Eθ(M3+ /M)/V
-2.37 -2.52 -2.48 -2.47 -2.44 -2.42 -2.41 -2.41 -2.40 -2.39 -2.35 -2.32 -2.30 -2.28 -2.27 -2.25
Ln(III)与Ca(II)性质的比较
性质 电子构型 电荷 离子半径/Å 键型 配位数 优先配位原子 水和数 水的交换速率/S-1 扩散系数 晶体场稳定化能 光学性质 Ln(III) [Xe]4f1~14 +3 1.00~1.17(CN=6~9) 离子键 6~12(常见8~9) O>N>S 8或 9 ~5×107 La(III)1.30 很小(421KJ/mol-1) 特征 Ca(II) [Ar] +2 1.00~1.8 离子键 6~12(常见6~7) O>N>S 6 ~5×108 1.34 0 无
稀土元素的基本性质
元 素
Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
原子 序数
21 39 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
相对原子 质量
44.956 83.905 138.91 140.12 140.907 144.24 [145] 150.35 151.96 157.25 158.924 162.50 164.930 167.26 168.934 173.04 174.97
原子半径 /pm
164.06 180.12 187.91 182.47 182.79 182.14 (181.1) 180.41 204.18 180.13 178.33 177.40 176.61 175.66 174.62 193.92 173.49
离子半径 (M3+)/pm
73.2 89.3 106.1 103.4 101.3 99.5 (97.9) 96.4 95.0 93.8 92.3 90.8 98.4 88.1 86.9 85.8 84.8
1－6 稀土材料的相关研究单位
1-1 稀土元素的概念
镧系元素: 原子序数57-71的15个元素,即镧(La)、铈(Ce)、 镨 (Pr)、钕 (Nd)、钷 (Pm)、钐 (Sm)、铕 (Eu)、钆 (Gd)、铽 (Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb) 、镥(Lu)。
५
镱(Ytterbium)1878
钪(Scandium)1879
镥(Lutetium)1907
钬土(Holmia)
铒(Erbium)1879
镝(Dysprosium)1886
钬(Holmium)1879
铥(Thulium)1879
1-2 单质的结构与性能
• 镧系元素的电子构型通式是4f0~145d0~16s2。镧系元素单质及其离 子的物理和化学性质十分相似，但随核电荷数增加和4f电子数目不 同所引起的半径变化，使他们的性质略有差异，成为镧系元素得以 区别和分离的基础。在17种稀土元素中，Sc的化学性质与其他16种 元素有较大区别，与碱土金属更加相似。
主要内容
第一章 稀土元素概论 第二章 稀土元素的自由原子和离子 的电子结构 第三章 稀土元素的光谱和磁性 第四章 三价稀土化合物 第五章 稀土元素络合物化学
第一章 稀土元素概论
1－1 稀土元素的概念
1－2 单质的结构和性能
1－3 我国的稀土资源及稀土矿种类
1－4 稀土元素的重要化合物
1－5 稀土元素的应用
内过渡元素: 从铈到镥(58-71)共14种元素,当原子序数增 加时,依次进入4f轨道,最外层的电子是 6s2,故称为内过渡元 素。
५
稀土元素:原子序数21钪(Sc)、39的钇(Y)和镧系元素合称 为稀土元素。
५
稀土元素的发现(La Ce Pr Nd Sm Eu Gd)
铈硅矿(Cerite)1751 铈土(Ceria)1803
稀土元素的发现(Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Sc Y)
硅铍钇矿（Gadolinite）1787 钇土(Yttria)1794 钇(Yttrium)1843 老铒土(Old Erbia)1843 新铽土(New Terbia)1878 钆(Gadolinium)1880 铽(Terbium)1878 镱土(Ytterbia) 老铽土(Old Terbia)1843 新铒土(New Erbia)1860 铒土(Erbia)1878
稀土元素的性质
稀土金属呈银白色，具有延展性，有很强的还原性，其标准 电极电势与镁接近，具有与碱土金属相似的性质，应保存在煤油 中，否则会被空气氧化而变色；金属的活泼顺序由Sc-Y-La递增， 由La到Lu递减；容易与其他非金属形成离子键化合物；室温下能 与卤素反应生成卤化物LnX3，473K时，反应激烈并迅速燃烧。
铈(Cerium) 1839-1841
镧(Lanthanum) 1839ห้องสมุดไป่ตู้1841
镏土(Didymia) 1839-1841
钐土(Samaria)1879
钆(Gadolinium)1886
镨(Praseodymium)1885 钕(Neodymium)1885
钐(Samarium)1901
铕(Europium)1901
价电子构 型
3d14s2 4d15s2 5d16s2 4f15d16s2 4f36s2 4f46s2 4f56s2 4f66s2 4f76s2 4f75d16s2 4f96s2 4f106s2 4f116s2 4f126s2 4f136s2 4f146s2 4f145d16s2
氧化态
+3 +3 +3 +3,+4 +3,+4 +3 +3 +2,+3 +2,+3 +3 +3,+4 +3 +3 +3 +2,+3 +2,+3 +3
• 稀土元素位于周期表中的ШB族，特征氧化态为＋3。根据洪特 规则，当d或f轨道处于全空、全满或半满时，其原子或离子有特殊 的稳定性，Ce和Tb失去4个电子时，分别处于全空和半满，所以＋ 4氧化态也较稳定；Pr和Dy失去四个电子，4f轨道接近全空和半满， 所以也可存在＋4氧化态；Eu和Yb失去2个电子时，4f轨道分别处 于半满和全满，也可形成较稳定的＋2氧化态化合物，Sm和Tm的 ＋2氧化态化合物稳定性较差。