《《稀土元素》PPT課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《稀土元素》PPT課件（17頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、5771號 15個(gè)元素位于周期表的，第六周期，IIIB族，是內(nèi)過渡元素，f亞層電子014個(gè)間，價(jià)電子4f 014 5d 01 6s2 ，稱為鑭系元素；有La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu它們加上同族的Sc、Y等17個(gè)元素叫做稀土元素；其中La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu又稱為輕稀土，Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y稱為重稀土。 稀土元素發(fā)現(xiàn)較晚，從最初發(fā)現(xiàn)Y于1787年，到最后一個(gè)由鈾裂變找到Pm于1947年，將近兩個(gè)世紀(jì)。 稀土在地表中總含量0.0153，相對來說（第六周期中）較高的，但分散分布，同時(shí)總是混

2、合存在，總純度也不高，如含有10稀土的礦就算是富含礦；由于性質(zhì)相近提取分離較難，所以純的單稀土產(chǎn)品較貴。 稀土資源我國最為豐富，占世界的80，而且礦藏分布廣，從南到北十多個(gè)省區(qū)均有，品種齊全，北偏輕稀土，南偏中重稀土。內(nèi)蒙的包頭市堪稱稀土之城。 稀土元素結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能： 4f04f14 獨(dú)特亞層 大的原子磁矩、各向異性（磁性材料） 豐富的能級躍遷（發(fā)光材料） 大范圍可變的配位數(shù)614（材料、生命科學(xué)） 有序變化的原子和離子半徑 稀土典型應(yīng)用： 熱電子發(fā)射材料（LaB6）1951年，用于通訊 石油催化裂解，生產(chǎn)輕質(zhì)油，1962 Y2O3：Eu3+ 摻雜發(fā)光材料（紅光），1963；LaPO4：Ce

3、綠光；Sr5(PO4)3Cl:Eu2+藍(lán)光 SmCo5 永磁體磁性材料，1967；Nd2Fe14B（第二代，1975），Sm2Fe17N（第三代，1985年）。 儲(chǔ)氫材料，LaNi5，253kPa, 1kg吸氫15g；1982年利用提取Ce后的富La混合稀土鎳合金，更廉價(jià)儲(chǔ)氫更大，并可分離和純化氫達(dá)6個(gè)9。通常鋼瓶15Mpa儲(chǔ)氫0.5kg。 高溫超導(dǎo)，YBaCuO，Tc=90K，1987 ；LaxBayCuzOw 1986，Tc35K，之后發(fā)現(xiàn)加壓可提高Tc；再后用更小的Sc取代，則無超導(dǎo)性，因得不到鈣鈦礦型；另外之后發(fā)現(xiàn)Tl2Ba2Ca2Cu3O10 也是高溫超導(dǎo)，所以超導(dǎo)與f電子無關(guān)。 激

4、光晶體，1960紅寶石（Al2O3：Cr3+）；1962，CaWO4：Nd3+ 輸出連續(xù)激光；1964，Y3Al5O12：Nd3+ 室溫下連續(xù)輸出；LiNbO3：Nd3+ 自倍頻晶體（1.06m 紅外，0.53m 綠光）。目前已知有320種激光晶體，其中290種以稀土為激活離子。 鑭系元素有不滿的f亞層，它就蘊(yùn)含著特殊性質(zhì)，是其它元素不可替代的，有著許多已發(fā)現(xiàn)和未發(fā)現(xiàn)的特殊功能：比如過渡元素有dd躍遷，呈現(xiàn)色彩斑斕的景象；那么，ff躍遷將會(huì)更加絢麗多彩，如現(xiàn)代彩電的發(fā)光材料（Y2O3La2O3Gd2O3）。Fe3O4有鐵磁性（因?yàn)橛衐5 ），那么f7 將會(huì)有更好的磁性；稀土磁性材料，SmCo5

5、 （第一代），Nd2Fe14B（第二代），Sm2Fe17N（第三代，1985年）。過渡元素有豐富的催化性能，稀土將會(huì)有更優(yōu)秀的催化特性。 總之，稀土將是磁、光、電等功能材料的最佳載體。所以小平同志曾指出：“中東有石油，中國有稀土”。我們希望能用自己的能力完成兩次飛躍：第一次飛躍，從稀土資源大國生產(chǎn)大國飛躍第二次飛躍，從生產(chǎn)大國科技大國飛躍稀土是21世紀(jì)的“戰(zhàn)略元素”；美國定出25種，其中15種鑭系元素，15/25；日本40種，其中稀土17種，17/40。 原子半徑：LaLu 169pm158pm 減少11pm，稱La系收縮 其中Eu和Yb金屬半徑特大，因?yàn)閒電子半滿和全滿時(shí)膨脹。離子半徑（+3

