как работают вещи

»нтернет журнал "как работают вещи" - дл€ любознательных и любопытных

√лавна€ | ‘орум |  ак работают вещи | «наки | Ёнциклопеди€ |  аталог сайтов |  арта | —татистика | ѕодписка









































Rambler's Top100


Ќасос нмш производитель.  уплю насос нмш.

—правочники’ими€

Ћантаноиды (лантаниды)


(от лантан и греч. еidos - образ, вид), лантаниды, семейство из 14 химических элементов с атомным номером от 58 до 71, расположенных в 6-м периоде системы ћенделеева вслед за лантаном (табл. 1). Ћ. и сходные с ними элементы скандий, иттрий и лантан образуют группу редкоземельных элементов (в литературе еЄ обозначают сокращЄнно –«Ё). “акое название объ€сн€етс€ тем, что все эти элементы встречаютс€ редко и дают тугоплавкие, нерастворимые в воде окислы, по старинной терминологии, - "земли". –едкоземельные элементы вход€т в побочную подгруппу III группы периодической системы.

ѕо химическим свойствам Ћ. весьма сходны между собой, что объ€сн€етс€ строением электронных оболочек их атомов: по мере увеличени€ зар€да €дра структура двух внешних электронных оболочек не мен€етс€, т.к. происходит заполнение электронами 3-й снаружи оболочки - глубоколежащего 4f-уровн€. ћаксимально возможное число электронов на f-уровне равно 14, что определ€ет число элементов семейства Ћ. (см. также јктиноиды, јтом, ѕериодическа€ система элементов ƒ. ». ћенделеева). Ћ. подраздел€ютс€ на 2 подгруппы: цериевую, включающую церий —е, празеодим Pr, неодим Nd, прометий Pm, самарий Sm, европий Eu, и иттриевую, включающую гадолиний Gd, тербий Tb, диспрозий Dy, гольмий Ќо, эрбий ≈г, тулий Tm, иттербий Yb, лютеций Lu. Ёто деление обусловлено периодичностью изменени€ некоторых свойств внутри семейства Ћ.; названи€ подгрупп возникли исторически.

»сторическа€ справка. ¬ 1788 в шведском селении »ттербю был найден минерал иттербит (позднее переименованный в гадолинит). ¬ нЄм ё. √адолин обнаружил в 1794 новую "землю", названную иттриевой. ¬ 1803 ». я. Ѕерцелиус и ¬. √изингер (1766-1852) и независимо от них ћ.  лапрот (1743-1817) в "т€жЄлом камне из Ѕастноса" открыли цериевую "землю" (названную по малой планете ÷ерере). ѕервоначально обе эти "земли" считались окис€ми неизвестных прежде металлов - иттри€ и цери€. ¬ 1843 шведский химик  . √. ћосандер (1797-1858) разложил иттриевую "землю" на собственно иттриевую, эрбиевую и тербиевую (все три названи€ - от »ттербю). ∆. ћаринь€к (1878) выделил из эрбиевой "земли" ещЄ иттербиевую, а шведский химик ѕ. “.  леве (1879) - гольмиевую (от Holmia - латинское название —токгольма) и тулиевую (от Thúlë - древне-греческое название стран, лежащих на  райнем —евере). ¬ 1886 ѕ. Ё. Ћекок де Ѕуабодран разделил гольмиевую "землю" на собственно гольмиевую и диспрозиевую (от греческого dysprósitos - труднодоступный). ¬ 1907 французский химик ∆. ”рбен (1872-1938) нашЄл в иттербиевой "земле" лютециевую (от Lutetia - латинское название ѕарижа). “о же самое повторилось и с цериевой "землЄй". ¬ 1839-41 ћосандер разложил еЄ на лантановую (от греческого lanthánö - скрываюсь), дидимовую (от греческого dídymos - близнец) и собственно цериевую "земли". Ћекок де Ѕуабодран, исследу€ дидимовую "землю", полученную из уральского минерала самарскита [названного так в 1847 √енрихом –озе (1795-1864) в честь начальника штаба  орпуса горных инженеров ¬. ≈. —амарского-Ѕыховца (1803-70), от которого –озе получил значительное количество этого минерала], выделил из неЄ в 1879 самариевую "землю", а в 1886 - гадолиниевую (по имени √адолина); она оказалась тождественной с "землЄй", которую ћаринь€к открыл в 1880 в самарските. ¬ 1885 австрийский химик  . јуэр фон ¬ельсбах (1858-1929) разделил дидимовую "землю" на празеодимовую (от греческого prásios - светло-зелЄный) и неодимовую (от греческого néos - новый). ¬ 1901 французский химик Ё. ƒемарсе (1852-1904) разделил самариевую "землю" на собственно самариевую и европиевую.

