稀土化合物的基本性质

颜色
开始沉淀的 pH 硝酸盐 氯化物 硫酸盐
La(OH)3
白
7.82
8.03
7.41
Ce(OH)3
白
7.60
7. 41
7.35
Pr(OH)3
浅绿
7.35
7.05
7.17
Nd(OH)3
紫红
7.31
7.02
6.95
Sm(OH)3
黄
6.92
6.83
6.70
Eu(OH)3
白
6.91
–
6.68
Gd(OH)3
白
5、一般稀土离子与体积大、配位能力弱的 一 是价水阴溶离的子。（NO3- , ClO4- , Cl- , CH3COO-）
6、与半径小或电荷较高的阴离子（F-,OH,的CO。32-,C2O32-)所形成的化合物是难溶于水
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二、镧系元素的重要化合物
1 、氧化物
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Ln 和O2的反应：
Ln 和O2的反应非常剧烈。Ce ､Pr､Nd的燃点依次为 165 ﾟC､290ﾟC､270ﾟC。因此铈-铁合金可被用做来制造打
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稀土化合物的一般性质
1、稀土元素的特征氧化态是+3，三价稀土 离子可与所有的阴离子形成晶体化合物。
2、与稀土离子匹配的阴离子对热不稳定， 则相应的稀土化合物受热分解为碱式盐 或氧化物。
3、如阴离子是对热稳定的，则其无水化合 物受热时只熔化不分解。
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4、稀土离子由于半径相近，所以它们的许 多化合物是异质同晶的。
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制 备 无 水 LnCl3 的 最 好 方 法 是 加 热 LnCl3 ·xH2O和NH4Cl的混合物制备无水LnCl3 电 解制单质Ln。通常要在氯化氢气流中或氯化铵 存在下或真空脱水的方法制备. 氯化铵存在下会 抑制 LnOCl 的生成：
LnCl3 xH2O NH4Cl LnCl3 xH2O NH3 HCl
HCl,H2O
LnΒιβλιοθήκη Baidul3•nH2 O
HCl
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在氢氧化物，氧化物或碳酸盐中加入盐酸即可 得氯化物。 在稀土工业中，矿石可处理为无水氯化稀土， 作为电解制取混合稀土金属的原料。 LaOCl和LnOBr可用做X射线荧光的增感剂。
Q：当分别用H+浓度相同的HCl或HNO3溶解镧 系元素的难溶盐时，往往是在HCl中更易溶解， 为什么？
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Ln(OH)3的受热分解：
Ln(OH)3分解温度从La(OH)3到Lu(OH)3逐渐 降低，稳定性也降低。
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3 、氯化物
LnCl3 ·xH2O易溶､易潮解 (x = 6或 7 的结晶较为 常见)。 不能加热水合氯化物来制备无水氯化物： 因其发生水解而生成氯氧化物 LnOCl LnCl3·nH2O ==== LnOCl↓+2HCl + (n-1) H2O 无水LnCl3熔点高，在熔融状态易导电。 在醇中，溶解度随碳链的增长而下降；在乙酸和 甲酸中的溶解度都较大；在醚和四氢呋喃中的溶解 度小，而在磷酸三丁酯中则有相当大的溶解度。
–
氢氧化物的碱性从上至下依次降低。
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根据上表，说明如何控制pH值使Ln(OH)3沉淀出来。 考虑Ln3+离子的碱性。Ln3+离子的碱性是随离子半 径的缩小而减弱的。离子碱性越弱，对阴离子OH-的 引力越强，因此需要越少的OH-，即pH值降低， Ln(OH)3开始从溶液中沉淀出来。 其它性质： Yb(OH)3和Lu(OH)3是两性氢氧化物，能溶于过量的 强碱溶液，而其余Ln(OH)3不溶。 Ln(OH)3的溶解度随温度的升高而降低。
Ce(SO4)2+e-===Ce 3+ +2SO42- =+1.74V
+II氧化态的盐具有强还原性:
Sm 3+ +e-===Sm 2+ =-1.55V Eu 3+ +e-===Eu 2+ =-0.35V Yb 3+ +e-===Yb 2+ =-1.15V
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在稀土化合物中，以氧化物和复合 氧化物的合成和应用最多，因为稀土与 氧的亲和力很强。其次为卤化物和复合 卤化物，因为它们是制备其他稀土化合 物和稀土金属的原料。再次为硫化物、 氮化物、硼化物和稀土配合物。
为使难溶氧化物加快溶解速度，可加入少量的还原剂 H2O2，或加入少量F-。
Ln2O3在空气中吸收二氧化碳而形成碱式碳酸盐。（产品 的包装、存放等）
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2 、氢氧化物
制备 : Ln3+ (aq) + NH3 ·H2O (或 NaOH) → Ln (OH)3↓
Ln (OH)3
Ln(OH)3 的溶度积和开始沉淀的 pH
稀土材料中除少数直接使用稀土金 属外，大多数是使用稀土元素的化合物。
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稀土元素的活泼性
镧系金属是强还原剂，其还原能力仅次于 Mg，其反应性可与铝比。而且随着原子序数的 增加，还原能力呈逐渐减弱的趋势。
在酸性溶液中Ln2+离子为强还原剂， Ln4+ 离子为强氧化剂。
+IV氧化态的盐具有强氧化性:
火石。 氢氧化物､草酸盐､碳酸盐､硝酸盐､硫酸盐在空气中灼烧，
或将镧系金属直接氧化 Ln2O3。 但Ce生成白色CeO2，Pr生成黑色Pr6O11，Tb生成暗棕色
的Tb4O7。Ln2O3碱性氧化物难溶于水和碱性介质中，但 是易溶于强酸中。
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金属离子半径越小（相应氧化物的碱性减少）的稀土氧 化物越难溶于酸。特别是铈、镨和铽的氧化物。
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4、硫酸盐
镧系元素硫酸盐和硫酸铝相似，易溶于水，含结晶水 Ln2(SO4)3·xH2O；脱水时经历以下三步：
Ln2(SO4)3·xH2O Ln2(SO4)3 Ln2O2SO4 Ln2O3 Ln2(SO4)3 和稀土硫酸复盐的溶解度从La 到Lu逐渐增大； 复盐的溶解度还随温度上升而下降，且按NH4+－Na+－K+ 的顺序降低。
6.84
–
6.75
Tb(OH)3
白
–
–
–
Dy(OH)3
黄
–
–
–
Ho(OH)3
黄
–
–
–
Er(OH)3
浅红
6.76
–
6.50
Tm(OH)3
绿
6.40
–
6.21
Yb(OH)3
白
6.30
–
6.18
Lu(OH)3
白
6.30
–
6.18
Y(OH)3
白
6.95
6.78
6.83
K
sp
1.0 ×10-19 1.5 ×10-20 2.7 ×10-22 1.9 ×10-21 6.8 ×10-22 3.4 ×10-22 2.1 ×10-22 2.0 ×10-22 1.4 ×10-22 5.0 ×10-23 1.3 ×10-23 3.3 ×10-24 2.9 ×10-24 2.5 ×10-24