王新新稀土元素化学课件

格式：ppt
大小：2.41 MB
文档页数：76

下载文档原格式

《稀土元素化学》课件

结晶法
原理
利用不同物质在溶液中的溶解度差异，通过降温或蒸发等方法使某些物质结晶析出，从而实现稀土元素的分离。
步骤
将含有稀土元素的溶液进行蒸发浓缩，调节温度使稀土元素结晶析出，然后收集结晶进行后续处理。
05
稀土元素的应用
在玻璃陶瓷领域的应用
总结词
增益效果、着色效果、提高产品质量
详细描述
稀土元素在玻璃和陶瓷中作为添加剂使用，能够提高产品的光学、力学和化学性能。它们可以增强玻璃的光泽度和透光性，赋予陶瓷独特的色彩和质感，同时提高产品的硬度
《稀土元素化学》ppt课件
• 稀土元素概述 • 稀土元素的化学性质 • 稀土元素在自然界中的存在 • 稀土元素提取与分离 • 稀土元素的应用 • 稀土元素的环境影响与可持续发展
01
稀土元素概述
定义与特性
定义
稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素，以及与镧系元素化学性质相近的元素。
06
稀土元素的环境影响与可持续发展
对环境的影响
土壤污染
稀土开采和冶炼过程中产生的废水和废渣排放，可能导致土壤中的重金属和放射性物质超标，影响土壤生态系统的健康。
水体污染
大气污染
稀土冶炼过程中产生的烟尘和废气可能含有有毒物质，对大气环境造成污染，影响人体健康。
稀土矿山的开采和冶炼活动可能对地下水和地表水造成严重污染，影响水生生物的生存和人类饮用水安全。
化合物稳定性
总结词
了解稀土元素化合物的稳定性对于实际应用至关重要。
详细描述
稀土元素可以形成多种化合物，如氧化物、卤化物、硫化物等。这些化合物的稳定性取决于它们的晶体结构和化学键类型。例如，某些稀土元素卤化物在低温下仍能保持稳定。

稀土化学公开课获奖课件

RE(OH)3晶体学参数
第25页
立方晶系RE(OH）3晶体构造
第26页
稀土氢氧化物物理性质
第27页
Ce(OH)4
La(OH)3
Nd(OH)3
第28页
LnO(OH)晶格常数
第29页
稀土浓度与pH间关系
第30页
二、性质：
脱水:
2Ln(OH)3 nH2O -2nH2O 2Ln(OH)3 -2H2O 2LnO(OH) -H2O Ln2O3
➢ 2RE(NO3)3•3Mg(NO3)2•24H2O ➢ 如 Y(NO3)3•2NH4NO3•4H2O
➢ 复盐溶解度不不小于硝酸盐溶解度， La→Sm递减。一般用于分离铈组和钇组。
➢
第50页
铵复盐溶解度不小于镁复盐，并由镧至钐递增，钇组稀土元素（除铽外）均不能形成硝酸复盐。
某些镧系元素与铵或镁硝酸复盐相对溶解度
• 碳酸盐受热分解，通过RE2O2CO3中间产物阶段 (350~550℃) ，最终产物氧化物RE2O3 (800~900℃)。分解温度大多随原子序数增长而减少。
• 溶于大多数酸，放出二氧化碳。
第55页
稀土碳酸盐在水中溶解度
第56页
5.2.3.2 晶型稀土碳酸盐制备
• 在稀土溶液中加入碳酸氢铵后发生如下反应：
REAlO3 RECrO3 RECoO3 REGaO3 REFeO3 REMnO3 RENiO3
RETiO3 REVO3 Ba(RE，Nb)O3
第17页
稀土氧化物某些性质
第18页
第19页
稀土氧化物生成自由能
稀土氧化物活性决定于加热温度。制备氧化物时应尽量在低温下灼烧以便获得最高活性。稀土氧化物在加热时，可以发生如下两个变化过程：

