Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата

[pic]

Диаграмма плавкости системы Al – Gd

Рис. 2.2.

Химическая активность элементов в ряду Ce–Lu несколько уменьшается из-за уменьшения их радиусов.

С кислородом все лантаноиды образуют основные оксиды типа Э2O3, характеризующиеся высокими энтальпиями и энергиями Гиббса образования
(?G°f,298 ? -1600 кДж/моль) и являющиеся химически и термически устойчивыми; так, La2O3 плавится при температуре 2000 °С, а CeO2 – около
2500 °С. Самарий, европий и иттербий, кроме оксидов Э2O3, образуют также монооксиды EuO, SmO, YbO. Церий легко образует оксид CeO2. Оксиды лантаноидов в воде нерастворимы, но энергично взаимодействуют с ней, образуя гидроксиды:

Э2О3 + 3Н2О=2Э(ОН)3

С растворами щелочей оксиды лантаноидов (III) не взаимодействуют, однако получены кристаллические соединения состава LiЭО2 и NaЭО2, что свидетельствует об амфотерности Э2О3. При прокаливании оксиды Э2О3, подобно
Al2О3 теряют химическую активность.

Гидриды лантаноидов образуются при взаимодействии простых веществ при нагревании (300-400°С). Все лантаноиды образуют гидриды состава ЭН2, и, за исключением Eu и Yb соединения, приближающиеся по составу к ЭH3.
Особенности образования гидридов европием и иттербием, по-видимому, связаны с устойчивостью 4f7- и 4f14- конфигураций. Гидриды ЭН2 построены по типу флюорита и имеют солеобразный характер. В большей мере, ЭН2 напоминают ионные гидриды щелочно-земельных металлов, а с гидридами d-элементов имеют мало общего. Водородные соединения лантаноидов химически весьма активны и энергично взаимодействуют с кислородом, галогенами и другими сильными окислителями. Особенно реакционноспособны соединения типа ЭН3.

Гидроксиды лантаноидов по силе уступают лишь гидроксидам щелочноземельных металлов. Лантаноидное сжатие приводит к уменьшению ионности связи Э–ОН и уменьшению основности в ряду Ce(OH)3 – Lu(OH)3.В ряду
Ce(OH)3 – Lu(OH)3 так же уменьшается термическая устойчивость и растворимость гидроксидов, например, ПР La(OH)3 = 1,0·10-19, а ПР Lu(OH)3 =
2,5·10-24.

Характеристика отдельных элементов и их применение

ЦЕРИЙ.

Церий способен проявлять две валентности: 3 и 4 . В последнем случае помимо трех электронов, которые положено отдавать элементу третьей группы, атом церия отдает, по-видимому, и второй электрон с четвертой от ядра оболочки, обозначаемой латинской буквой N. С четырьмя электронами он расстается даже более охотно, чем с тремя.

В сухом воздухе церий воспламеняется при 320(С и сразу же превращается в желтый порошок двуокиси CeO2. Получить Ce2O3 - окись трехвалентного церия намного труднее: она получается из CeO2 лишь при сильном прокаливании в токе водорода.

В щелочной среде трехвалентный церий легко окисляется до четырехвалентного; в кислой же, соединения четырехвалентного церия мало устойчивы. В таких условиях они выступают как довольно сильные окислители.

"Нестандартная" валентность помогает выделить церий из смеси с лантаном и другими лантаноидами.

Цериевая земля[1] открыта в 1803 году, в чистом виде ее первым получил Карл Мозандер в 1839 году, но металлический церий был получен впервые только в 1875 году американским химиком Уильямом Френсисом
Гиллебрандом. Церий был получен электролизом тщательно очищенного четыреххлористого церия CeCl4. Первый патент на практическое применение церия, точнее его оксида, был взят в 1884 году. Было предложено надевать на газовые рожки колпачки, пропитанные смесью оксидов церия и тория, что вызывало усиление свечения газовых ламп.

Так же церий - главный компонент пирофорного сплава, из которого изготовляются кремни для зажигалок. Кроме церия в его состав входят другие редкоземельные металлы, а также железо. Этот же сплав используется для изготовления трассирующих снарядов и пуль.

В современной технике широко используют способность церия (как и других лантаноидов) улучшать свойства сплавов на основе железа, магния, алюминия, меди, ниобия, титана. Легирование конструкционных сталей церием значительно повышает их прочность. Действие церия в целом аналогично действию лантана. Малые добавки церия очищают сталь от вредных неметаллических включений, прежде всего, серы и газов, большие же - образуют самостоятельные окисные включения, которые полезны далеко не всегда.

Катализаторами, в состав которых входит церий, пользуются уже много лет. Такие катализаторы ускоряют практически важную реакцию между водородом и окисью углерода, реакция дегидрогенизации спиртов, процессы крекинга нефти. Сульфат церия Ce(SO4)2 считают перспективным катализатором для сернокислотного производства на стадии окисления SO2 в SO3.

Активно применяется церий и в атомной энергетике. Величина сечения захвата тепловых нейтронов атомами церия очень мала - втрое меньше, чем у железа, и в 50.000 раз меньше, чем у гадолиния. Керамику, в состав которой входит CeO2, используют в реакторостроении. В атомной технике применяют и церийсодержащие стекла - они не тускнеют под действием радиации.

Двуокись церия вводится в стекло как осветитель, и иногда - как светло - желтый пигмент. Это же вещество - основной компонент пилирита, самого эффективного порошка для полировки оптического и зеркального стекла.
Пилирит - коричневый порошок, состоящий из окислов редкоземельных элементов. Окиси церия в нем меньше 45 % .

Если подвергнуть церий действию высокого давления - около 7000 атм.- его объем уменьшиться намного заметнее, чем объем лантана или неодима, - примерно на четверть. Тип кристаллической решетки при этом не изменится, но некоторые физические свойства изменятся очень сильно. В частности, электрическое сопротивление церия упадет почти вдвое. Полагают, что причина таких изменений - электронные переходы. В каждом атоме один электрон с 4f- подуровня переходит на 5d-подуровень. Если до сжатия металл состоял из ионов Ce3+ и электронов, то теперь в электронном облаке находятся четырехвалентные ионы Се4+.

ПРАЗЕОДИМ.

Почти вся история редкоземельных элементов - это история разделения.
Лантан открыли, разделив окись церия. А через два года после открытия лантановой земли Карлу Мозандеру удалось разделить и ее. Свойства новой земли были чрезвычайно близки свойствам La2O3 и потому элемент новой земли назвали дидимом - от греческого (((((((, что означает "близнец" или
"парный". А в 1885 году Ауэр фон Вельсбах сумел аналитически разделить дидим на два элемента. Их назвали празеодимом (по-гречески (((((((( -
"светло-зеленый") и неодим ("новый дидим").

Большинство солей празеодима, светло - зеленые, а сам металл внешне не отличить от лантана и церия - белый, покрытый оксидной пленкой. Правда, окись празеодима на окись церия и лантана не похожа ни по внешнему виду, ни по строению. Это вещество темно-серого, почти черного цвета; его состав
Pr6O11, а молекулярный вес - 1021,5.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: конспекты уроков в 1 классе, сочинение, гражданин реферат.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата