第十四章镧系和锕系元素教学文稿

VIII
13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar
IB IIB 铝 硅 磷 硫 氯 氩
4 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr
中La（4f05d16S2，4f为全空），Gd（4f75d16S2，4f半 充满）及Ce(4f15d16S2)，5d轨道上有1个电子，其余 La系元素新增电子均在4f轨道上。
在氧化数上，表现属ⅢB的特征+3氧化数，此外还 有+4及+2氧化数的表现，即部分4f电子也参与成键。 不同La系元素它们在氧化数的稳定性上不同，从La～ Gd和从Gd～Lu氧化数变化出现两个周期。 La系元素中还有其他的一些氧化数（+4、+2）表现。
影响：由于Ln3+所带电荷相同，且Ln3+的构型及半径相差 不大，所以Ln3+性质极为相似：离子化合物的溶解度、 氢氧化物的酸碱性、配合物的稳定常数、离子晶体的晶 格能等彼此都很接近，从而造成Ln3+间分离困难。
概述
115 Ln离子半径
110 105 100
95 90 85 80
Sm
Eu
Ln(+II)
稀土元素——ⅢB中的钇（Y）、镥（Lu）和La系元 素，共16种元素性质相似。在矿物中常共生在一起。故 总称为稀土元素，常用RE（Rare Earth）表示。
内过渡元素——f区元素在价层电子填充上的特征 是基本上新增电子填在(n-2)f亚层（即倒数第三层的f
概述
（一）价层电子构型和氧化数： La系元素价层电子构型一般为4f1-145d0～16S2，其
概述
一、概述 ： f区元素包括周期系中的La系元素（57La～70Yb）
和Ac系元素（89Ac～102No）共28种元素，La系元素中只 有61Pm是人工合成的，具有放射性，Ac系元素均有放射 性。 超铀元素——Ac系元素中92U以后的元素多数为人工合成， 称超铀元素，镎（Np）、钚（Pu））自然界中有微量存 在。
第十四章 镧系和锕系元素
概述 稀土元素 核反应和超铀元素的合成 本章要求
元素周期表
IA
1
1H
氢
IIA
2 He
IIIA IVA VA VIA VIIA 氦
2
3 Li
锂
4 Be
铍
5 B 6 C 7 N 8 Oຫໍສະໝຸດ Baidu9 F 10 Ne
硼 碳 氮氧 氟 氖
3
11 Na
钠
12 Mg
镁
IIIB
IVB
VB
VIB VIIB
2、离子半径
特点：①La3+离子半径在86.8～103.2Pm间，比相
同氧化数的其它金属离子较大（
r Cr 3
=61.5Pm，r Fe
3 =64.5Pm，r Co
3
r=Al 633P=m5）3.。5Pm，
概述
②La3+半径变化十分规律，如图所示，逐渐减小， 不同于原子半径有峰值出现，这是因为La3+已无6s和5d 电子最外层皆为5s25p6结构，随La→Yb有效核电荷增加， 离子半径逐渐减小。同时，有效核电荷的增加比原子中 显著，（因无6s5d电子核受屏蔽减弱，使有效核电荷增 加）。总共收缩了16.4Pm，（原子半径只收缩10.3Pm）。
La Ce
Ln(+III) Ln(+IV)
Pr
Nd
Ce Pr
Pm
Sm
Eu Gd
Tb
Tm Yb
Dy
Gd Tb
Ho Er Tm Yb Lu
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
6 55 Cs 56 Ba 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn
铯 钡 La-Lu 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂 金 汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡
7 87 Fr 88 Ra 89-103 104 Rf 105 Db 106 Sg 107 Bh 108 Hs 109 Mt 110 111 112
钾钙 钪钛 钒 铬锰铁钴镍 铜 锌镓锗砷硒 溴氪
5 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe
铷 锶 钇 锆铌 钼 锝 钌 铑钯银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙
概述
210 Ln原子半径
205
Eu
Ln
200
195
Yb
190
La
185
180
Ce Pr Nd Pm Sm
Gd
175
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Lu
170 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
概述
La系元素原子半径在Eu、Yb两处出现骤升 的峰值现象与它们的第一、二、三电离能总和 随着原子序数增加而增加，但在Eu、Yb出现骤 升的峰值和La系元素的熔点随着原子序数的增 加在逐渐升高过程中Eu、Yb处出现陡降的谷值 的现象合在一起，称LaAl 系元素性质递变的“双 峰效应”。
钫 镭 Ac-Lr 钅卢 钅杜 钅喜 钅波 钅黑 钅麦 Uun Uuu Uub
114
116
118
镧 锕 镧锕系系系 系 8 5镧 锕 9 A 7 L85镧锕97c a A5 L9铈 钍 ca8 0T C59铈钍80 h e TC59 he镨 镤 91P 5P 99镨镤1 PPa r 6 a9 r钕 0 2 N 69U 0钕2铀铀 NUd d6 9钷 镎 1 6P 3 9N钷镎13PNmpm p6 9钚 钐 692 4钚P S 24钐PSumu m6 9铕 镅 69A 铕镅353 5E AEmumu6 9锔 69钆 锔4钆64 6 C GCGmd m d6 9 6957铽 锫 铽锫5 7BB TTkb k b 696 9 镝锎68镝 锎 D6 8 CD C yf 6y 9f 钬76 锿99钬 锿 HE7 H 9 oE s 16o 0镄s 8铒106镄 铒 FE08 mrF E0160铥钔9m 1r 1MT6铥 钔 dm0M T 91 170镱锘02m d1NY7镱 锘 ob00 N Y12 701镥铹3o b 1 L7 Lu镥 铹 r01L L3u r