稀土元素(研)资料课件

稀土元素在高科技产业、新材料、新能源等领域有广泛应用，全球需求持续增长。
供需平衡状况
近年来，全球稀土元素供需状况总体保持平衡，但未来随着新兴产业的发展，需求还将继续增长。
市场价格波动
影响因素
稀土元素市场价格波动受多种因素影响，包括全球供需状况、政策调整、技术进步等。
价格走势
近年来，稀土元素市场价格呈现波动上涨趋势，未来随着需求的增长，价格仍有上涨空间。
溶剂萃取法
原理
利用不同物质在两种不混溶液体中的溶解度差异，将目标稀土元素从一种溶剂转移到另一种溶剂中。
步骤
混合、搅拌、分离、回收。
优点
高效、选择性高、操作简便。
缺点
需要大量有机溶剂，可能产生环境污染。
离子交换法
原理利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应，将目标稀土元素留在离子交换
剂上，从而实现分离。优点
选择性。
润滑油
02
添加稀土元素可改善润滑油的性能，延长润滑油的使用寿命。
高分子合成
03
在合成高分子材料中加入稀土元素，可改善其热稳定性、光稳
定性和力学性能。
玻璃陶瓷
玻璃
添加稀土元素可改变玻璃的透光性、颜色和电学性能，制造出各种特殊功能的玻璃。
陶瓷
在陶瓷材料中加入稀土元素，可改善其力学性能、热稳定性和电学性能。
稀土元素(研)资料课件
目录
CONTENTS
• 稀土元素简介 • 稀土元素提取技术 • 稀土元素在各领域的应用 • 稀土元素的环境影响 • 稀土元素的市场前景 • 我国稀土政策与法规
01 稀土元素简介
定义与特性
定义
稀土元素是指元素周期表中镧系元素加上钪和钇共17种元素的总称。

稀土元素化学课件1 共132页

。，铥(Tm)，镱(Yb)，镥(Lu)，它们位于周期表中第6周期，原子序数为57～71的位置上稀土元素（17个元素）
镧(La)，铈(Ce)，镨(Pr)，钕(Nd)，钷(Pm)，钐(Sm)，铕(Eu)，钆(Gd）铽(Tb)，镝(Dy)，钬(Ho)，铒(Er)，铥(Tm)，镱(Yb)，镥(Lu)，钪（Sc），钇（Y）
稀土分离
• (1)溶剂萃取法
溶剂萃取法具有处理容量大，反应速度快，分离效果好的优点，它已经成为稀土分离中使用的最主要手段
• (2)离子交换法
离子交换法是稀土元素分离和制备单一稀土元素的重要方法
• (3)萃淋树脂法
萃淋树脂法利用萃取柱色层法分离稀土，是液体色层法的一种特殊形式
稀土应用
• (1) 冶金工业 • (2)玻璃、陶瓷工业 • (3) 石油化工中 • (4) 核工业 • (5)光学材料 • (6)电子工业 • (7)高温超导材料
1935年，《中国地质学会志》第14卷第2期正式发表了何作霖的题为《绥远白云鄂博稀土类矿物的初步研究》(英文)的论文，他在论文中正式公布他的研究成果，分别将他在白云鄂博矿中发现的两种稀土矿物暂时命名为“白云矿”和“ 鄂博矿”。后证实“白云矿”就是氟碳铈矿，“鄂博矿”就是独居石。于是大家公认，丁道衡是白云鄂中国发现稀土第一人——何作霖博矿山的发现者，而何作霖却是发现其中稀土的第一人。
轻稀土和重稀土两组，其中轻稀土又称铈组元素，包括La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu；重稀土又称钇组元素，包括Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb， Lu和Y ；
轻、中和重稀土三组。轻稀土为La，Ce，Pr，Nd；中稀土为Sm，Eu，Gd，Tb，Dy；
稀土分为四组：铈组为La，Ce，Pr；钐组为Nd，Sm ，Eu；铽组为Gd，Tb，Dy；铒组为Ho，Er，Tm， Yb，Lu，Y。

稀土元素-介绍PPT课件

稀土元素简介
.
1
一、稀土元素介绍二、稀土元素的一般物理性质三、稀土元素的非金属化合物四、稀土元素与化合物的反应.源自2一、稀土元素介绍
稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧 (La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(Rare Earth)。简称稀土(RE或R)。
2RE3++3CO32- → RE2(CO3)3 RE2(CO3)3在900oC时热分解为氧化物。
RE2(CO3)3 → RE2O3+3CO2
.
12
.
13
.
14
.
15
性质：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
惰性气氛中也被氧化，形成三价氧化物。二价稀土元素的氢氧化物Eu(OH)2可用10mol/L
NaOH和金属Eu反应制备;
Eu+3H2O → Eu(OH)2H2O+H2
.
10
.
11
（三）、稀土元素的几种含氧酸盐
一、稀土元素的碳酸盐
稀土水合碳酸盐能与大多数酸反应，在水中的溶解度在10-5~10-7mol/L范围内。稀土碳酸盐在900oC时分解成氧化物。向可溶性的稀土盐溶液中加入略过量的 (NH4)CO3，可生成 (RE2CO3)3（正碳酸盐）：
.

