18.1　复习笔记
一、f区元素概述
f区元素包括镧系元素和锕系元素。

近年来人们根据光谱实验结果，认为镧系元素应是57号元素La至70号元素Yb，锕系元素应是89号元素Ac至102号元素No。

71号元素Lu和103号元素Lr则应分别是第5周期和第6周期的第一个d区元素，即ⅢB族元素。

f区元素又称内过渡元素。

二、镧系元素
1．镧系元素的通性
（1）镧系元素基态原子的价层电子构型可以表示为4f0~145d0-16s2。

镧系元素的特征氧化值是+3。

（2）镧系元素的原子半径和离子半径总的递变趋势是，随着原子序数的增大缓慢地减小（镧系收缩）。

（3）镧系元素的水合离子大多是有颜色的，这是由于产生f-f跃迁而引起的。

几乎所有镧系元素的原子或离子都有顺磁性。

（4）镧系元素都是活泼金属，是较强的还原剂。

由于镧系元素的离子半径很相近，其化合物的性质非常相似，所以它们在自然界中总是共生在一起，因此分离比较困难。

2．镧系元素的重要化合物
Ln的氧化物多数是白色的。

Ln（OH）3大多是难溶的碱，碱性随Ln3+半径的减小逐渐减弱，胶状的Ln（OH）3能在空气中吸收二氧化碳生成碳酸盐。

镧系元素的草酸盐
Ln2（C2O4），溶解度小。

镧系元素的氢氧化物、草酸盐或硝酸盐受热分解可以得到
Ln2O3，镧系元素的配合物种类和数量比d区元素少，稳定性较差。

镧系元素氟化物难溶于水，其溶度积由LaF3到YbF3逐渐增大。

镧系元素与硫酸、硝酸、盐酸形成的盐都易溶解于水，结晶盐含有结晶水。

硫酸盐的溶解度随温度升高而降低。

3．镧系元素的配合物
与d区元素相比，镧系元素形成的配合物种类和数量较少，且稳定性较差。

三、锕系元素
1．锕系元素的通性
（1）锕系元素
锕系元素都是放射性元素，其中铀后面的元素是以人工核反应合成的，称为超铀元素。

（2）锕系元素基态原子的价层电子构型
锕系元素基态原子的价层电子构型中，89～93号和96号元素有6d电子。

锕系元素中，从Ac到Am具有多种氧化值并达到高氧化值，Cm以后的元素易呈低氧化值，稳定的氧化值多为+3，唯有No在水溶液中最稳定的氧化态为+2。

（3）锕系元素离子半径的变化规律
锕系元素相同氧化值的离子半径随原子序数的增加而逐渐缓慢地减小，称为锕系收缩。

（4）锕系元素的离子和单质
锕系元素的离子多数具有颜色。

锕系元素的单质通常为银白色金属，金属性较强，易与水或氧气作用；可与其他金属形成金属间化合物和合金。

2．钍和铀的化合物
（1）钍原子的价层电子构型为6d27s2，其主要氧化值为+4。

在水溶液中钍以
Th（Ⅳ）存在，Th4+是无色的。

钍的硝酸盐、硫酸盐、氧化物溶于水。

钍的氢氧化物、氟化物、碘酸盐、草酸盐、磷酸盐难溶于水。

钍可以与Cl-、EDTA等形成配合物。

（2）铀原子的价层电子构型为5p6d17s2，其氧化值有+3～+6。

氧化值为+6的铀的化合物比较稳定。

在铀的氟化物中以UF6最重要。

酸性溶液中铀（VI）主要以UO22+式存在。

利用醋酸铀酰锌与钠离子反应生成NaZn（UO2）3（CH3COO）9·9H2O黄色沉淀可以鉴定Na+。

三、核化学
1．核结构
（1）组成
原子核由一定数目的带正电荷的质子（p）和中子（n）组成。

原子核直径约为10-
15~10-14 m，不及原子直径的万分之一。

（2）作用力
核子间除了有质子和质子间的静电排斥力之外，还存在一种很强的吸引力，即核力。

核子通过核力结合形成原子核，原子核的稳定性可用其结合能衡量。

平均结合能越大，核的稳定性越强。

2．核反应
（1）衰变
天然铀中主要组分238U 的原子核经逐步蜕变，由一种元素变成另一种元素，最初两步反应为：
238
234
4
92902U Th+He →（α衰变）
234
234
090911Th U+e
-→（β衰变）放射性核素的衰变是一级反应。

其剩余放射性原子数目N 与初始数目N 0遵从衰变定律：
12
0.6930e t
T N N -=T 1/2称为半衰期，即一定量的某种核素衰变一半的量所需的时间。

（2）粒子轰击
这类反应是用高速粒子（如质子、中子等）或用简单的原子核（如氘核、氦核）去轰击一种原子核而导致核反应。

（3）裂变
当用慢中子轰击235U 时，核发生裂变，分裂为大小不等的碎核，同时有2~3个中子射出：
235
1192056360U+n Ba+Kr+(2~3)n
→（4）聚变
聚变是很轻的原子核在异常高的温度下聚合成较重的原子核的反应，这种反应发生时比重核裂变放出更多的能量。