“ак, к первым годам 20 в. были открыты все Ћ., за исключением радиоактивного элемента с атомным номером 61, который в природе не встречаетс€. ≈го получили только в 1947 американские физики ƒж. ћаринский, Ћ. √ленденин и „.  ориелл из осколков делени€ урана в €дерном реакторе и назвали прометием (от имени ѕромете€).

’от€ открытие Ћ. было завершено в начале 20 в., многие из них не были ни выделены в достаточно чистом состо€нии, ни подробно изучены. Ёффективные методы разделени€, разработанные за последние 20 лет, позвол€ют получать и производить в чистом виде и соединени€ Ћ., и сами металлы.

–аспространение в природе. —уммарное содержание лантана и Ћ. в земной коре составл€ет 1,78×10-2% по массе, причЄм кларки у Ћ. с чЄтными атомными номерами больше, чем у соседних нечЄтных. Ћ. - характерные элементы земной коры; в породах мантии, в каменных метеоритах их мало. ѕри магматических процессах Ћ. накапливаютс€ в гранитоидах и особенно в щелочных породах. »звестно 33 минерала цери€ и 9 лантана, остальные Ћ. вход€т как изоморфные примеси в кристаллическую решЄтку других минералов, преимущественно редкоземельных. ¬о многих минералах Ћ. изоморфно замещают —а, U, Tb и др. ¬ биосфере Ћ. малоподвижны, с чем св€зано накопление их в россып€х. —одержание Ћ. в природных водах и организмах ничтожно. »х водна€ и биогенна€ миграци€ изучена плохо. »звестны гидротермальные месторождени€ фосфатов, фторкарбонатов и фторидов Ћ., однако наибольшее промышленное значение имеют комплексные месторождени€, св€занные со щелочными магматическими породами (например, нефелиновые сиениты  ольского полуострова) и карбонатитами, а также месторождени€ осадочных фосфоритов, кора выветривани€ щелочных пород, прибрежно-морские и аллювиальные россыпи ксенотима и монацита.

‘изические свойства. Ћ. - металлы серебристо-белого цвета (некоторые слегка желтоваты, например Pr и Nd).  ристаллическа€ структура большинства Ћ. - гексагональна€ плотноупакованна€. »сключение составл€ют g-Ce и a-Yb (кубическа€ гранецентрированна€), Sm (ромбоэдрическа€), Eu - кубическа€ объЄмноцентрированна€. “о обсто€тельство, что при переходе от —е к Lu число электронов на двух внешних оболочках, как правило, не мен€етс€, а положительный зар€д €дра постепенно возрастает, вызывает более сильное прит€жение электронов к €дру и приводит к так называемому лантаноидному сжатию; у нейтральных атомов Ћ. и ионов одинаковой валентности при увеличении атомного номера радиусы несколько уменьшаютс€. “емпературы плавлени€ у элементов подгруппы цери€ значительно ниже, чем у элементов подгруппы иттри€.