《稀土元素的反应》PPT课件

2 稀土金属与金属元素作用

稀土金属几乎能同所有的金属元素作用，生成组成不同的金属间化合物。与镁生成REMg、REMg2、REMg4等化合物 (稀土金属微溶于镁)；与铝生成RE3Al、RE3Al2、REAl、REAl2、 REAl3、RE3Al4等化合物；与钴生成RECo2、RECo3、RECo4、RECo5、 RECo7等化合物，其中Sm2Co7、SmCo5为永磁材料；
（5）稀土硫酸盐稀土氧化物与略微过量的浓硫酸反应、水合硫酸盐高温脱水或酸式盐的热分解均可制得无水稀土硫酸盐。无水稀土硫酸盐容易吸水，溶于水是放热，在20℃时，稀土硫酸盐的溶解度由铈至铕依次降低，由钇至镥依次升高。水合稀土硫酸盐可用通式RE2(SO4)3·nH2O表示，其中n=3,4,5,6,8,9,但以n=9(La,Ce)和 n=8(Pr至Lu)为最常见。稀土硫酸盐与碱金属和碱土金属的硫酸盐均能形成复盐
17种元素，称为稀土元素。一般用符号RE表示。
稀土元素的化学反应
化学与环境工程学院专业：应用化学
稀土元素在周期表中的位置
稀土名字的由来：
以氧化物的形式从当时认为是相当稀少的矿物中发现，所以称为稀土，类似于苦土MgO，锆土 ZrO2等。习惯使用到今天。
其实稀土不稀也不土：
不稀：现已探明稀土元素的丰度比一些普通元素还要高。不土：稀土元素除可以氧化物存在，还可以盐类等形式存在。

+3价铈的氢氧化物不稳定，只能在真空条件下制备，它在空气中将被缓慢氧化，在干燥条件下很快被转变为黄色的+4价铈的氢氧化物。因此，三价铈的氢氧化物是一种很强的还原剂。
（3）稀土氨化物金属Eu和Yb均能溶解在液氨中，得到蓝色溶液，对该溶液适当处理可得到RE(NH2)2和 RE(NH3)6两种氨化物。 RE(g)=RE2+(氨)+2e-(氨) Eu(NH2)2是橙色固体，易水解为黄色的 Eu(OH)2 • H2O，并慢慢氧化为Eu(OH)3； Yb(NH2)2是铁锈红色或褐色固体，磁测表明：仍含有Yb(Ⅲ)。 Eu(NH3)6和Yb(NH3)6是褐色金属状固体，可分解；是体心立方结构，与碱土金属六氨合物相似。 Eu(NH3)6(s)=Eu(s)+6NH3(g)

稀土元素研资料.pptx

Ln、Ce、Gd基态电子构型不符合“构造原理
第3页/共25页
6.2.2 物理性质镧系元素均为典型的金属，银白带灰光泽，介于铁和银之间。一般是柔软的，随原子序数增大而变得较硬。具有延展性
纯稀土金属有好的导电性。在超低温下（-268.78 ℃ ）有超导性。稀土金属及其化合物在一般温度下为强顺磁性物质，具有很高的磁化率。Sm、 Gd、Dy具有铁磁性。
第1页/共25页
6-2 镧系元素性质 6.2.1 镧系元素原子的电子结构从Ce开始，电子逐一填充在4f轨道。价电子构型为：[Xe]4f0～145d0～16s2。
第2页/共25页
1.所有最外层都是6s2,类似于碱土金属，性质活泼。2.次外层有5d0 ～ 15s25p6,Ln+3价离子电子构型是很规则的，从La3+→Lu3+，为4f0→4f14,最外层电均为5s25p6电结构。3.4f 电子深藏于5s25p6壳层，对离子化学性质影响很小，Ln3+稳定，彼此化学性质和相似。
700℃
第13页/共25页
3. 氢化物控制氢气压力下，镧系金属吸收氢气可形成稳定组成不定的类合金氢化物LnHx（0＜x≤2）。此类氢化物性脆，外观像金属，呈淡蓝色。 LnH2实际组成可表示为Ln3+(e-)(H-)2, e-为处于导带中的自由电子，二氢化物具有导电性。 LnH2继续吸氢，最终可变为LnH3。 LnH3的组成是Ln3+(H-)3, 为盐型化合物，不具有导电性。某些镧系金属合金氢化物，如LaNi5Hx、 La2Mg17Hx、 La2Ni5Mg15Hx等是良好的储氢材料，能可逆吸收和释放氢气。
第8页/共25页
Ln3+的磁性： La3+(4f0)、Lu3+(4f14)组态无成对电子，呈现逆磁性。其它fn组态均含有未成对电子，为顺磁性。呈双峰状：

