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文档介绍：第二十章镧系元素和锕系元素
Chapter 20 The Lanthanides and Actinides
镧系元素
La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu
(镧) (铈) (镨) (钕) (钷) (钐) (铕) (钆) (铽) (镝) (钬) (铒) (铥)(镱) (镥)
锕系元素
Ac、 Th、 Pa、 U、 Np、 Pu、 Am、 Cm、 Bk、 Cf、 Es、 Fm、 Md、 No、 Lr
(锕) (钍) (镤) (铀) (镎) (钚) (镅) (锔) (锫) (锎) (锿) (镄) (钔) (锘) (铹)
§20-1 镧系元素(Ln)
The Lanthanides
一、General Properties:
,共十五种元素,称为镧系元素,用Ln表示。
ⅢB族中的钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素在性质上都非常相似并在矿物中共生,由于镧系收缩,Y3+离子的半径落在Er3+附近,Sc3+离子的半径接近于Lu3+,所以Sc、Y可以看作镧系元素的成员。在化学上把Sc、Y和镧系元素统称为稀土元素(rare earth’s elements),用RE表示。
states (以+3为特征氧化态,其他还有+2或+4氧化态)
4f 6、4f 7 4f 13、4f 14
Sm2+、Eu2+ Tm2+、Yb2+
4f 0、4f 1、4f 2、4f 3、4f 4、4f 5、4f 6、4f 7、4f 8、4f 9、4f 10、4f 11、4f 12、4f 13、4f 14
La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+
4f 0、4f 1 4f 7、4f 8
Ce4+、Pr4+ Tb3+、Dy3+
溶液中能稳定存在的氧化态有:Ln3+、Eu2+(4f 7)、Yb2+(4f 14)、Ce(IV)(4f 0)

(1) 镧系收缩镧系元素的原子半径和离子半径在总的趋势上都是随着原子序数的增加而逐渐地缩小,这种原子半径依次缩小的积累,称为镧系收缩。
(2) 镧系收缩的影响
(a) Sc、Y与镧系元素共生;
(b) Zr、Hf,Nb、Ta,Mo、W,Tc、Re在原子半径上非常接近,造成分离极其困难。

(1) 电子构型全空,半满和全满,或接近全空,半满和全满的4f电子的离子是稳定的或比较稳定,难以实现4f电子激发,故是无色的。
∴ La3+ (4f 0 )、Gd3+ (4f 7 )、Lu3+ (4f 14 )、Ce3+ (4f 1 )、Eu3+ (4f 6 )、Tb3+ (4f 8 )、
Yb3+ (4f 13 )都是无色
(2) 具有4f x和4f 14-x的+3价离子显示的颜色相同或相近。
(3) f电子相同,离子电荷不同的离子,其颜色不同。
Ce4+ (4f 0 ) 橙红 Sm2+ (4f 6 ) 浅红 Eu2+ (4f 7 ) 草黄 Yb2+ (4f 14 ) 绿
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