Ћ. высокой чистоты пластичны и легко поддаютс€ деформации (ковке, прокатке). ћехапические свойства сильно завис€т от содержани€ примесей, особенно кислорода, серы, азота и углерода. «начени€ предела прочности и модул€ упругости металлов иттриевой подгруппы (за исключением Yb) выше, чем дл€ цериевой. ¬се Ћ., за исключением La и Lu, обладают при температурах выше комнатной сильным парамагнетизмом, причиной которого €вл€етс€ наличие у этих элементов нескомпенсированных в 4f-подоболочках спиновых и орбитальных магнитных моментов. ¬ области низких температур большинство Ћ. цериевой подгруппы (Nd, Pr, Sm) находитс€ в антиферромагнитном состо€нии, а Ћ. иттриевой подгруппы (Tb, Dy, Ќо, Er и Tm) при очень низких температурах - в ферримагнитном состо€нии, а при более высоких температурах переход€т в т. н. геликоидальное антиферромагнитное состо€ние. Gd при всех температурах ниже 293   (т. е. до точки  юри) находитс€ в ферромагнитном состо€нии (см. ћагнитна€ структура).

ћеталлы Tb, Dy, Ќо, Er и Tm обладают большими величинами намагниченности насыщени€, огромными значени€ми энергии магнитной анизотропии и магнитострикции, что позвол€ет на основе этих металлов создавать магнитные материалы (сплавы, ферриты, халькогениды и др.) с уникальными свойствами. a-La становитс€ сверхпроводником при 4,9  , b-La при 5,85  ; дл€ других Ћ. сверхпроводимость не обнаружена.

’имические свойства. Ћ. отличаютс€ высокой химической активностью. ѕри нагревании они реагируют с водородом, углеродом, азотом, фосфором, углеводородами, окисью и двуокисью углерода; разлагают воду, раствор€ютс€ в сол€ной, серной и азотной кислотах; выше 180-200∞C Ћ. быстро окисл€ютс€ на воздухе. ƒл€ всех Ћ. характерна валентность 3. Ќекоторые Ћ. про€вл€ют, кроме того, валентность 4 или 2.

ќкислы Ћ. и лантана тугоплавки. √идроокиси R (OH)3 имеют основной характер и нерастворимы в щелочах. ’лориды, сульфаты и нитраты трЄхвалентных Ћ. растворимы в воде, и кристаллизуютс€ большей частью в виде кристаллогидратов различного состава. ‘ториды, оксалаты, фосфаты, карбонаты и ферроцианиды малорастворимы в воде и разбавленных минеральных кислотах. “рЄхзар€дные катионы Ce, Gd, Tb, Yb, Lu бесцветны, Pm, Eu, Er имеют розовый цвет, Sm, Dy, Ќо - жЄлтый, Pr и Tm - зелЄный, Nd - фиолетово-красный.

Ѕольшинство простых солей Ћ. склонно к образованию двойных солей с сол€ми щелочных металлов, аммони€, магни€. Ћ. дают комплексные соединени€ с многими органическими веществами. —реди них важное значение имеют комплексы, образуемые с лимонной кислотой и р€дом аминополиуксусных кислот: нитрилотриуксусной, этилендиаминтетрауксусной кислотой и др. "комплексонами". Ёти соединени€ используютс€ в процессах разделени€ Ћ.

“абл. 1. - јтомный номер, атомна€ масса и некоторые другие свойства элементов семейства лантаноидов

Ќазвание—имволјтомный номерјтомна€ массаЁлектронна€ структура¬алентность»онный радиусЁнерги€ ионизации, э¬ћагнитные моменты 3-валентных ионов в магнетонах Ѕора—одержание в земной коре по массе
4f5s5p5d6s
Ћантан

÷ерий

ѕразеодим

Ќеодим

ѕрометий

—амарий

≈вропий

√адолиний

“ербий

ƒиспрозий

√ольмий

Ёрбий

“улий

»ттербий

Ћютеций
La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu
57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71
138,9055