稀土元素分析化学PPT课件

特性
稀土元素具有丰富的电子能级，可与其他元素形成稳定的化合物，表现出独特的物理和化学性质，如荧光、催化、磁性等。
稀土元素在地壳中的分布
分布
稀土元素在地壳中分布广泛，但相对集中于某些矿物中，如氟碳铈矿、独居石等。
储量
全球稀土资源丰富，主要分布在中国、美国、澳大利亚等国家。
稀土元素的重要应用
04
CATALOGUE
稀土元素的分析方法
质谱法
总结词
高灵敏度、高分辨率
详细描述
质谱法是一种通过测量样品离子质量和丰度来进行分析的方法。在稀土元素分析中，质谱法具有高灵敏度和高分辨率的特点，能够准确地测定稀土元素的质量数，进而确定元
素组成。
原子吸收光谱法
总结词
高精度、低背景干扰
VS
详细描述
原子吸收光谱法是一种基于原子能级跃迁的分析方法。通过测量特定波长的光被吸收的程度，可以确定样品中目标元素的存在和浓度。在稀土元素分析中，原子吸收光谱法具有高精度和低背景干扰的优点，能够准确测定稀土元素的含量。
稀土元素分析化学的定义与重要性
定义
稀土元素分析化学是研究稀土元素的性质、组成、结构和形态，以及它们在环境、材料和生物体内的存在、迁移、转化和检测的科学。
重要性
稀土元素在高科技产业、新材料、新能源等领域具有广泛应用，因此准确测定稀土元素的含量和分布对于科学研究、工业生产和环境保护具有重要意义。
稀土元素分析化学的主要方法
THANKS
感谢观看
分析准确度与精密度的提高
总结词
提高分析准确度与精密度是稀土元素分析化学的重要挑战，有助于减小误差和提高分析质量。
详细描述
随着分析技术的发展，稀土元素分析化学将不断提高准确度和精密度，减少误差和不确定性，提高分析质量，以满足更严格的质量控制和检测要求。

稀土元素-PPT课件

优点：
①电动机的效率增强；
磁性材料
②电动汽车起动机的起动力会大大增加而体积却大大减小； ③家用电器能耗显著降低； ④有广泛的应用前景，如：磁悬浮高速列车，自动化高速公路。
缺点：成本变高
结构材料：使钢铁得到良好特性贮氢材料：高容量充电电池的电极。
超导材料：混合稀土-钡-铜-氧超导体
发光材料：节能光源
稀土元素的发现
稀土金属是芬兰学者加多林 (Johan Gado1in)在1794年发现的。当时在瑞典的矿石中发现了矿物组成类似“土”状物而存在的钇土，且又认为稀少，便定名为 (Baxe Earth)。
①燃点低。 ②比其他金属元素都活泼。 ③ 氧化物稳定。
④氧化物熔点高，生成自由能负值大。
2REF3 + 3Ca --------→2RE + 3CaF2
金属热还原法
除用金属 Ca做还原剂外，也有用金属 Ba 或 Mg 做还原剂，稀土卤化物也有以溴化物作原料的。用金属热还原法制得的稀土金属，不同程度的含有各种杂质，还需进一步提纯。此外，还有氧化物的镧、铈还原法，其主要反应为：
RE2O3（s） + 2La（s）-----→2RE（g） + La2O3（s）（RE代表Sm、Eu、Yb）
稀土元素在基态时的电子排布特征是最后填充的电子大都进入4f亚层只有钇和镧例外下表列出稀土元素原子和离子re图1稀土元素的原子性从上表中可看到gd轨道为半充满lu轨道为全充满这些都是稳定的电子构从上表中可看到la4f空轨道gd的4f轨道为半充满lu的4f轨道为全充满这些都是稳定的电子构镧系元素的原子半径及ln离子半径在总的趋势上都随着原子核电荷数的增大而减小这一现象叫做系原子半径收缩的过程和镱的原子半径突然增大在图中出现了两个峰值

