Реферат: Лантаноиды и актиноиды
америций и кюрий наиболее характерна степень окисления +3,
имеются соединения со степенью окисления
+4.
берклий следующие наиболее характерна степень окисления +3.
за ним элементы
Актиноиды, подобно лантаноидам, характеризуются высокой химической активностью. В высокодисперсном состоянии Th, U и Pu активно поглощают водород, образуя нестехиометрические металлоподобные соединения, состав которых приближается к ЭНз. Термическое разложение UH3 можно использовать для получения особо чистого водорода.
При нагревании в присутствии кислорода эти металлы образуют' оксиды: бесцветный ТhO2 , темно-коричневый UO2 , желто-коричневый РuO2 .
Э +О2 =ЭО2
Это тугоплавкие соединения, особенно ТhO2 (т. пл. 3220 °С). При более сильном нагревании (до красного каления) уран образует темно-зеленый оксид U3 O8 , формулу этого соединения можно записать U2 +4 U+6 O8 .
Гидроксиды Э(ОН)3 малорастворимы в воде и имеют основный характер. Гидроксиды Э(ОН)4 имеют основный характер и также нерастворимы в воде
Рассматриваемые металлы реагируют с кислотами, образуя соли Э+4 .
Э + 2Н2 SO4 = Э(SO4 )2 + 2H2
Соли, в которых актиноиды находятся в состоянии окисления +4, напоминают по свойствам соли Се4+ . Соли актиноидных металлов, в которых последние находятся в степени окисления +3, сходны по свойствам с аналогичными солями лантаноидов.
При действии на уран избытка фтора образуется гексафторид UF6 бесцветное, легко возгоняющееся кристаллическое вещество (давление его пара 101 кПа при 56,5 °С). Это единственное соединение урана, существующее в газообразном состоянии при низкой температуре. Данное обстоятельство имеет большое практическое значение, поскольку разделение изотопов 235 Uи 238 U (с целью получения атомной энергии) осуществляют с помощью процессов, протекающих в газовой фазе (центрифугирование, газовая диффузия). При растворении в воде UF6 гидролизуется
UF6 +2Н2 О = UО2 F2 +4HF
Тетрафторид UF4 получают действием HF на UО2 .
UО2 + 4 HF = UF4 + 2Н2 О
Аналогичными свойствами обладают гексафториды нептуния и плутония.
С хлором уран образует легко растворяющийся в воде тетрахлорид UCl4 . При избытке хлора получается UCI5 , легко диспропорционирующий на UCl4 и UC16 .
При нагревании уран активно взаимодействует с азотом, серой и другими элементными веществами.
Соединения U+4 в подкисленных водных растворах легко окисляются до шестивалентного состояния с образованием ярко-желтых солей уранила. Поскольку с увеличением заряда иона актиноида усиливается его взаимодействие с водой (гидролиз), то в водном растворе ионы Э5 + и Э6 + не существуют. В воде они превращаются соответственно в ионы ЭО2 + и ЭО2 2+ . Связи атомов кислорода с ионами актиноидов в состоянии окисления +5 и +6 настолько прочны, что ионы ЭО2 + и ЭО2 2+ остаются неизменными при многих химических превращениях. Гидроксид уранила при нагревании разлагается, образуя оксид UО3 . При действии Н2 О2 на раствор нитрата уранила образуется желтый пероксид урана:
U02 (N03 )2 + Н2 02 + 2Н2 0 =U04 •2Н2 0 ¯ + 2HN03
Для соединений актиноидов чрезвычайно характерны реакции диспропорционирования. Например, ион пятивалентного плутония РuО2 + в водном растворе диспропорционирует на ионы трехвалентного и шестивалентного плутония:
3Pu02 + + 4Н+ = Рu3+ + 2PuO2 2+ + 2Н2 0
Многие соли актиноидов хорошо растворимы в различных органических растворителях, не смешивающихся с водой. На этом основана экстракция соединений актиноидов органическими веществами из водных растворов. Экстракционные процессы нашли широкое применение в технологии выделения и разделения, близких по свойствам актиноидов.
3. f –элементы в природе и их применение.
В природе лантаноиды очень рассеяны и в свободном виде не встречаются, а лишь в; сочетании друг с другом или с лантаном и иттрием. При отделении рассматриваемых элементов друг от друга большие трудности возникают ввиду чрезвычайного сходства свойств лантаноидов. Содержание лантана и лантаноидов в земной коре составляет 0,01 %' (масс), т. е. примерно такое же, как меди. Наиболее распространены гадолиний, церий и неодим, наиболее редко гольмий, тулий и лютеций.
Очень редко встречается радиоактивный элемент прометий. Впервые он выделен в 1947 г. из продуктов деления урана в ядерном реакторе.
Лантаноиды обычно получают электролизом расплавленных хлоридов или фторидов. Они могут быть также получены металлотермическим способом при восстановлении фторидов или хлоридов активными металлами.