稀土元素的化学反应课件

稀土元素的化学反应

专业：化学工程学号：136061119姓名：马可稀土元素性质

镧系元素以及钪、钇共17种元素统称为稀土元素，用RE表示。有镧La(lan)、铈Ce(shi)、镨Pr(pu)、钕Nd(nv)、钷Pm(po)、钐Sm(shan)、铕Eu(you)、钆Gd(ga)，铽Tb(te)、镝Dy(di)、钬Ho(huo)、铒Er(er)、铥Tm(diu)、镱Yb(yi)、镥Lu(lu)以及钇Y(yi)、钪Sc（kang）

。镧系元素的化学符号统一用Ln代表。

虽然稀土元素在地壳中的丰度度很大（元素丰度是指研究体系中被研究元素的相对含量，用重量百分比表示），但由于分布比较分散，彼此又十分相似，因此，提取和分离比较困难。

镧系元素原子核每增加一个质子，相应的就有一个电子添加到4f轨道中。与6s和5s，5p轨道相比，4f轨道对核电荷有较大的屏蔽作用。因此，随着原子序数的增加，有效核电荷数增加缓慢，最外层电子受核的引力只是缓慢的增加，导致原子和离子半径虽呈现减小的趋势，但减小的幅度很小。这就是镧系元素的收缩效应。离子半径比原子半径的收缩效应更显著。这是因为离子比原子少一个电子层，镧系元素的原子失去最外层6s电子以后，4f轨道则处于倒数第二层，这种离子状态的4f轨道比原子状态的4f轨道对核电荷的屏蔽作用小，从而使得离子半径的收缩效果比原子半径明显。

此次介绍稀土元的化学反应主要是以镧系金属为例。

稀土金属的制备金属的热还原法（1）氟化物金属热还原法

（2）卤化金属热还原法

2LnCl3+3Ca=2Ln+3CaCl2

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(3)氧化金属热还原法稀土金属与金属元素作用

稀土金属几乎能与所有的金属元素作用,生成不同的金属间化合物。与镁生成REMg、REMg2、REMg4等化合物（稀土金属微溶于镁）与Al生成RE3Al、RE3Al2、REAl、REAl2、REAl3、RE3Al4等化合物与钴生成RECo2、RECo3、RECo4、RECo5、RECo7等化合物，其中Sm2Co7、SmCo永磁材料稀土金属与卤素作用在高于200℃的温度下，稀土金属均能卤素发生剧烈反应，主要生成三价的REX3型化合物。其作用强度由氟向碘减弱。而钐铕还可以生成REX2型，铈可以生成REX4型的化合物，但都属于不稳定的化合物。除氟化物外，稀土卤化物均有很好的吸湿性，且易水解生成REOX型卤化物，其强度可以由卤到碘递增。稀土氨化物

金属Eu和Yb均能溶解在液氨中，得到蓝色溶液，对溶液适当处理得到RE(NH2)2和RE(NH3)6两种氨化物。RE(g)=E2+(氨)+2e-Eu(NH2)2是橙色固体，易水解为黄色Eu(OH)2·H2O，并慢慢氧化为Eu(OH)3Eu(NH3)6和Yb(NH3)6可以分解。Eu(NH3)6(S)=Eu(s)+6NH3(g)稀土金属与水和酸作用

稀土金属能分解水,在冷水中作用缓慢，在热水中作用较快，并迅速放出氢气。RE+3H2O=RE(OH)3+3/2H2稀土金属能溶解在稀盐酸，硫酸，硝酸中，生成相应的盐。在氢氟酸和磷酸中不易溶解，这是由于生成难溶的氟化物和磷酸盐膜所致。RE+3HCl=RECl3+3/2H2稀土离子的卤素络合物稀土离子可以和F-，Cl-，Br-，I-

生成絡离子，其中与F-生成的络合物最稳定，在水溶液中络合反应为Ln3++HF=LnF2++H+稀土离子与碳酸根卤素络合物La3++H2CO3=LaCO3++2H+卤化物的水合过程LnCl3(s)+NH2O(l)=LnCl3·nH2O（S）水合卤化物在高温下脱水，得到的最后产物是碱式盐，因为在脱水的过程中，同时发生水解作用：LnCl3+H2O=LnOCl+2HCl↑LnCl3·nH2O(s)和LnCl3(s)在水中的溶解过程可以写为：LnCl3·nH2O(s)+aq=Ln3-(aq)+3Cl-(aq)+

nH2OLnCl3(s)+aqLn3+=（aq）+3Cl-(aq)（1）卤化物向镧系金属氢氧化物，氧化物，碳酸盐中加盐酸就可以得到卤化物。卤化物在水溶液析出时，带有结晶水。由于Ln3+电荷高，所以镧系元素的水合卤化物受热脱水时将发生水解，生成碱式盐，放出HCl无水卤化物需要HCl气氛的保护；制备纯的无水盐，可以采用是氧化物卤化的方法，在反应体系中加入碳粉进行耦合，使得反应进行完全。在镧系金属卤化物中，溴化物和碘化物与卤化物相似，只有LnF3的溶解度明显不同于其他卤化物，在3mol/dm3,Ln3+与氢氟酸或F–仍可以反应生成LnF3沉淀。稀土盐类

2.草酸盐镧系元