【正文】 與 W半徑幾乎相等 ， 三對元素性質(zhì)相似 ， 形成共生元素對 ， 分離困難 2022/2/5 10 ● 稀土金屬的性質(zhì)和應用 自學 —— 概況 ?稀土金屬呈銀白色 ， 較軟 ， 有延展性 ?較強還原性 ， 標準電極電勢與鎂接近 ， 性質(zhì)似堿土金屬 。 但 Ti、 V、 Cr因表面鈍化形成致密氧化物膜 ， 有抗酸堿的能力 ?? 過渡金屬的價電子構(gòu)型特征決定了它們 具有多變的氧化態(tài) ，如 Mn可以表現(xiàn)出 0、 + + + +6和 +7等氧化態(tài) ， 特殊情況下可有負氧化態(tài) 數(shù) ， 如 K[Mn(CO)5]中 Mn的氧化態(tài)為 1 ?? 由于空 d軌道的存在 ， 易形成配位鍵 ， 產(chǎn)生配位化合物 ， 呈不同顏色 2022/2/5 6 稀土金屬 1. 結(jié)構(gòu)與性能 ● 概況 —— 稀土金屬 Sc、 Y、 La和鑭系共 17種元素 。 在適宜的條件下也可被還原成 Ln2O3 2022/2/5 11 ?應用 稀土氧化物的標準生成焓高于 Al2O3， 是比鋁更好的還原劑 —— 其他化合物 1275K時 ， 可于與 N2反應生成 LnN；與沸騰的硫生成 Ln2S3；與 H2反應可生成非整比化合物 LnH2， LnH3；與水反應生成 Ln(OH)3或 Ln2O3?xH2O沉淀 ,并放出 H2, 加熱反應加速 —— 應用示例 ?鑭系金屬燃點低： Ce為 438K， Pr為 563K， Nd為 543K， 燃燒時放出大量的熱 ， 故以 Ce為主體的混合輕稀土長期用于民用打火石和軍用發(fā)火合金 。 硬度大 ， Cr是所有金屬中硬度最大的 ， 是 制造耐磨 、 耐熱和耐腐蝕材料的理想金屬 鈦 22Ti 釩 23V 鉻 24Cr 鋯 40Zr 鈮 41Nb 鉬 42Mo 锝 43Tc 鉿 72Hf 鉭 73Ta 鎢 74W 錸 75Re 2022/2/5 16 1. 鈦 (Titanium)， 鋯 （ zirconium） 和 鉿 （ hafnium） ● 分布 —— 鈦 我國豐產(chǎn) ， 大部分分散 ， 主要礦物有金紅石 （ TiO2） 、鈦鐵礦 （ FeTiO3） 和釩鈦鐵礦 。 鋯合金強度高 ， 宜作反應堆結(jié)構(gòu)材料 。 常用金屬 （ 如鈣 ）熱還原 V2O5得到 —— 釩有金屬 “ 維生素 ” 之稱 ， 含釩百分之幾的鋼 ， 具有高強度、 高彈性 、 抗磨損和抗沖擊性能 ， 廣泛應用于結(jié)構(gòu)鋼 、 彈簧鋼 、 工具鋼 、 裝甲鋼和鋼軌 。= Cr3+ + 3e === Cr ?248。 鉬絲 、 帶 、 片和棒在電子工業(yè)有廣泛應用 2022/2/5 30 M 非氧化性酸 MoO3， W不作用 + Cl2，加熱 MoCl3， WCl6 N2，加熱 M2N— MN間充化合物 濃硝酸或濃硫酸 不反應 Na2MO4 氧化劑 熔融堿 MoO3 加熱 ， O2或空氣 C， 加熱 M2C— MC間充化合物 2022/2/5 31 4. 锝 (Techium)和錸 (Rhenium) （ 略 ） 2022/2/5 32 鐵族 ● 分布 —— 鐵族包括錳 、 鐵 、 鈷和鎳 ， 錳位于 VIIB族 ， 鐵 、 鈷 、 鎳是VIIIB族 。 鐵鈷鎳都是重要的合金元素 ， 能形成多種多樣 、 性質(zhì)各異的金屬合金材料 。 銅銀金很柔軟 ， 有極好的延展性和可塑性 ， 金尤其如此 。 優(yōu)良的 催化劑 ：鉑是烯烴和炔烴氧化和氨氧化合成硝酸的催化劑；釕是苯氫化作用的催化劑 —— 化學惰性 ， 在常溫下不與氧 、 氟 、 氮等非金屬反應 ， 具有極高的抗腐蝕性能 。 Na— Hg齊反應平穩(wěn)，是有機合成的常用還原劑，銀、錫、銅汞齊做牙齒的填充材料。錫還大量用于制造馬口鐵。 鋅和鎘能與稀酸反應放出氫氣 ， 汞不與非氧化性酸作用 ， 但可溶于硝酸 。 Pd和 Pt相對較活潑 ， 可溶于王水 ， Pd可溶于濃硝酸和濃硫酸 。 它們都是熱和電的良導體 ， 銀在所有金屬中具有最佳導電性 ， 所以都是電子和電氣工業(yè)的重要物資 。 鎳易吸附氫 ， 是一種氫化催化劑 ， 在有機合成中有重要應用 。 錳和鐵的價電子構(gòu)型分別是 3d54s2， 3d64s2 —— 錳在地殼中有廣泛的分布 ， 在海底存在有大量的錳結(jié)核 —— 鐵是豐產(chǎn)元素 。 都是銀白色高熔點金屬 ， 在常溫下很不活潑 ， 與除 F2的非金屬單質(zhì)不發(fā)生反應 。 它是難溶于水的棕黃色固體 ，可由偏釩酸銨熱分解制備 ， 是重要的催化劑 873K， 2NH4VO3 ======== V2O5 + 2NH3 + H2O V2O5是兩性氧化物 ， 既溶于酸也溶于堿 ， 且有一定的氧化性 ， 與濃鹽酸反應可得到 Cl2。 鋯不與人體的血液 、 骨骼及各組織發(fā)生作用 ， 已用作外科和牙科醫(yī)療器械 ， 并能強化和代替骨骼 。6H2O 2Ti + 6HCl === 2TiCl3 +3H2 —— 鈦在高溫下可與碳 、 氮 、 硼反應生成碳化鈦 TiC、 氮化鈦 TiN和硼化鈦 TiB。 如 1kg的 LaNi5合金在室溫和 253kPa下可吸收相當于標準狀況下 170L的 H2， 而且吸收和釋放 H2可逆 ?Gd具有 4f7電子構(gòu)型 ， 可實現(xiàn)電子只朝一個方向自旋的狀態(tài)， 有鐵磁性 。 鑭系元素的外層和次外層構(gòu)型基本相同 ， f軌道是充滿 、 半充滿或未充滿 鈧 21Sc 釔 39Y 鑭 57La 鑭系58~71 2022/2/5 7 元 素 原子序數(shù) 相對原子質(zhì)量 價電子構(gòu)型 氧化態(tài) 原子半徑/pm 離子半徑(M3+)/ pm ??M3+/M） /V Sc 21 3d14s2 +3 Y 39 4d15s2 +3 La 57 5d16s2 +3 Ce 58 4f15d16s2 +3, +4 Pr 59 4f36s2 +3, +4 Nd 60