過(guò)渡元素的通性-文庫(kù)吧資料
2024-10-13 15:43本頁(yè)面
【正文】 化鈦 TiN和硼化鈦 TiB。 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 2022/10/23 16 1. 鈦 (Titanium)， 鋯 （ zirconium） 和 鉿 （ hafnium） ● 分布 —— 鈦 我國(guó)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 。 加上其它地區(qū)已經(jīng)開(kāi)采或尚未開(kāi)采的稀土礦 ， 我國(guó)稀土礦的儲(chǔ)量估計(jì)可達(dá) 1億噸之多 ， 占世界稀土總儲(chǔ)量的 70%以上 。 稀土及其化合物是重要的永磁材料 ， 第一代的 SmCo永磁體 ， 第二代的Ln3(FeCo)17和第三代的 NdFeB化合物等永磁材料有廣闊應(yīng)用前景 2022/10/23 13 ?稀土金屬的 分類(lèi) 略 16種稀土金屬可按其物理、化學(xué)性質(zhì)的微小差異和稀土礦物的形成特點(diǎn)，以釓為界，劃分為輕稀土（鈰組：La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu）和重稀土（釔組： Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu、 Y）兩組。 如 1kg的 LaNi5合金在室溫和 253kPa下可吸收相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)電子只朝一個(gè)方向自旋的狀態(tài)， 有鐵磁性 。 在適宜的條件下也可被還原成 Ln2O3 2022/10/23 11 ?應(yīng)用 稀土氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓高于 Al2O3， 是比鋁更好的還原劑 —— 其他化合物 1275K時(shí) ， 可于與 N2反應(yīng)生成 LnN；與沸騰的硫生成 Ln2S3；與 H2反應(yīng)可生成非整比化合物 LnH2， LnH3；與水反應(yīng)生成 Ln(OH)3或 Ln2O3?xH2O沉淀 ,并放出 H2, 加熱反應(yīng)加速 —— 應(yīng)用示例 ?鑭系金屬燃點(diǎn)低： Ce為 438K， Pr為 563K， Nd為 543K， 燃燒時(shí)放出大量的熱 ， 故以 Ce為主體的混合輕稀土長(zhǎng)期用于民用打火石和軍用發(fā)火合金 。 室溫能與鹵素反應(yīng)生成鹵化物 LnX3 —— 氧化物 ?加熱 （ 大于 453K） 直接與氧反應(yīng)可以得到堿性氧化物 Ln2O3 ?Ce、 Pr、 Tb分別生成 CeO Pr6O1 Tb4O7。 金屬的活潑順序由 Sc— Y— La遞增 ， 由 La到 Lu遞減 。 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 2022/10/23 7 元 素 原子序數(shù) 相對(duì)原子質(zhì)量 價(jià)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 4f46s2 +3 Pm 61 [145] 4f56s2 +3 () () Sm 62 4f66s2 +3, +2 Eu 63 4f76s2 +3, +2 2,41 Gd 64 4f75d16s2 +3 Tb 65 4f85d16s2 +3, +4 Dy 66 4f106s2 +3 Ho 67 4f116s2 +3 2,32 Er 68 4f126s2 +3 Tm 69 4f136s2 +3, +2 Yb 70 4f146s2 +3, +2 Lu 71 4f145d16s2 +3 2022/10/23 8 ?性質(zhì)特點(diǎn) （ 1） 單質(zhì)及其離子的物理 、 化學(xué)性質(zhì)十分相似； （ 2） 隨核電荷增加和 4f電子數(shù)目不同 ， 半徑變化 ， 性質(zhì)略有差異 ， 成為鑭系元素得以區(qū)分和分離的基礎(chǔ) ?稀土元素的電子特征 —— 位于周期表中的 IIIB族 ， 特征氧化態(tài)為 +3： 5d16s2 —— 據(jù)洪特規(guī)則 ， d或 f軌道全空 、 全滿或半滿時(shí) ， 原子或離子有特殊穩(wěn)定性 ， Ce和 Tb失去 4個(gè)電子 ， 4f軌道分別全空和半滿 ，+4氧化態(tài)較穩(wěn)定； Pr和 Dy失去 4個(gè)電子時(shí) ， 4f軌道接近全空和半滿 ，所以也可存在 +4氧化態(tài)；同理 ， Eu和 Yb失去 2個(gè)電子時(shí) ， 4f軌道分別處于半滿和全滿 ， 而也可以形成較穩(wěn)定的 +2氧化態(tài)的化合物 ，Sm和 Tm的 +2氧化態(tài)化合物穩(wěn)定性較差 2022/10/23 9 ● 鑭系收縮 (Lanthanide contriction) —— 現(xiàn)象 從 La到 Lu， 原子半徑和 +3離子半徑隨原子序數(shù)增加逐漸減小 —— 原因 鑭系元素每增一個(gè)質(zhì)子 ， 一個(gè)電子進(jìn)入 4f軌道 ， 4f電子對(duì)原子核的屏蔽作用與內(nèi)層電子相比較小 ， 有效核電荷增加較大 ，核對(duì)最外層電子的吸引力增強(qiáng) —— 說(shuō)明 Eu和 Yb反常 。 但 Ti、 V、 Cr因表面鈍化形成致密氧化物膜 ， 有
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