镧系元素部分习题

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1、鋼系元素部分习题1.写出下列元素原子的基态电子构型：24Cr:3d4s59Pr:4f6s2.请写出Eu、Yb的价层电子构型，为什么Eu、Yb的原子半径比左右相邻元素大，而它们的熔点比相邻元素低？Eu：4f6sYb:4f6s因为Eu,Yb的价层电子构型可知其为稳定的结构，所以对核产生较大的屏蔽作用，而使Eu,Yu,的原子半径比左右相邻的都要大。（影响半径大小的为①等价电子层对原子核的屏蔽作用，屏蔽作用强，原子受到原子核的屏蔽作用增强，而对于澜系金属，随原子序数的增加，4f电子对核的屏蔽作用降低，进而使最外层电子受到强的核吸引力，所以半

2、径由左至右依次降低，其次因为f层电子的电子分散相对较散，再填充4f轨道式，由于4f电子相互之间的屏蔽作用也不完全，所以使4f电子所收到的冇效核电荷数也在逐渐增加，结果使得4f核层也逐渐缩小。）7214251324•与过渡金属的配合物相比较，鋼系离子形成电子光谱的特点是什么？答：光谱特点1•大多数53+离子在可见光区内有吸收。2•具有相同未成对f电子的稀土离子具有相近的颜色。3・Ln3+离子是由f・f跃迁产生的。f・f跃迁属于禁阻跃迁，其吸收光谱的摩尔消光系数很小（约为0.51-mol-1-cm-3）o4•其吸收光谱为类原子的线状光谱

3、5•也可以发生Ln3+配体间的电荷迁移光谱，这时摩尔消光系数较大(约50-10001-mol-1-cm-3)5.什么是鋼系收缩？澜系收缩造成的结果是什么？答：鋼系收缩指：御系元素的原子半径和离子半径随原子序数的增大总的趋势呈现逐渐见效的现象。答：1是由于4f电子对原子核的屏蔽作用比较弱，随着原子序数的递增，外层电子所经受的有效核电荷缓慢增加,外电子壳层依次有所缩小。2.由于f轨道的形状太分散，4f电子互相之间的屏蔽也非常不完全,在填充f电子的同时，每个4f电子所经受的有效核电荷也在逐渐增加，结果使得4f壳层也逐渐缩小。整个电子壳层依

4、次收缩的积累造成总的澜系收缩结果：(1)Y3+半径88pm落在Er3+88.1pm附近，Y进入稀土元素。Sc半径接近Lu3+,常与Y3+共生，Sc也成为稀土元素。-即使得Y与Sc元素落到鋼系元素中来。(2)Zr与Hf、Nb与Ta、Mo与W三对元素半径十分接近、化学性质十分相近，常伴生在一起，难以分离。1为什么在鋼系中离子半径会出现单向变化呢？为什么在Gd处出现一种不连续性呢？答：由于鋼系元素三价离子的外围电子很有规律，由La至Lu英离子结构为f0至fl4,因此离子半径会出现“单向变化”.鋼系元素三价离子半径的变化中，在Gd处出现了微

5、小的可以察觉的不连续性，原因是Gd3+离子具有半充满的4f7电子结构，屏蔽能力略有增加，有效核电荷略有减小，所以Gd3+离子半径的减小要略微小些,这叫“轧断效应”・止是由于錮系离子的电子结构，凡是与53+离子密切联系的性质，也常呈现单向变化的规律.而且，在鋼系元素化合物的有些性质中，也常常会岀现“轧断效应”，即所谓的“两2为什么原子半径图中Eu和Yb岀现峰值？鋼系原子4f电子受核束缚，只有5d和6s电子才能成为自由电子,RE(g)有3个电子(5dl6s2)参与形成金属键，而Eu(g)和Yb(g)只有2个电子(6s2)参与,自然金属键

6、弱些，显得半径大些.有人也把这叫做“双峰效应”・3离子半径大的精系离子对配合物键型有何影响？鋼系元素配合物主耍表现为离子键型，而过渡元素配合物主耍表现为共价键型.5稀土矿的分离提纯中，如何将稀土与非稀土元素分离？常用的方法有：1.利用稀土硫酸复盐的难溶性使之与铁、磷等杂质元素分离；XLn2(SO4)3+yM2SO4+zH20====XLn2(SO4)3?yM2SO4?zH202.利用稀土草酸盐的难溶性使之与可溶性的非稀土元素分离；2RECI3+3H2C2O4+nH20=====RE2(C2O4)3?nH20+6HCI3.利用萃取法，

7、把稀土从杂质元素中分离出来.稀有气体的应用：1)磁性材料：例如永久性磁铁一可以在某一特定空间产生一恒定的磁场，而且维持此磁场不需要任何的外部能源。1)发光，激光材料:f-f,f-d跃迁可以产生较大的能量，例如彩色电视中的荧光粉(Y等)计算机，电视机的各种显示器。2)玻璃陶瓷材料：生成有色玻。3)催化屮的应用：例如石油裂解，汽车尾气净化，合成橡胶与石油化工。4)医药中的应用：可以作为抗凝剂，抗肿瘤，降血糖。鋼系元素原子的电子构形：(n-2)f(n-l)dn60-140-12磁性：u=gV川+1J=L+S或者L・Sg=()锄系元素原子的

8、电子结构:(n-2)f0^14(n-l)d0-lns2鋼系元素的原子(离子)半径随着原子序数增大而缩小的现象为鋼系收缩:：L是由于4f电子对原子核的屏蔽作用比较弱，随着原子序数的递增，外层电子所经受的冇效核电荷缓慢增加，外电子壳层依次