Курсовая работа: Лантаноиды

700

600 576° Pr3Ga

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Pr Ат. доли, % Ga Ga

Рис3. Диаграмма состояния системы празеодим - галлий

Характеристические соединения

Лантаноиды, как и другие группы химических элементов, имеют так называемые характеристические соединения. Это чаще всего оксиды, сульфиды, нитриды, гидриды и другие бинарные соединения.

Оксиды лантаноидов – самые прочные оксиды. Об этом свидетельствуют величины энтальпий образования (табл. 6).

Табл. 6. Энтальпии образования оксидов лантаноидов

Соединения	La2O3	Nd2O3	Eu2O3	Gd2O3	Dy2O3	Er2O3	Yb2O3	Lu2O3
ΔН° 298 КДж/моль	-1795	-1808	-1661	-1821	-1863	-1894	-1815	-1878

В свою очередь, среди оксидов лантаноидов наименьшей прочностью отличается оксид европия (III). Оксиды лантаноидов – тугоплавкие и трудно растворимые в воде вещества, хотя интенсивно взаимодействуют с ней с выделением теплоты. Получают оксиды прокаливанием соответствующих гидроксидов, нитратов и карбонатов, а также непосредственным окислением металлов.

2Ме(ОН)3 → Ме2О3 + 3Н2О

4Ме(NO3)3 → 2Me2O3 + 12NO2 + 3O2↑

Mе2(СО3)3 → Ме2О3 + 3СО2 ↑

4Ме + 3O2 200-400°С → 2Ме2O3

2Ме(ОН)3 t°C → Me2O3 + 3H2O

Цвет оксидов разнообразен – от белого до красного и голубого. В воде оксиды практически нерастворимы. Характер оксидов основный, хотя основность уменьшается от церия к лютецию. Это подтверждается возможностью у некоторых из этих элементов при сплавлении с оксидами щелочных металлов соединений типа МеLnO2:

Ме2О3 + Na2O → 2NaМеО2

Данная реакция свидетельствует о некоторой амфотерности оксидов лантаноидов.

Некоторые оксиды лантаноидов являются сильными восстановителями, например, оксид празеодима (III):

3Pr2O3 + KClO3 → 6PrO2 + KCl

Pr+3 -℮-- → Pr+4 1 6

Cl+5 -6℮-- → Cl-1 6 1

Оксиды лантаноидов в воде нерастворимы, но энергично ее присоединяют с образованием гидроксидов:

Э2О3 + 3Н2О → 2Э(ОН)3

Нагревание металлических тербия и празеодима на воздухе ведёт к образованию смешанных оксидов Tb4O7 (Tb2O3•2TbO2) и Pr7O12 (2Pr2O3•3PrO2) тёмно – бурого цвета. Если на воздухе прокалить соль празеодима, то образуется промежуточный тёмно – серый продукт состава Pr6O11 с молекулярной массой 1021,5. Его можно рассматривать либо как Pr2O5•2Pr2O3, либо как Pr2O3•4PrO2.

Известны также и оксиды со степенью окисления +2. Например, оксид европия (EuO). Его можно получить из оксида европия (III) путём нагревания на воздухе с графитом:

Eu2O3 + C(графит) 1700°C→ 2EuO + CO ↑

Моноксид европия - тугоплавкие кубические кристаллы – медленно разлагаются водой с выделением водорода, то есть является сильным восстановителем.