Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Физико-химические свойства свободных /-металлов 6-го периода приведены в табл. 12.6.
Из актиноидов встречаются в природе только Ас, ТЬ, Ра и []; все остальные элементы искусственно получены в результате ядерных реакций.
Химические свойства /-металлов. Несмотря на различное число электронов в подуровне /, химические свойства /-элементов очень близки. Однако некоторые из них проявляют помимо основной для всех степени окисления ( + 3) степени окисления, соответствующие номерам групп периодической системы элементов Д. И. Менделеева (+4, +6).
Лантаноиды — весьма активные металлы (как это можно заключить из табл. 12.6, судя по их электродным потенциалам). Они активно взаимодействуют с элементарными окислителями и окружающей средой как сильные восстановители. Так же ведут себя и актиноиды, восстановительные свойства которых еще более выражены.
И-361
321
Таблица 12.6. Физико-химические свойства лантаноидов и лантана
1 Плотность, г/см1* Температура, К Радиусы, им Потен пиал Электродным потенциал, В
планленнн кипения .4" нопниа цин, В
57 . 6,12 1193 3743 0,1877 0,104 5,61 -2,40
58 6,77 1077 3743 0,1825 0,100 6,91 —2,30
59 6,77 1208 3290 0,1828 0,100 5,76 —2,20
60 7,01 1297 3483 0,1821 0,099 6,61 —2,20
61 _ 1353 _ 0,098 —2,20
62 7,54 1345 1943 0,1802 0,097 5,6 —2,20
63 5,24 1099 1703 0,2042 0,09(5 5,67 —2,20
64 7,89 1585 3103 0,1802 0,094 6,12 —2,20
65 8,25 1641 2753 0,1782 0,092 6,74 —2,20
66 8,56 1653 2603 0,1773 0,091 6,82 —2,20
67 8,78 1773 2653 0,1776 0,089 • — —2,10
68 9,06 1798 2663 0,1757 0,087 6,08 — 2,10
69 9,32 1873 1993 0,1746 0,086 6,14 — 2,10
70 6,95 1097 1593 0,1940 0,085 6,2 —2,10
71 9,85 1948 2953 0,1734 0,084 6,15 —2,10
Оксиды лантаноидов получаются непосредственно и особенно интенсивно при нагревании. Общая схема реакции
Церий окисляется активно до Се02 (степень окисления +4). Оксиды /-металлов — прочные соединения, многие из них тугоплавки и употребляются как огнеупоры (добавки). Данные по теплотам образования (—АЯ°) оксидов лантаноидов приведены в табл. 12.7.
Табл ица 12.7. Теплоты образования ( — АН") некоторых оксидов лантаноидов
Оксид -ля°,
кДж/моль Оксид -А/Л кДж/моль Оксид -л/Л
кДж/моль
СеО„ 1095 ЕияОя 1640 Ег2Оа 1900
Се263 1810 ОуА 1860 Ти203 1885
Рг203 1900 Но803 1880 уь2о3 1810
Нс1263 1800 Ос120,, 1810 1880
Гидроксиды — аморфные осадки, труднорастворимые в воде. Обладают основным характером и, растворяясь в кислотах, образуют соли. Для лантаноидов характерны двойные соли типа К2504 • К2(804)з • 2Н20. Различная растворимость двойных сульфатов используется для разделения лантаноидов.
Взаимодействие лантаноидов с водой приводит к образованию гидроксидов и выделению водорода:
2Сс1 + 6Н20->2Сс1(ОИ);) + ЗН2|
322
Некоторые из лантаноидов пассивируются гидроксидными пленками, но незначительно.
При взаимодействии лантаноидов с кислотами выделяется водород, но с плавиковой и фосфорной кислотами реакция почти не идет, так как на поверхности металла образуется пленка нерастворимых солей. Актиноиды также активно реагируют с водой и кислотами, причем могут образоваться одновременно гидриды за счет выделяющегося водорода.
Применение /-металлов. Использование /-металлов в технике ограничено вследствие их дефицитности, вызванной трудностью получения в свободном виде. Большое сродство /-металлов к кислороду и другим элементарным окислителям (S, N, Р) делает их очень перспективными «раскислителями» в металлургии, однако из-за высокой стоимости их применяют в исключительных случаях. Например, легирование электродной проволоки мишметаллом позволяет вести сварку меди и ее сплавов на воздухе без всякой защиты.
Церий входит как компонент в магниевые (МА8) и титановые сплавы. Самостоятельно он применяется в зажигательных устройствах, так как при незначительном нагреве (механическая деформация) он воспламеняется и дает горячую искру. Церий в свободном виде аллитируют, т. е. покрывают слоем алюминия, для предохранения от быстрого коррозионного разрушения.
Радиоактивные изотопы 1 ^Eu; 'ggTu применяют для 7-де-фектоскопии металлов.
Оксиды /-металлов используют для получения специальных стекол и некоторых огнеупоров.
d-Металлы III группы. <4-Металлы III группы Sc, Y, La тоже относятся к редким металлам и содержание их в земной коре очень мало (10'"4% мае). Основные минералы, содержащие эти металлы,—тортвейтит Sc2Si207, гадолинит 2ВеО * Y203 • FeO • • 2Si02. Обычно они встречаются как примеси к другим горным породам. Получению Sc, Y и La предшествует концентрация сырья, или обогащение. Высокая химическая активность этих металлов затрудняет их получение в свободном виде. Их выделяют электролизом расплавленных галидов.
Некоторые физико-химические свойства d-металлов III группы показаны в табл. 12.8.
Химические свойства ^-металлов III группы. Все ^-металлы III группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева
T а б л и ix а 12.8. Некоторые физико-химические свойства ^-металлов III группы
Металл 7. Плотность, г/см'1 Темпер; тура, К Радиусы, им 11отснина л ионизации, В Электродный потенциал, в