140,12

140,9077

144,24

(145)**

150,4

151,96

157,25

158,9254

162,50

164,9304

167,26

168,9342

173,04

174,97
-

2

3

4

5

6

7

7

9

10

11

12

13

14

14
2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2
6

6

6

6

6

6

6

6

6

6

6

6

6

6

6
1

-

-

-

-

-

-

1

-

-

-

-

-

-

1
2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2
3

3,4

3,4

3

3

2,3

2,3

3

3,4

3(4)

3

3

3(2)

2,3

3
1,061

1,034

1,013

0,955

0,979

0,964

0,950

0,938

0,923

0,908

0,894

0,881

0,869

0,858

0,848
36,2

37,2

37,5

37,8

38,3

38,2

38,8

38,6

39,4

39,5

40,0

40,2

40,3

40,8

41,0
0

2,51

3,6

3,61

-

1,54

3,62

7,84

9,76

10,59

10,50

9,53

7,2

4,6

0
2,9Ј10^-3

7Ј10^-3

9Ј10^-4

3,7Ј10^-3

-

8Ј10^-4

1,3Ј10^-4

8Ј10^-4

4,3Ј10^-4

5Ј10^-4

1,7Ј10^-4

3,3Ј10^-4

2,7Ј10^-5

3,3Ј10^-5

8Ј10^-5

* ѕо измерени€м парамагнитной восприимчивости. ** ћассовое число наиболее долго живущего изотопа 145Pm.

“абл. 2. - ‘изические свойства лантана, лантаноидов, а также иттри€ и сканди€

ѕримечание. —труктура, плотность и р€д других свойств приведены дл€ модификацин, устойчивой при комнатной температуре. 1 кгс/мм2"10 ћн/м2.

ћеталл

ѕлотность (рентге
новска€), г/см

t пл, ∞C

t кип, ∞C

”дельное объЄмное электрическое —опротивление (при 25∞C), омЈсмЈ106

—ечение захвата тепловых нейтронов, s

–абота выхода электрона, эв

ћодуль упругости, кгс/мм2

a(La)

