóm lantanit được chia thành hai nhóm là nhóm nguyên tố đất hiếm nhẹ và nhóm nguyên tố đất hiếm nặng. - Nhóm nguyên tố đất hiếm nhẹ: La, Ce, Pr,Nd, Sm, Pm, Eu, Gd. - Nhóm nguyên tố đất hiếm nặng: Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu. 3 2. Tính chất vật lý Các nguyên tố đất hiếm ở dạng đơn chất đều là những kim loại sáng màu, khó nóng chảy, khó sôi và mềm…. 4 Nguyên tố STT nguyên tử Bán kính nguyên tử (A0 ) Nhiệt độ nòng chảy (0 C) Nhiệt độ sôi (0 C) Tỷ khối (g/cm3 ) La 57 1.877 920 3455 6.146 Ce 58 1.825 799 3424 6.77 Pr 59 1.828 931 3510 6.773 Nd 60 1.821 1016 3066 7.00 Pm 61 1.802 1042 3000 7.264 Sm 62 1.800 1072 1790 7.536 Eu 63 2.042 822 1596 5.24 Gd 64 1.082 1314 3264 7.89 5 3. Tính chất hóa học 3.1 Cấu hình electron: Cấu hình electron chung của các nguyên tố đất hiếm: 1s2 2s22p6 3s23d10 4s24p64fm 5s25p65dn 6s2 hay [Xe] 4fm5dn6s2 với (m : 2 ¸ 14, n : 0 hoặc 1) La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd 4f0 4f1 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 6 • Qua cấu hình electron ta nhận thấy các nguyên tố này chỉ khác nhau về số electron ở phân lớp f, phân lớp này nằm sâu bên trong nguyên tử hoặc ion nên ít ảnh hưởng tới tính chất của nguyên tử hoặc ion do đó tính chất hóa học của chúng giống nhau. • Các nguyên tố đất hiếm đều là những kim loại hoạt động (chỉ kém kiềm và kiềm thổ) và chúng thuộc nhóm IIIB trên bảng tuần hoàn. 7 • Nguyên tố La, Gd có 1 điện tử nằm trên lớp 5d nên có cấu hình 5d16s2 • Với các nguyên tố còn lại có sự xuất hiện cấu hình điện tử ở trạng thái kích thích 5d16s2 do 1 điện tử ở phân mức 4f chuyển lên phân mức 5d. Do đó số oxi hóa đặc trưng cho các nguyên tố đất hiếm là +3 . Ngoài ra, nguyên tố Ce,Nd còn có mức oxi hóa khác như +2, +4 8 3.2 Tính chất hóa học: - Có tính khử mạnh: • Để trong không khí ẩm bị mờ đục nhanh chóng vì: Ln + 3H2O = Ln(OH)3 + 3/2H2 Ln(OH)3 + CO2 = Ln(OH)CO3 + H2O • Tác dụng với halogen ở nhiệt độ thường, với 1 số phi kim ở nhiệt độ cao: 2Ln + 3X2 = 2LnX3 (X: Halogen) 2Ln + 3S = Ln2S3 (t0 = 5000C - 8000C ) 9 • Tác dụng chậm với nước nguội, nhanh với nước nóng và giải phóng hidro: Ln + 3H2O = Ln(OH)3 + 3/2H2 • Tác dụng với các axit vô cơ HCl, H2SO4 tùy từng loại axit mà mức độ tác dụng khác nhau (trừ HF, H3PO4). 2Ln + 6HCl = 2LnCl3 + 3H2 • Không tan trong kim loại kiềm kể cả ở nhiệt độ cao. • Có khả năng tạo phức với nhiều loại phối tử. 10 [...]... của nguyên tố đất hiếm: Hợp chất Điều chế Đặc điểm Muối clorua LnCl3 - Là muối ở dạng tinh thể cấu Được điều chế từ nguyên tố hoặc từ oxit tạo ion khi kết tinh từ dung tác dụng với axit, dịch tạo thành muối ngậm CCl4 hay Cl2 + C nước (400-600oC): 2Ln2O3 + 3CCl4 = 4LnCl3 +3CO2 Ln2O3 +3C +3Cl2 = 2LnCl3 +3CO Muối sunphat Ln2(SO4)3 Điều chế bằng cách hòa tan oxit, hidroxit, hay cabonat của kim loại đất hiếm. .. của nguyên tố đất hiếm: Hợp chất Điều chế Đặc điểm Oxit Ln2O3 Nung nóng các hidroxit hay các muối cacbonat tương ứng trong không khí Hợp chất bền , khó nóng chảy - Tác dụng được với HCl H2SO4 … Hidroxit Ln(OH)3 Dd muối RE+3 tác dụng - Là những chất kết tủa ít tan với NH3 hay kiềm trong nước, thể hiện tính bazo yếu - Tan được trong các dung dịch axit vô cơ, muối amoni - Không tan trong nước ,trong các. .. thời được sử dụng như là lớp sơn phát quang chính cho đồng hồ Nguyên nhân: - các nguyên tố