稀土冶金讲义相关知识课件.ppt

1.2 稀土金属的性质典型的金属元素，活泼性仅次于碱金属和碱土金属。物理性质银灰色、其中镨与钕略带黄色；具有可塑性熔点：920~1652℃；沸点：1430~3470 ℃；镧系收缩：原子半径(铕和镱除外)和三价离子半径的变化规律是随原子序数的增加而逐渐减小。这种现象称为“镧系收缩”现象。这是由于内填充的4f电子对核正电荷的屏蔽作用较弱，因而随核正电荷的逐渐增加，对外层电子的静电引力逐渐增强，引起电子壳的收缩。密度在6~10g/cm3(钪和钇密度低于4.5); 导电性差.
稀土冶金过程：精矿分解溶剂萃取/离子交换生产金属
稀土元素的矿物存在形式
1.3 稀土的用途（自学） (1)传统应用(90%) 冶金/机械。石油化工。玻璃/陶瓷。农业。（2）高技术应用（10%）荧光材料永磁材料。特种玻璃。储氢材料超导材料。磁致伸缩材料。
稀土冶金方法概述
稀土金属的提取冶金一般包括：精矿分解：元素分离与提纯：稀土金属制取：稀土金属提纯：特点：稀土金属由于其原料、物理化学性质及产品应用等方面的特点，其冶金过程不同于黑色金属冶金及一般有色金属冶金，主要体现在： 1)稀土金属冶金处理的原料一般品位较低，且成分复杂。 2)稀土金属冶金流程一般较复杂，且生产过程中往往需采用许多科学领域中的先进技术，互相配合。 3）由于稀土金属发现较晚，其生产及应用方面的研究部很不够，因此生产方法、生产过程相应用都不成热、不定型，正处于不断变革和不断发展的阶段。
化学性质稀土元素在化学反应中通常失去最外层两个电子(6s2)和一个次外层电子或4f层的一个电子而成三价离子，这是最稳定的价态。但4f层的电子数对价态也有影响：当4f亚层处于4f0(La3+)、4f7(Gd3+)和4f14(Lu3+)，三价离子最稳定，而它们右侧的元素(Ce3+、Pr3+、Nd3+及Tb3+)4f亚层比稳定态多一个或两个电子，容易被氧化成四价，左侧元（Sm3+、Eu3+、Yb3+、Tm3+)的4f亚层比稳定态少l或2个电子，因此容易被还原成二价。这些四价及二价的稀土虽然都能够制备出来，但稳定性差，尤其在水溶液中。稀土元素的价态变化是氧化还原法分离稀土的依据，此外非三价稀土化合物还具一些特殊的性质，可开发用作半导体、荧光材料、磁性材料等。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第六章
溶剂萃取法分离稀土元素
6.1 概述 6.2 溶剂萃取法的基本概念 6.3 萃取反应的类型及机理中性配合萃取酸性配合萃取离子缔合萃取协同萃取 6.4 萃取法在稀土生产上的应用实例
6. 1概述
• 1842年：Peligot二乙醚萃取硝酸铀酰UO(NO3)2是萃取无机物的第一个实例。 • 1937年：RECl3在有机相（醇酮醚）中的分配。 • 1949年:磷酸三丁酯TBP萃取 Ce4+与RE3+分离。 • 1953年:TBP用于稀土元素间的分离。 • 70年代:P204和季铵盐N263运用于稀土生产。
• 对于镧系元素，从镧到镥随着原子序数的逐渐增大，原子半径、离子半径却逐加明显
2.3稀土元素的化学性质
• 2.3.1 稀土金属的活泼性 • 电负性：1.06---1.14 Ca 1.04 • 电极电势: La3+/La= -2.52v Lu3+/Lu= -2.25v Sc3+/Sc =-1.88v Y3+/Y =-2.37v Ca2+/Ca=-2.76v • 电离势： I1 < I2 < I3
2.2 镧系收缩和镧系元素的原子半径和离子半径
• 镧系收缩是指从镧到镥随着原子序数的增加，它们的原子半径、离子半径均逐渐减小的现象。镧系收缩是由镧系原子和离子的特殊电子结构引起的。从钪到镧，原子序数增加很多，即核电荷增加很多，核外电子也增加很多，而且电子层数也逐一增加。
• Sc有4层电子，最外层为4s2。Y有5层电子，最外层为5s2。而镧有6层电子，最外层为6s2。因此，它们的原子半径、离子半径必然依次增大。
