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鑭系元素的三價氧化物和氫氧化物


實驗室k / 2019-03-23

       對所有鑭系元素,三價是其特征氧化態(tài)。它們形成的氧化物為Ln2O3。氧化物的制備方法,是將金屬氧化(Ce、Pr、Tb除外,見表23-7)或將氫氧化物、草酸鹽、硝酸鹽加熱分解。

       Ln2O3與堿土金屬氧化物性質相似,可以從空氣中吸收二氧化碳形成碳酸鹽。Ln2O3能與水劇烈地化合,生成氫氧化物。它們與Al2O3不同,即使經過灼燒的Ln2O3也易溶于強酸中。生成Ln2O3的反應都是強的放熱反應。例如△H°f(La2O3)=-1790kJ·mol-1,

△H°f(Sm2O3)=-1810kJ·mol-1,

△H°f(Al2O3)=-1675.7kJ·mol-1。

       在Ln(Ⅲ)鹽溶液中,加入NaOH溶液,可以得到Ln(OH)3的沉淀。大多數(shù)Ln(OH)3不溶于過量的堿中,但Yb(OH)3和Lu(OH)3除外,它們與濃堿液在高壓釜中加熱可轉變?yōu)镹a3Ln(OH)6。

       氫氧化物不僅是水合氧化物,而且有確定的分子式Ln(OH)3。它們的溶解度很?。ㄒ姳?3-8)。因此,即使NH4Cl存在的情況下,往Ln(Ⅲ)鹽溶液中加入氨水也可沉淀出Ln(OH)3,它們的溶解度從總的趨勢來看是隨著堿性減弱而減小的。氫氧化物的堿性從La(OH)3到Lu(OH)3逐漸減弱,這是由于Ln3+半徑逐新減小的緣故。Ln(OH)3的堿性接近于堿土金屬氫氧化物,不顯兩性,只能溶于酸而形成鹽。而溶解度卻比堿土金屬氫氧化物小得多,Ln(OH)3的溶解度是隨著溫度升高而降低的,在這方面又和Ca(OH)2相似。

表23-8  Ln(OH)3的溶解度*(×10(-6次方)mol·L-1)

La(OH)3 7.8 Tb(OH)3
Ce(OH)3 4.8 Dy(OH)3
Pr(OH)3 5.4 Ho(OH)3
Nd(OH)3 2.7 Er(OH)3 0.8
Sm(OH)3 2.0 Tm(OH)3 0.6
Eu(OH)3 1.4 Yb(OH)3 0.5
Gd(OH)3 1.4 Lu(OH)3 0.5

    * 中山大學金屬系編,稀土物理化學常數(shù),P.81,冶金工業(yè)出版社(1978)


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