g-Ce

a-Pr

a-Nd

a-Sm

Eu

a-Gd

a-Tb

Dy

Ho

Er

Tm

a-Yb

Lu

a-Sc

Y

6,17

6,77

6,78

7,01

7,54

5,26

7,89

8,27

8,53

8,80

9,05

9,33

6,98

9,84

2,99

4,48

920

795

935

1024

1072

826

1312

1356

1407

1461

1497

1545

824

1652

1539

1509

3470

3470

3130

3030

1900

1440

3000

2800

2600

2600

2900

1730

1430

3330

2730

2930

56,8

75,3

68,0

64,3

88

81,3

140,5

-

56

87

107

79

27

79

-

69 3

8,9

0,70

11,2

44

6500

4500

44000

44

1100

64

166

118

36

108

13

1,38

3,33

2,84

2,7

3,3

3,2

2,54

3,07

3,09

3,09

3,09

3,12

3,12

2,59

3,14

3,23

3,07

3915

3058

3595

3860

3480

-

5730

5864

6433

6850

7474

-

1815

-

-

6700

ѕолучение. ќсновными источниками получени€ –«Ё цериевой группы служат минералы монацит (фосфат –«Ё и тори€), бастнезит (фторкарбонат –«Ё) и лопарит (сложный титанониобат натри€, кальци€ и –«Ё); гл. источники –«Ё группы иттри€ - эвксенит, фергюсонит, ксенотим (иттропаризит) и гадолинит. ƒл€ извлечени€ –«Ё монацитовые и бастнезитовые концентраты разлагают концентрированной серной кислотой при нагревании до 200∞C с последующим выщелачиванием массы водой. »з сернокислых растворов первоначально выдел€ют торий, а затем осаждают –«Ё в виде оксалатов, двойных сульфатов или др. соединений. ƒл€ разложени€ монацитовых концентратов используют также обработку растворами щЄлочи, раствор€€ образующуюс€ при этом смесь гидроокисей в сол€ной или азотной кислоте. Ѕастнезитовые концентраты обжигают при 400-800∞C с целью частичного или полного разложени€ минерала, сопровождающегос€ выделением CO2. ѕродукт обжига обрабатывают азотной кислотой. »з раствора осаждают –«Ёв виде фторидов или двойных сульфатов или извлекают экстракцией трибутилфосфатом. —ложное сырьЄ типа лопарита хлорируют в присутствии угл€ при 700-800 —. Ћетучие хлориды титана, ниоби€ и тантала удал€ютс€ с газами. ¬ печи остаЄтс€ сплав хлоридов –«Ё. ’лориды раствор€ют в воде, выдел€€ затем оксалаты –«Ё. Ёвксенит также рекомендуетс€ перерабатывать методом хлорировани€.

ћетоды разделени€ Ћ. основаны на небольших различи€х в свойствах их соединений. –анее дл€ этой цели использовали дробную кристаллизацию солей (например, двойных нитратов и др.), дробное осаждение (гидроокисей, сульфатов, оксалатов и др.). ¬ насто€щее врем€ основными €вл€ютс€ экстракционные методы разделени€, в которых используетс€ различие коэффициентов распределени€ между водным раствором и органическим растворителем. Ёти методы в сочетании с ионообменной хроматографией обеспечивают получение всех Ћ. высокой степени чистоты. ¬ схемах разделени€, кроме того, используют способность некоторых Ћ. к окислению до четырЄхвалентного состо€ни€ (примен€етс€ дл€ отделени€ Ce) или восстановлению до двухвалентного (Sm, Eu, Yb).

ƒл€ получени€ металлов примен€ют металлотермию или электролиз. ћеталлотермический метод основан на восстановлении безводных хлоридов или фторидов чистым кальцием. ѕроцесс ведут в стальных бомбах, футерованных окисью кальци€, или в тигл€х из тантала в атмосфере чистого аргона. Ётим способом могут быть получены все Ћ., кроме Sm, Eu и Yb. ѕоследние можно восстановить из их окислов лантаном с последующей дистилл€цией образующихс€ металлов.

¬се Ћ. можно получить электролизом их соединений в солевых расплавах. ћеталлы подгруппы Ce выдел€ют электролизом безводных хлоридов в расплавах KCl + CaCl2 или KCl + NaCI. ¬ случае металлов иттриевой подгруппы (более тугоплавких) электролиз ведут с жидким катодом из кадми€ или цинка, которые затем отгон€ют в вакууме. Ёлектролитические металлы менее чисты, чем металлотермические.

ќбласти применени€. Ћ. (в виде металлов, сплавов и химических соединений) примен€ют в различных отрасл€х техники. ѕрисадки Ћ. (главным образом Ce или его сплава с La) улучшают структуру, механические свойства, коррозионную устойчивость и жаропрочность стали, чугуна, магниевых, алюминиевых и др. сплавов. ƒобавки окислов различных Ћ. сообщают стеклу особые физические свойства и окраску. ƒвуокись цери€ CeO2 используют дл€ полировки оптического стекла. ќкислы Ћ. примен€ют дл€ окраски фарфора, глазурей и эмалей. ÷ерий или сплав Ћ. цериевой группы ("мишметалл") входит в состав нераспыл€ющихс€ поглотителей газов (геттеров) в электровакуумных приборах. Ѕориды некоторых Ћ. идут на изготовление катодов мощных электронных приборов. ¬ —¬„ электронике и вычислительной технике используют редкоземельные ферриты-гранаты и ортоферриты, а в радиоэлектронике и микроэлектронике - редкоземельные сплавы (типа SmCo5), из которых изготовл€ют посто€нные магниты рекордной энергии (см. ћагнит посто€нный). Ћ. вход€т в состав кристаллов дл€ лазеров (добавки соединений Ћ. в кристаллы CaF2 и др. солей); в атомной технике используют Ћ. с высоким сечением захвата тепловых нейтронов (Gd, Sm, Eu) дл€ защиты от излучений и управлени€ работой реакторов. ¬ химической и лЄгкой промышленности соединени€ Ћ. служат дл€ изготовлени€ лаков и красок, свет€щихс€ составов (люминофоров), катализаторов, фотореагентов. ¬ажное применение нашли некоторые радиоактивные изотопы Ћ. “ак, изотоп промети€ (147Pm) примен€ют дл€ изготовлени€ микробатарей; изотоп тули€ (170Tm) - в портативных рентгеновских установках медицинского назначени€. ¬ сельском хоз€йстве соединени€ Ћ. примен€ют в качестве инсектицидов и микроудобрений. Ётим перечнем далеко не исчерпываютс€ области использовани€ Ћ.

