- •660025, Г. Красноярск, ул. Вавилова, 66 а
- •1.1.Распространение в природе и получение
- •1.2 Физические свойства
- •Химические свойства
- •Соединения s – металлов
- •1.6.Применение
- •Элементы іііа – группы
- •Распространение в природе и получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Соединения металлов
- •2.1.4. Применение
- •Глава 3. Химия переходных металлов
- •В периоде с ростом z восстановительные свойства металлов уменьшаются, достигая минимума у элементов iв группы (табл.3.1.). Тяжелые металлы viiiв и iв групп за свою инертность названы благородными.
- •3.1. Элементы 1в группы
- •3.1.1. Распространение в природе и получение
- •3.1.2.Физические свойства
- •3.1.3. Химические свойства
- •3.1.4. Соединения металлов
- •3.1.5.Применение
- •3.2. Элементы подгруппы II a
- •3.2.1.Распространение в природе и получение
- •3.2.2.Физические свойства
- •3.2.3. Химические свойства По химическим свойствам Zn и его аналоги менее активны, чем подгруппа Са. В ряду от Zn к Hg-химическая активность металлов уменьшается (см. Табл.3.3.).
- •3.2.4. Соединения металлов
- •3.2.5. Применение
- •3.3. Элементы подгруппы iiia
- •3.3.1. Способы получения
- •3.3.2.Физические и химические свойства
- •3.3.3. Соединения металлов
- •3.3.4. Применение
- •3.4. Элементы подгруппы ivb
- •3.4.1.Распространение в природе и получение
- •3.4.2.Физические свойства
- •3.4.3. Химические свойства
- •3.4.4. Соединения металлов
- •3.4.5. Применение
- •3.5. Элементы подгруппы vb
- •3.5.1.Распространение в природе и получение
- •3.5.1.Физические свойства
- •3.5.2. Химические свойства
- •3.5.4. Cоединения металлов
- •3.5.5.Применение
- •3.6. Элементы подгруппы viв
- •3.6.1. Распространение в природе и получение
- •В промышленности чистый хром получают из хромистого железняка:
- •Вольфрам, молибден получают из соответствующих оксидов, например:
- •3.6.2.Физические свойства
- •3.6.3. Химические свойства
- •3.6.4. Соединения металлов
- •3.6.5. Применение
- •3.8. Элементы подгруппы VII b
- •3.8.1. Распространение в природе и получение
- •3.8.2.Физические свойства
- •3.8.4. Химические свойства
- •3.8.5.Соединения металлов
- •3.8.6. Применение
- •3.9.2. Физические свойства
- •3.9.3. Химические свойства
- •3.9.4.Соединения металлов
- •3.9.5. Применение
- •3.9. Элементы VIII в группы (платиновые металлы)
- •3.9.1. Распространение в природе и получение
- •В виде соединений находятся в Си- Ni сульфидных рудах.
- •3.9.2. Физические свойства
- •3.9.3. Химические свойства
- •3.9.4.Соединения металлов
- •3.9.5.Применение
- •Глава 4. Лантаноиды и актиноиды
- •4.1. Электронные конфигурации атомов лантаноидов и актиноидов и их свойства.
- •4. 1.1.Монотонно изменяющиеся
- •4.1.2.Периодически изменяющиеся свойства
- •4.2.Распространение f - элементов в природе и получение
- •4.3.Разделение смеси соединений лантаноидов (актиноидов)
- •4.3.1.Ионообменная хроматография
- •4. 3.2.Жидкостная экстракция
- •4.3.3.Разделение по изменению степени окисления
- •4.4.Физические свойства
- •4.5.Химические свойства
- •4.6.Соединения f-металлов
- •4.7.Применение
4. 1.1.Монотонно изменяющиеся
а) изменение радиусов атомов и ионов
В целом, радиусы атомов и ионов лантаноидов с ростом порядкового номера уменьшаются (рис.4.1).
Рис.4.1. Радиусы ионов лантаноидов
Это влияние известно под названием лантаноидного сжатия". Оно объясняется тем, что с ростом числа
4f -электронов увеличивается их притяжение к ядру, заряд которого непрерывно растет. Как следствие этого, радиусы атомов и ионов уменьшаются. Подобное явление, называемое "актиноидным сжатием", характерно и для 5f -элементов. Радиусы их атомов и трехзарядных ионов тоже уменьшаются с ростом атомного номера;
б) изменение потенциалов ионизации Энергия (потенциал) ионизации - это минимальная энергия, необходимая для отрыва электрона от невозбужденного атома. Суммарная энергия, затрачиваемая для перевода атома Ln Ln3+ , принимает следующие значения:
Ln |
La |
Ce |
Pr |
Nd |
Sm |
Gd |
Dу |
Ho |
Er |
Tm |
Lu |
J ион Э-в |
36,5 |
37,2 |
37,5 |
37,8 |
38,2 |
38,6 |
39,5 |
40,0 |
40,2 |
40,3 |
41,0 |
Величины энергий ионизации с ростом порядковых номеров лантаноидов равномерно и закономерно увеличиваются. Это объясняется уменьшением атомных радиусов и соответственно ослаблением восстановительной способности лантаноидов. Самый сильный восстановитель среди них - лантан;
в) изменение стандартных электродных потенциалов
Поведение металлов в водных растворах характеризуется величинами их стандартных электродных потенциалов. Для лантаноидов они имеют высокие отрицательные значение, т.е. лантаноиды - химически активные металлы, уступающие по активности лишь щелочным, щелочно-земельным металлам, скандию, иттрию и лантану. С уменьшением радиусов Ln3+ величины Е0возрастают (рис.4.2),
Лантан и лантаноиды энергично растворяются в воде с выделением водорода:
Рис.4.2. Стандартные потенциалы восстановления лантаноидов
3 2H+ + 2e- = H2 E0 = -0,41 B
2 La - 3e- = La3+ E0 = -2,52 B
6H+ + 2La = 3H2 + 2La3+
э.д.с. = 2,52 – 0,41 = 2,11(B)
При переходе от La к Lu способность реагировать с водой несколько ослабляется в соответствии с уменьшением восстановительных свойств;
г) изменение основности
Основность любых элементов зависит от прочности связи валентных электронов с ядром, а следовательно, от структуры атомов. По ряду лантаноидов радиус атомов уменьшается, при атом прочность связи 4n3+ - ОН увеличивается, основность ослабевает. Наибольшей основностью обладает атом La , он приближается по свойствам к Мg(OH)2 , Отсюда, как следствие, вытекает способность солей лантаноидов к гидролизу, В ряду La3+ - Lu3+ склонность к гидролизу увеличивается.
Для гидроксидов актиноидов с ростом степени окисления прослеживается закономерность:
Э(ОН)3 – Э(ОН)4 – Э+5О2ОН – Э+6О2(ОН)2
основные свойства уменьшаются.
Итак, "лантаноидное" и "актиноидное сжатие" атомных и ионных радиусов вызывает монотонное изменение свойств f –элементов.