4.4.2 配合物性质与原子序数的关系 • 钆断现象：稀土配合物性质(K U r E0 )与原子序数的对应变化关系，在钆附近表现出不连续现象。从Sm—Dy都有。配合物性质与原子序数关系中的四分组效应、双双效应、斜W效应 • 四分组效应:第一组：La Ce Pr Nd • 第二组： Pm Sm Eu Gd • 第三组：Gd Tb Dy Ho • 第四组： Er Tm Yb Lu
2.3.3 稀土元素的酸碱性 • La氢氧化物的碱性最强，轻稀土氢氧化物的碱性比重稀土的稍强。氢氧化物开始沉淀的PH：Sc(OH)3 PH 4.9 • Ln(OH)3 PH 6-8 Ce(OH)4 PH 0.7-1.0
2.4稀土元素的物理性质
• 2.4.1稀土元素的密度、熔点、沸点 • 稀土金属除Pr Nd为淡黄色外，其余均具有银白色或灰色的金属光泽。 • 密度：Sc 2.99 Y 4.47 Ln6-10(随原子序数而增大) 。 • 熔点：较高。随原子序数而增大。Eu和Yb 反常。
2.1.4镧系原子和离子基态时能级分裂
• 镧系原子和离子的基态电子组态中有较多的状态数： f1 f13----14 f2 f14----91 f3 f11----364 f4 f10----1001 f5 f9 ----2002 f6 f8----3003 • 考虑电子之间库伦斥力的微扰后，能量相同的简并态发生能级分裂，每一个能级用光谱项来表示，进一步考虑电子自旋-轨道偶合作用的微扰，简并能级用光谱支项（2s+1LJ）表示。
光，相应的发光体分别称为荧光体和磷光体。）
固体发光物质的组成主要是由基质（作为材料主体的化合物）和激活剂（少量的作为发光中心的掺杂离子）所组成。
所以发光就是指物体不经过热阶段而将其内部以某种方式吸收的能量直接转换为非平衡辐射的现象。
稀土元素发光的性能特点:
1．能级跃迁有：f-f跃迁和d-f跃迁 2．镧系中间元素+3价态离子的发射光谱主要是锐线谱。 3．+3价稀土离子具有如下发光特点： a.具有f-f跃迁的稀土发光材料的发射光谱呈线状，色纯度高。 b.由于4f轨道处于内层，很少受到外界环境的影响，材料的发光颜色基本不随基质的不同而改变。 c.荧光寿命长 d.光谱形状很少随温度而变，温度猝灭小，浓度猝灭也小。
• Ln(H2O)x3+ + nL == Ln(H2O)x-nLn + nH2O • 轻稀土元素 : 从La—Eu(Gd)，对于各种配体配合物，1：1型K1值均匀上升，随离子半径变化，半径是主要影响因素。 • 重稀土元素: 从Tb—Lu K增大，从Gd—Lu K值基本不变；在Dy附近K增加到最大，然后降低。半径减小导致配位数变化、晶体结构变化、空间效应、配位原子的配位能力变化。
2.3.2 稀土元素的氧化还原性质 • +2价+4价的稳定性可从镧系元素的第三第四电离势说明.Ce4+在水溶液中稳定存在，其它制备困难。铈电位与体系酸度有关：1N HClO4 1.70v 1N H2SO4 1.44v 1N HNO31.61 v
• Pr4+ Tb4+有很强的氧化性，能迅速把水氧化。水溶液中Sm2+ （血红色）Eu2+（淡黄色） Yb2+（淡黄色），其中Eu2+在水溶液中可保持相当长时间。 • Eu2+ + H+----- Eu3+ +1/2 H2 • Eu2+ + H+ +1/2 O2 ----- Eu3+ +1/2 H2O2 • 4Eu2+ + 4H+ + O2 ----- 4 Eu3+ +2 H2O
2.4稀土元素的物理性质
• 2.4.1稀土元素的密度、熔点、沸点
2.4.2稀土元素的光学性质
发光：某一固体化合物在受到电磁波、带电粒子、电能、机械能及化学能等作用激发时，会发生能量的吸收、存储、传递和转换过程。
根据发光持续时间的长短把固体发光区分为荧光和磷光两种。（发光持续时间小于10-8秒的称荧光，大于10-8秒的称磷
