高校无机化学镧系和锕系元素概述(天津大学第四版)讲义

1、第十四章第十四章 过渡元素过渡元素(二二)第三节第三节 镧系和锕系元素概述镧系和锕系元素概述第十四章第十四章 过渡元素过渡元素(二二)14.3 镧系和锕系元素概述镧系和锕系元素概述原子序数原子序数 名称名称符号符号 原子序数原子序数 名称名称符号符号57镧镧La64钆钆Gd58铈铈Ce65铽铽Tb59镨镨Pr66镝镝Dy60钕钕Nd67钬钬Ho61钷钷Pm68饵饵Er62钐钐Sm69铥铥Tm63铕铕Eu70镱镱Yb镧系元素简写为镧系元素简写为Ln14.3.1价层电子构型和氧化数价层电子构型和氧化数符号符号 价层电子价层电子构型构型氧化数氧化数 符号符号 价层电子价层电子构型构型氧化数氧化数La

2、5d16s2+3Gd4f75d16s2+3Ce4f15d16s2+3、+4Tb4f96s2+3、+4Pr4f36s2+3、+4Dy4f106s2+3、+4Nd4f46s2+3Ho4f116s2+3Pm4f56s2+3Er4f126s2+3Sm4f66s2+2、+3 Tm4f136s2+2、+3Eu4f76s2+2、+3 Yb4f146s2+2、+3镧系元素的电子层结构最外层和次外层基本相同，镧系元素的电子层结构最外层和次外层基本相同，只是只是4f上电子数不同，因而性质十分相似上电子数不同，因而性质十分相似氧化数的变化分为两个周期氧化数的变化分为两个周期 LaGd、GdLu14.3.2原子半径、

3、离子半径和镧系收缩原子半径、离子半径和镧系收缩符号符号原子半径原子半径pmLn3+半径半径pm符号符号 原子半径原子半径pmLn3+半径半径pmLa183103.2Gd180.493.8Ce181.8102Tb17892.3Pr182.499Dy178.191.2Nd181.498.3Ho176.290.1Pm183.497Er176.189.0Sm180.495.8Tm177.388Eu208.494.7Yb193.386.8210200190180170原子半径原子半径/pm原子序数原子序数EuYb镧系收缩导致五、六周期同族元素镧系收缩导致五、六周期同族元素(BB后后) )性质极为相似性质

4、极为相似( (如如Zr和和Hf、Nb和和Ta、Mo和和W),),分离困难。分离困难。镧系收缩镧系收缩原子半径原子半径(总趋势总趋势)随原子序数的随原子序数的增加而缓慢减小的现象增加而缓慢减小的现象210200190180170原子半径原子半径/pm原子序数原子序数EuYb双峰效应双峰效应原子半径在原子半径在Eu、Yb处出现处出现骤升的现象。骤升的现象。Lu熔点熔点/EuYb双峰效应双峰效应熔点在熔点在Eu、Yb处出现处出现骤降的现象。骤降的现象。1750155013501150 950 750Lu(I1+I2+I3)/(kJmol-1)双峰效应双峰效应第一、二、三电离能在第一、二、三电离能在E

5、u、Yb处出现骤升的现象。处出现骤升的现象。42004000380036003400Ln3+半径半径/pm离子半径离子半径105100 95 90 85 80 75离子半径随原子序数的增加而缓慢减小离子半径随原子序数的增加而缓慢减小14.3.3金属活泼性金属活泼性符号符号I(I1+I2+I3)(kJmol-1)符号符号I(I1+I2+I3)(kJmol-1)La3455.4Gd3752Ce3524Tb3786Pr3627Dy3898Nd3694Ho3920Pm3738Er3930Sm3871Tm4043.7Eu4032Yb4193.4均为活泼金属，仅次于碱金属，均为活泼金属，仅次于碱金属，与镁接近。与镁接近。在不太高的温度下在不太高的温度下, 可与氧可与氧、硫硫、氯氯、氮反应，可作脱硫剂、脱氧剂等。氮反应，可作脱硫剂、脱氧剂等。可与水、酸反应，应将其保存在可与水、酸反应，应将其保存在煤油里。煤油里。14.3.4离子的颜色离子的颜色呈周期性变化呈周期性变化离子离子(4fn)未成对未成对4f 电子数电子数颜色颜色未成对未成对4f 电子数电子数离子离子(4fn)La3+(4f0)0无无0 Lu3+(4f14)Ce3+(4f1)1无无1 Yb3+(4f13)Pr3+(4f2)2绿绿2 Tm3+(4f12)Nd3+(4f3)3淡红淡红3 Er3+(4f11)Pm3+(4f