第二节锕系元素PPT课件

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Pm 钷（po） 4f5 5d0 6s2
Sm 钐
4f6 5d0 6s2
2.氧化态
只存在溶液中
Ac 锕 6d1 7s2 +3
Bk 锫 5f9 6d0 7s2 +3 +4
Th 钍 6d2 7s2 +3 +4 Pa 镤 5f2 6d1 7s2 +3 +4 +5 U 铀 5f3 6d1 7s2 +3 +4 +5 +6 Np 镎 5f4 6d1 7s2 +3 +4 +5 +6 +7 Pu 钚 5f6 6d0 7s2 +3 +4 +5 +6 +7 Am 镅 5f7 6d0 7s2 +2 +3 +4 +5 +6 Cm 锔 5f7 6d1 7s2 +3 +4
最稳定氧化态均为 +3。
由锎到铹（除了只存在溶液中外），其氧化态只有1种（+3）。
3.标准电极电势[E2098(V)]
- 2.58
Ac3+
Ac
- 1.899
Th4+
Th
(- 0.1)
PaO2+
Pa4+
- 1.0
Pa
- 2.372
Mg2+
Mg
UO22+ + 0.052 UO2+ + 0.612 U4+ - 0.607 U3+ - 1.796 U
氧化态
7
U
6
5
4
3
2
序数(Z)
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
(Th)
(Am) (Cf)
(Lr)
由钍到镅有多种氧化态存在，并且有高氧化态存在；其中，铀
的最稳定氧化态数最高（+6）。
最稳定氧化态数由锕到铀升高，由铀到镅降低，镅之后的元素
Ac 锕
6d1 7s2
Th 钍
6d2 7s2
Pa 镤（pu） 5f2 6d1 7s2
U铀
5f3 6d1 7s2
Np 镎
5f4 6d1 7s2
Pu 钚（bu） 5f6 6d0 7s2
La 镧
4f0 5d1 6s2
Ce 铈
4f1 5d1 6s2
Pr 镨
4f3 5d0 6s2
Nd 钕
4f4 5d0 6s2
U铀
5f3 6d1 7s2
Fm 镄
5d12 6d0 7s2
Np 镎
5f4 6d1 7s2
Md 钔
5f13 6d0 7s2
Pu 钚（bu） 5f6 6d0 7s2
No 锘（nuo） 5f14 6d0 7s2
Am 镅
5f7 6d0 7s2
Lr 铹
5f14 6d1 7s2
Cm 锔
5f7 6d1 7s2
特点Ⅰ
第二节 锕系元素
一、概述 二、钍及其化合物
三、铀及其化合物
ⅢB Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
锕系元素的价电子构型具有 5fn 6d1 7s2 和 5fn 6d0 7s2 两种结 构，与镧系元素相似（4fn 5d1 6s2 和 4fn 5d0 6s2）。
由此可预测，锕系元素也应有类似“镧系收缩”的锕系收缩现 象产生。
Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk
rM(pm) 188 rM3+(pm) rM4+(pm)
Cf 锎 5d10 6d0 7s2 +2 +3 Es 锿 5f11 6d0 7s2 +2 +3 Fm 镄 5d12 6d0 7s2 +2 +3 Md 钔 5f13 6d0 7s2 +2 +3 No 锘 5f14 6d0 7s2 +2 +3 Lr 铹 5f14 6d1 7s2 +3
最稳定的氧化态
只存在固体中
⑵制备
在从独居石中提取希土元源自文库时，可分离
出Th(OH)4；将提纯后的Th(OH)4 通过煅烧可 得到ThO2，再用金属钙在 1200K、氩气氛中 进行热还原，即可得到金属钍。
Th(OH)4 煅烧 ThO2 + H2O
ThO2
+
2Ca
1200K Ar
Th + 2CaO
要制备较纯的金属钍，可先将 ThO2 进行
+ 3.28
- 2.29
Cm4+
Cm3+
Cm
锕系元素的标准电极电势较小，金属性较强，具有较强的还原
性。
4.电负性 Ac Th Pa U
Np Pu Am —— Md No Lr
1.00 1.11 1.14 1.22 1.22 1.22 ← ≈1.2 → — —
由电负性可看出，锕系元素与镧系元素相似，属于金属性较强 的元素。
1.金属钍 ⑴存在
钍是天然放射性元素，在自然界中钍主要存在于独居石和钍石 中。
钍石[ThSiO4]四方晶系，其晶形酷似 锆石，呈四方双锥状或短柱状，集合体呈 粒状、致密块状；黑色、褐色、黄色、橘 黄色、橙色，半透明，玻璃光泽、断口油 脂光泽。
钍石主要产于伟晶岩中或以副矿物产于花岗岩和正长岩中；在 与碱性岩有关的碳酸岩中也常见钍石，是提取钍的主要原料。
氟化，再采用电解熔盐法备。
ThO2 + 4HF ＝ ThF4 + 2H2O
⑶金属钍
钍[Th]银白色，在1400℃以下为立方面心，1400℃时为立方体 心；Tf = 1750℃，Tb = 4790℃，质地较软；天然放射性元素，半衰 期约为1.4×1010 年。
一、概述
锕系元素又称为5f 过渡系或第二内过渡系元素，都是具有放
射性的元素。
1.价电子结构
Ac 锕
6d1 7s2
超铀元素（1940-1962年人工合成）
Bk 锫（pei） 5f9 6d0 7s2
Th 钍
6d2 7s2
Cf 锎
5d10 6d0 7s2
Pa 镤（pu） 5f2 6d1 7s2
Es 锿（ai） 5f11 6d0 7s2
180 163 156 155 160 174 175 176 100.5 98.6 97.4 96.2 94.6 93.5
98.4 94.4 92.9 91.3 89.6 88.8 88.6 87
特点Ⅱ
由于镧系元素的 4f 轨道与 5d 轨道的能级差相对较大，而锕 系元素的 5f 轨道与 6d 的能级差相对较小，使得锕系镎之前的元 素有保持 d 电子的倾向。
综合镧系和锕系两个系列元素的原子结构及电负性、标准电极 电势等物理量不难得出：
①镧系元素和锕系元素的化学性质相似，而且 每个系列内元素之间的化学性质也是相近的。
②镧系、锕系元素的金属性较强，仅次于碱金 属和碱土金属。
二、钍及其化合物
在锕系元素中，钍和铀及其化合物是最常见的；其它元素研究 甚少，了解不多。