6、價(jià)）：La3 106.1 pmLu3 84.8 pm 逐漸減小。該收縮引起 ZrHf，NbTa，MoW性質(zhì)相近；甚至RuOs、RhIr、PdPt也相似 少數(shù)的有+2價(jià)，但在溶液中有很強(qiáng)的還原性，如Sm2、Eu2+、Yb2 少數(shù)的有+4價(jià)，但在溶液中有很強(qiáng)的氧化性，如Ce4、Pr4、Tb4 至于為什么有少數(shù)的例外價(jià)態(tài)，與該離子的水合熱等多種因素有關(guān)；另一主要原因是離子的f亞層全滿、半滿、全空最穩(wěn)定有關(guān)：Eu2 (4f 7)、Yb2(4f 14)、Ce4(4 f 0)、Tb4(4f 7) (Sm3/ Sm2)=-1.55 V (Yb3/ Yb2)= -1.21(Ce4/ Ce3)= +1.70 V

7、 (Pr4/ Pr3)=+2.86 V 單質(zhì)稀土金屬有很強(qiáng)的還原性，僅次于堿土金屬 （Ln3/ Ln）-2.52-2.26；其性質(zhì)也類似于堿土金屬。 （一）、+3價(jià)1、氧化物，mp高熔點(diǎn)，偏離子型晶體；從氫氧化物、各種含氧酸鹽灼燒可得，或金屬單質(zhì)灼燒直接氧化也可得；通式：Ln2O3 Ln2(C2O4)3 800C Ln2O3 最常見的方法Ln2O3難溶于水或堿；易溶于強(qiáng)酸2、 Ln(OH)3 堿性近似于堿土，但溶解度很小，Ksp：10191024 ；在NH4Cl存在下加NH3H2O可沉淀，借此可與Mg2等堿土離子分離。堿性：從La 3 Lu3 減小 3、 鹵化物F：LnF3 在3M HNO3

8、中仍沉淀（鑒定方法），其它鹵化物易溶；Ln2O3 + 6NH4Cl 300C 2 LnCl3 + 3H2O + 6NH3 Ln3 也易水解，所以其結(jié)晶水鹽加熱脫水時(shí)需加條件。LnCl3 + H2O LnOCl + 2HClLnCl3nH2O 欲脫水要采用 低溫抽真空；通HCl 加NH4Cl一起加熱。 4、 硫酸鹽 常含結(jié)晶水，Ln2(SO4)38H2O，溶解度隨升溫而降低；加MI2SO4可成復(fù)，鹽，但化學(xué)式與常規(guī)的不同：xLn2(SO4)3y MI2SO4zH2Ox:y:z = 1:1:2 或 1:1:4Ln2(SO4)38H2O Ln2(SO4)3 Ln2O2SO4 + 2SO2 + O2

9、Ln 2O2SO4 Ln2O3 + SO2 + 0.5O2 5、 草酸鹽 Ln2(C2O4)3難溶于水又難溶于酸，以此與其它金屬離子分離開來，對于提煉稀土有重要的意義。硝酸鹽或氯化物中加6MHNO3和H2C2O4得到。 Ln2(C2O4)3 CO，CO2，Ln2O3 Ln2(C2O4) (CO3)2， Ln2 (CO3)3， Ln2O (CO3)2， + CO + CO +CO 2 6、 硝酸鹽有帶結(jié)晶水4、5、6個(gè)，易溶于水，同時(shí)也溶于醇、酮、酯、胺等有機(jī)溶劑。Ln(NO3)3 灼燒 LnO(NO3) Ln2O3 +NO2 +NO2 隨離子半徑減小，分解速率加快，可達(dá)到分級分解的分離目的。輕

10、稀土硝酸鹽可與MI，NH4，Mg2，Zn2，Ni2，Mn2等成溶解度很小的復(fù)鹽，利用這點(diǎn)可以分離輕、重組稀土。 （二）、+4價(jià)，有Ce4、Pr4、Tb4其中Ce 4f15d16s2 -4e 4f 0 全空 Ce4+ 相對穩(wěn)定Tb 4f96s2 -4e 4f 7 半滿 Tb4+ Ce4+ + H2O CeO2H2O PH0.71.0 時(shí)就沉淀 ，而其它Ln3+ 必須在PH68 時(shí)才沉淀。所以Ce的分離比較容易。混合稀土 Ln(OH)3 O2+H2O Ce(OH)4 HNO3, PH=2.5 其余的溶解，而CeO2仍為沉淀。 （三）、+2價(jià) 有Sm2、Eu2+、Yb2 、CeCl2、NdI2、TmI2等，其中Eu 4f76s2 -2e 4f 7 半滿 Eu2+ （Eu3/ Eu2）-0.43 VYb 4f146s2 -2e 4f 14 全滿 Yb2+ （Yb3/ Yb 2）-1.21 V+2價(jià)稀土亦如堿土Ba2 ，與SO42生成沉淀。如：用Zn還原稀土，+SO42則可分離EuSO4（四）、配合物+3價(jià)較硬的酸，與硬堿F、O2 配位稍穩(wěn)定；配位數(shù)較大是特點(diǎn)之一，因?yàn)槠潆x子半徑較大，有8、9、10、12等