(7) 能源：如储氢材料 LaNi5 (8) 原子能工业：Sm Gd Dy Lu强烈吸收中子,控制反应速度。
(9) 农业：氯化稀土，硝酸稀土制成
Ln(OH)3为离子型碱性氢氧化物，碱性比Ca(OH)2弱， 但比Al(OH)3强。
酸性 La(OH)3 → Lu(OH)3 增大
Ksp: 10-9 沉淀pH: 7.82
10-24 6.30
Ln(OH)3受热分解为LnO(OH)，继续受热变成Ln2O3。
△
△
Ln(OH)3 → LnO(OH) → Ln2O3
Ln(OH)3 ↓
分离 控制pH=5~7
Ln3+ Eu3+
Zn-Hg
Ln3+ Eu2+
NH3·H2O NH4Cl
Ln(OH)3 ↓ Eu2+
离子交换法:
Ln系元素常伴生一起, 难以分离，可用离子交换法
Ln3+(aq)+3RSO3-H+ (RSO3)3Ln + 3H+(aq)
讨论
a: 影响交换因素: 电荷,半径。 b: Ln系中哪个更容易被交换?
③
80pm 70pm
62pm
④
Hf(IV) Ta(V)
分接近、 化学性质十分相近，常伴 生在一起，难以分离。
W(VI)
62pm
3. f 区元素的氧化态
Ln系： +3为特征氧化态
Ce：4f15d16s2 Tb ：4f96s2
Eu：4f76s2
Yb：4f146s2
Ln + Y + Sc
轻稀土 铈组
重稀土 钇组
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu (Y) (Sc)
2. 存在
稀土元素并不稀少，但在地壳中分布分散，彼
此性质相似，难以提取、分离。
我国稀土——储量大、分布广、矿种齐全、易开采 南方以重稀土为主，内蒙古以轻稀土为主。
Y2O3:Eu，Y2O2S:Eu Gd2O2S:Tb LaOBr:Tb:Yb Y2O2S:Tb:Dy
红色 绿色 蓝色 黄色
（5）磁性材料
阿 尔
法
磁
钕铁硼系列、钕钛硼
谱
系列的稀土永磁铁
仪
（6）超导材料：
1986年,Bedonorz和Muller制出，35K BaxLa5-xCu5O5(3-y) (x=1或0.75)，由此获得1987年诺贝尔物理奖。
LnCl3·6H2O ==== LnOCl+HCl↑+5H2O
Ln2O3+C+Cl2 → LnCl3+CO
Ln2O3+SOCl2 → LnCl3+SO2↑
要得到无水 氯化物,要HCl
气流加热
Ln2O3+NH4Cl → LnCl3+NH3↑+H2O
△
Ln2(C2O4)3
Ln2O3 +CO↑+CO2 ↑
大学无机化学经典课件第11章 f区 元素
4f76s2
4f146s2
4f7
（1）特点
原子半径缩小缓慢，相邻元素递减1pm，总的缩小约14pm。
（2） 后果
① Y3+半径88pm落在Er3+88.1pm附近，Y进入稀土元素。
② Sc3+半径接近Lu3+，常与Y3+共生，Sc也成为稀土元
素。 ② Zr(IV) Nb(V)
Ce、Tb可以呈现+4价 Eu、Yb可以呈现+2价
Ac系元素 氧化态多样性，这是Ac系与Ln系的不同之处
4. 镧系元素颜色
f-f 跃迁引起
La3+ Ce3+ Pr3+ Nd3+ Pm3+ Sm3+ Eu3+ Gd3+
无 无 绿 淡红 粉红、粉黄 黄 无 无
Lu3+ Yb3+ Tm3+ Er3+ Ho 3+ Dy3+ Tb3+ Gd3+
萃取剂一般分为三类：酸性萃取剂如P204（酸性磷酸酯）； 中性萃取剂如TBP（磷酸三丁酯）；离子缔合萃取剂如胺类。
Ce(NO3)62Ln3+
+ TBP
HNO3 8~15mol•L-1
水层：Ln3+
TBP层： H2Ce(NO3) 6
H2O2
水层 Ce3+
TBP层
11.3 稀土元素(RE)
1. 概念:
4. 氧化态为+4和+2的化合物
铈(Ce)、镨(Pr)、铽(Tb)、镝(Dy)都能形成+4氧化态的化 合物，其中以四价铈的化合物最重要。四价铈化合物既能存 在于水溶液中，又能存在于固体中。四价均是强氧化剂。
2CeO2+8HCl = 2CeCl3 + Cl2 + 4H2O 2CeO2 + 2KI + 8HCl = 2CeCl3 + I2 + 2KCl + 4H2O
Ce(OH)4为棕色沉淀物，溶度积很小（Ksp=4×10－51）， 使Ce(OH)4沉淀的pH为0.7~1.0，而使Ce(OH)3沉淀需近中性条 件。如用足量的H2O2（或O2、Cl2、O3等）则可把Ce(Ⅲ)完全 氧化成Ce(OH)4，这是从Ln3+中分离出Ce的一种有效方法。
3. 盐类
强酸盐大多可溶(SO42-盐微溶), 弱酸盐难溶。 △
11.2 镧系元素重要化合物
1. Ln系离子的成键特征 (n-2)f0~14(n-1)d0~1ns2
Ln3+: 4fn5s25p6 硬酸，与F-、O2-硬碱结合稳定； 半径大，配位数6~12。
2. 氢氧化物
Ln(Ⅲ)的盐溶液中加入NaOH或NH3•H2O均可沉淀出 Ln(OH)3，它是一种胶状沉淀。
钐(Sm)、铕(Eu)和镱(Yb)能形成+2氧化态化合物，Sm2+, Eu2+, Yb2+具有不同程度的还原性，铕（Ⅱ）盐的结构类似于Ba, Sr相应的化合物，如EuSO4同BaSO4结构相同，难溶于水。
5. 分离
氧化还原法：
Ln3+ Ce3+
H2O2或O2
Ln3+ Ce4+
pH=0.7~1.0
Ln3+ Ce(OH)4↓
La3+最易，Lu3+最不易。
c:如何淋洗,哪个离子最先淋洗下来? 用配合剂淋洗, EDTA、C6H5O72Lu3+首先被淋洗, La3+最后被淋洗
溶剂萃取法
溶剂萃取分离法是指含有被分离物质的水溶液与互不混溶 的有机溶剂接触，借助于萃取剂的作用，使一种或几种组分进 入有机相，而另一组分仍留在水相，从而达到分离的目的。
鄂博矿
独居石(Ce,La, Nd,Th)[PO4] 棕红色、黄色，有时褐黄 色，油脂光泽
白云矿 氟碳铈矿 MCO3F
3. 用途:
(1) 冶金工业: 稀土产量一半用于冶金工业
(2) 化学工业: 稀土催化剂 石油催化裂解,使用镧系元素的氯化物,磷酸盐
(3) 玻璃工业:
(4) 光学材料
La、Nd、Sm、Eu