Ћит.: —еребренников ¬. ¬., ’ими€ редкоземельных элементов, т. 1-2, “омск, 1959-61; «еликман ј. Ќ., ћеталлурги€ редкоземельных металлов тори€ и урана, ћ., 1961; —педдинг ‘.-’., ƒаан ј.-’. [сост.], –едкоземельные металлы, пер. с англ., ћ., 1965; “рифонов ƒ. Ќ., ѕроблема редких земель, ћ., 1962; —плавы редкоземельных металлов, ћ., 1962; Ѕелов  . ѕ., –едкоземельные магнитные материалы. —б. пам€ти академика Ћ. ¬.  ипренского, ћ., 1972.

см. также словарь Ёнциклопеди€: естествознание: хими€







—мотри также:
 ак работает солнечный парус
’имические элементы
—путники планет
ѕериодическа€ система химических элементов ƒ.».ћенделеева
—писок сокращений
«везды самые-самые
 ак был открыт и разжалован ѕлутон?


Loading...


Ќовые статьи на сайтах портала:
 ак работает менталитет краба?
     ак работают вещи: статьи„еловекѕсихологи€ /
 ак работают ѕле€ды?
    ѕроисхождение знаков осмос осмические объекты /
—колько дл€тс€ сутки?
    ѕроисхождение знаковЌаука‘изика в быту /
„то такое учебно-лабораторное оборудование
     ак работают вещи: статьићир вокруг¬с€ка€ вс€чина /
 ак Ђвключитьї новогоднее настроение? (часть 2)
     ак работают вещи: статьи„еловекѕсихологи€ /
 ак Ђвключитьї новогоднее настроение?
     ак работают вещи: статьи„еловекѕсихологи€ /
 ак работает голуба€ кровь?
     ак работают вещи: статьићир вокругѕрирода /



Ќовые комментарии:

  √остева€ книга:
clydegr11 : Browse over 500 000 of the bes...
johnniefs3 : Teen Girsl Pussy Pics. Hot gal...
careyvw18 : Sexy teen photo galleries htt...
mattiebb2 : New sexy website is available ...
Legenda7 : –Т–Р–°–Ш–Ы–Ш–°–Ђ–Э–Ю –°–І–Р–°...
julianua69 : Scandal porn galleries, daily ...
Flintdooring : For cells growing in denial di...
hermanjo16 : Hot teen pics http://latina.p...
hermanbh60 : Dirty Porn Photos, daily updat...






”х ты!
а вы знаете, что измер€етс€ склерометром? подсмотреть




© 2008-2011 ¬сЄ, права защищены.
»нтернет-журнал "как работают вещи"
¬опросы и предложени€ ждем по адресу ashestopalov@yandex.ru

√лавна€ |  ак работают вещи | «наки | Ёнциклопеди€
 аталог сайтов |  арта | —татистика | Ќовости
јвторы | јвторам