4.1.2 稀土配合物的主要类型
• （1）离子缔合物 • （2）不溶性的加合物 • （3）鳌合物
4.2稀土元素的主要配合物
• • • • 4.2.1 无机配体的配合物（溶于水） (1) X-：以 F的配合物最稳定 , LnF2+, YF4(2)NO3-: Ln(NO3)2+ ….. (3)SO42-: Ln(SO4)n3-2n Ln(NO3)2+ n=1,2,3 CeSO42+ Ce(SO4)2 [Ce(SO4)3]2 - [Ce(SO4)4]4--…..
• 4.3.2 配位数和几何构型
• 6-12配位数，8，9常见。几何构型主要由RE的价态，配体体积，以及阴离子性质决定，当配体电荷增大，配位数有降低趋势。 • 配位数 6 8 12 • 杂化方式 d2 s p3 d4 s p3 f3d5 s p3
4.4稀土配合物的热力学性质
• 4.4.1 稳定常数的变化：
2.4.3 稀土元素的磁学性质
1、在镧系元素的7个4f轨道中，可容纳7个未成对电子。是顺磁磁化率最大的一族元素。 2、在镧系元素的4f轨道中的电子受外层5S2 5P6 的电子所屏蔽，受外场的影响较小。 3、有些稀土化合物具有很高的饱和磁化强度。 4、有些稀土化合物具有很高的磁各向异性常数K。 5、有些稀土化合物具有很高的磁致伸缩常数入。 6、有些稀土化合物具有很高的磁光旋转能力。
4.1 稀土元素配合物的特点和类型
4.1.1稀土元素的配位性能稀土元素与d过渡元素配位性能的根本区别在于大多数稀土离子含有未充满的4f电子。由于4f电子的特性而使稀土离子的配位性质有别于d过渡元素，具体表现如下。
• （1）稀土离子的配位能力比d过渡金属离子的配位能力弱。 • （2）稀土离子与配体之间的成键主要是通过静电相互作用，以离子键为主。 • （3）配位原子的配位能的顺序是O>N>S。 • （4）稀土离子的半径较大，故对配体的静电吸引力也较小，键强也较弱。
• 4.2.2 固体配合物
• （1）无机配体的固体配合物 • 卤素配体：MREF4 拟卤素配体：M3RE(NCS)6 金属阴离子配体：M3La(NO3)6 (NH4)2Ce(NO3)6 • （2）有机配体配合物 • 有机含氧配体有机含氮配体有机氮-氧配体
• 20世纪60年代以后，利用适当极性的非水溶剂作介质，制备出一系列以N为配体的配合物。 • 两个以上配位原子，形成鳌合物。氨基多酸，吡啶二羧酸，西弗碱 • （3）稀土羰基配合物 Pr Nd Eu Ga Ho 已制得。
两个元素是特例： 58号铈元素，实验测定出它的结构是［Xe］ 6s24f15d1；
64号元素钆是［Xe］6s24f75d1，而不是 6s24f8；
2.1.3 镧系元素自由离子的基态电子组态
• 三价[Xe]4fn • 二价[Xe]4fn+1 • 四价[Xe]4fn-1
M2+: Sm Eu Tm Yb M4+: Ce Pr Tb Dy
第二章稀土元素的电子层结构及其性质
2.1 稀土元素的电子层结构 2.2 镧系收缩和镧系元素的原子半径、离子半径 2.3 稀土元素的化学性质：金属活泼性、氧化还原性、酸碱性 2.4 稀土元素的物理性质：密度、熔沸点、光学、磁学性质、离子颜色
2.1.1 稀土元素在周期表中的位置
2.1.2 稀土元素的电子层结构
2.4.4 稀土离子的颜色
• 稀土离子涉及到的价轨道比较多，价电子可以在f 轨道之间跃迁（即电子从一种轨道迁移到另一种轨道），也可以在f与d轨道之间跃迁，从而造成对各种波长的光的吸收。因此，多数稀土离子的盐具有颜色。
第四章稀土元素配合物
4.1 稀土元素配合物的特点和类型 4.2 稀土元素的主要配合物 4.3 稀土元素配合物的化学键和配位数 4.4 稀土元素配合物的热力学性质稳定性与原子序数的关系
• 大多数稀土金属呈现顺磁性。比如：钆在0℃时比铁具更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。