đất hiếm có tác dụng loại trừ S, O,H,N2 trong gang thép - thay đổi hình thái tạp chất phi kim từ dạng sợi biến thành dạng hạt nhỏ hơn và phân tán Giảm ảnh hưởng xấu đến tính chất của gang thép Ăc quy Ni-MH có nhiều ưu thế nổi trội như dung lượng lớn, tốc độ phóng nạp cao, giá thành hợp lý và đặc biệt không gây... các muối La • Lantan florua được sử dụng để trong sợi quang học để tăng tốc độ truyền dữ liệu • lanthanum nickel-metal hydride (NiMH) pin sạc Những loại pin được sử dụng cho các công cụ điện, đồ chơi, máy tính xách tay, điện thoại, và máy ảnh • lanthanum carbonate để giảm tảo phát triển và độ pH cân bằng ở hồ, bể bơi, giảm nông độ phốt phát ở trong máu ở những bệnh nhân bệnh thận Ce xeri trộn với các. .. hay axits yếu của các muối Ln Ngoài ra còn một số muối khác như muối florua, muối cacbonat, muối photphat… .các muối này đều không tan 4 Ứng dụng 4.1 Ứng dụng của kim loại Ce thêm vào nhôm, magiê, gang, thép, và siêu hợp kim để tăng độ cứng Nd Kết hợp với Fe, B tạo ra nam châm dùng trong tuabin gió Kết hợp với 1 số kim loại khác để tạo tia laze Sm Kết hợp với Co tạo nam châm dùng trong các thiết bị điện... có khả năng tạo thành sunphat kép với muối sunphat kim loại kiềm hay amoni Hợp chất Điều chế Đặc điểm Nitrat Hòa tan các oxit (Ln(NO3)3 hay hdroxit tương nH2O ) ứng trong HNO3 - Dễ tan trong nước, khi kết tinh từ dung dịch thì chúng thường ngậm nước - Có khả năng tạo thành muối kép với các nitrat của kim loại kiềm hoặc amoni theo kiểu Ln(NO3)3.2MNO3 với M là amoni hoặc kim loại kiềm - ở nhiệt độ cao... bằng ở hồ, bể bơi, giảm nông độ phốt phát ở trong máu ở những bệnh nhân bệnh thận Ce xeri trộn với các yếu tố khác cung cấp cho bóng đèn huỳnh quang compact phần màu xanh lá cây của phổ ánh sáng • xeri oxalat dùng trong y tế để điều trị say sóng Nd dùng như là chất tạo màu cho men thủy tinh Sm Các tinh thể SmF2 để sử dụng trong laser SmI2 được dùng làm tác nhân hóa học trong tổng hợp hữu cơ Pm Clorua... để điều trị các thương tổn nghiêm trọng gắn liền với ung thư lan truyền tới xương Pm Làm chất phát quang Eu Europium hấp thụ neutron trong lò phản ứng hạt nhân kiểm soát quá trình phân hạch, chất kích thích cho một số loại thủy tinh để làm laser Gd Gadolinium-157 được sử dụng trong thanh điều khiển lò phản ứng hạt nhân để kiểm soát quá trình phân hạch 4.2 Ứng dụng của oxit: La Chế tạo các loaij kính... tạo các loaij kính quang học: kính hấp thụ tia hồng ngoại, thấu kính cho camera, kính thiên văn Ce xeri oxit được sử dụng để đánh bóng thủy tinh, kim loại, đá quý , mặt phẳng tiêu cự, bóng bán dẫn, và các thành phần điện tử khác xeri oxit được thêm vào trong quá trình sản xuất thủy tinh Pr Dùng trong kính hàn để bảo vệ mắt khỏi tia cực tím, chất xúc tác trong sản xuất nhựa., làm bột màu Nd chất xúc . trong đó nhóm lantanit được chia thành hai nhóm là nhóm nguyên tố đất hiếm nhẹ và nhóm nguyên tố đất hiếm nặng. - Nhóm nguyên tố đất hiếm nhẹ: La, Ce, Pr,Nd, Sm, Pm, Eu, Gd. - Nhóm nguyên. CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NHÓM NHẸ 1 MỤC LỤC 1. Giới thiệu chung. 2. Tính chất vật lí. 3. Tính chất hóa học. 4. Ứng dụng. 5 Các nguyên tố đất hiếm đều là những kim loại hoạt động (chỉ kém kiềm và kiềm thổ) và chúng thuộc nhóm IIIB trên bảng tuần hoàn. 7 • Nguyên tố La, Gd có 1 điện tử nằm trên lớp 5d nên có cấu hình