《稀土元素化学》PPT课件.ppt

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1、(三)稀土氮化物,(1)稀土氮化物的制备,稀土氮化物可以通过以下方法合成:,1.稀土金属与氮气直接化合,在电弧炉中,将金属加热到8001200,通入氮气即可:,2RE+N2=2REN,2.稀土氢化物与氮气作用,反应温度9001000:,3REH3+2N2=2REN+2NH3,(3)Eu和Yb溶于液氮,得Eu(NH3)6,缓慢变化生成Eu(NH2)2,在真空条件下,加热到1000以上,即可得到EuN和YbN,(2)性质,REN在高温下非常稳定,熔点一般高于2400,大部分REN为半金属导体,而ScN,GdN,YbN则有半导体的特征,,REN遇水后会缓慢水解并放出氨气:,REN可以迅速溶解于酸中,

2、与碱反应则生成氢氧化物并放出氮气。,(3)结构,REN具有立方晶系的NaCl型结构,每个RE原子周围有6个N原子,而每个N原子周围有6个RE原子,即RE为6配位的。RE-N之间的化学健为离子键。,(四)稀土硫化物,(1)稀土硫化物的制备,稀土硫化物可以通过以下方法合成:,1.稀土金属与硫直接化合,在封闭管中,将金属RE与S 按一定的比例混合,缓慢升温,然后保持在1000,即可得到RES.,RE+S=RES,2.用Al还原RE2S3。混合物加热到10001200。产生RE3 O4,继续加热到1500,在真空(1.33Pa)条件下,得RES,而Al2S3可升华分出,反应如下:,(3)金属氢化物与R

3、E2S3在18002200,133(10-410-5)Pa的压力下反应可得到RES,例如:,CeH3+Ce2S3=3CeS+3/2H2,(4)熔盐电解RE2S3,如用CeCl3和Ce2S3溶于NaCl-KCl低共熔混合物中,在800条件下电解,最初产物为Ce,但随后Ce溶于熔盐而将Ce2S3还原,即,Ce2S3 Ce3S4 CeS,稀土中EuS不能用该法制备,但可用H2S和EuCl反应制得。,2EuCl3+3H2S=2 EuS+6HCl+S,(2)性质,1.稳定性:硫化物不溶于水,在空气中稳定,但在湿空气中略有水解,并放出硫化氢。稀土硫化物易与酸反应生成相应的盐,并放出硫化氢。,2.硫化物的熔

4、点较高,RE2S3在熔点时有较高的蒸汽压,在高温时分解,如Sm2S3与1800分解成Sm3S4和S,Y2S3在1700分解为Y5S7.,(3)结构,RES的结构属于面心立方NaCl型结构,每个RE原子周围有6个S原子,而每个S原子周围有6个RE原子,即RE和S的配位数为6。,(五)氧化物和氢氧化物,1.稀土氧化物的制备,稀土氧化物除Ce,Tb,Pr外可用RE2O3通式表示,它可通过灼烧氢氧化物、RE2(CO3)3,RE2(C2O4)3制备,在空气中灼烧Ce,Pr,Tb的灼烧氢氧化物、RE2(CO3)3,RE2(C2O4)3,则得到CeO2,Pr6O11和Tb4O7等氧化合物,2.稀土氧化物的性

5、质,稀土氧化物不溶于水和碱,但能溶于无机酸生成相应的盐,氧化物可以与水结合生成氢氧化物,例如用水蒸气法,令水蒸气与氧化物一起加热,可以得到REO(OH)2和RE(OH)3.,稀土氧化物在空气中能吸收CO2,生成碱式碳酸盐,在800进行灼烧可得到无碳酸盐的氧化物。,3.稀土氢氧化物的制备,往稀土盐的溶液中加入氨水或其它碱,可以生成稀土氢氧化物。,稀土氧化物除Ce,Pr,Tb外可用RE2O3通式表示,可通过灼烧氢氧化物、RE2(CO3)3或RE2(C2O4)3制备,在空气中灼烧Ce,Pr,Tb的氢氧化物、RE2(CO3)3或RE2(C2O4)3,则得到CeO2,Pr6O11,Tb4O7等化合物。,

6、2.稀土氢氧化物的性质,稀土氢氧化物是一种胶状沉淀,受热不稳定,高于200,则发生脱水反应生成REO(OH),温度高则会生成RE2O3。,(六)卤化物,1.三价卤化物的制备,无水卤化物可由金属直接卤化或稀土金属与卤化汞反应制得:,2RE+3X2=2REX32RE+3HgX2=2REX3+3Hg,用水合物加热去水的方法,往往不能获得无水卤化物,因为在加热过程中往往有卤氧化物生成,反应如下:,2REX3nH2O=2REOX+2HX+(n-1)H2O,一般情况下,卤化物都含有一定的水分子。氟化物组成一般为REF3H2O;,氯化物La,Ce,Pr轻稀土为RECl37H2O;对NdLu,Sc,Y则为RECl37H2O;,溴化物Sc含有5个结晶水,其余各元素均可表示为REBr36H2O;,碘化物ScI3含有6个水分子,LaEu含有9个水分子,DyLu可用REI38H2O表示;对Tb,Gd可以是8个水合物,也可以是9个水合物,

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