Các nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹ

CÁC NGUYÊN
TỐ ĐẤT HIẾM
NHÓM NHẸ
1
MỤC LỤC
1. Giới thiệu chung.
2. Tính chất vật lí.
3. Tính chất hóa học.
4. Ứng dụng.
5. Điều chế.
6. Tài liệu tham khảo.
2
1. Giới thiệu chung
Đất hiếm gồm 17 nguyên tố , trong đó nhóm lantanit được chia thành
hai nhóm là nhóm nguyên tố đất hiếm nhẹ và nhóm nguyên tố đất hiếm
nặng.

- Nhóm nguyên tố đất hiếm nhẹ:
La, Ce, Pr,Nd, Sm, Pm, Eu, Gd.
-
Nhóm nguyên tố đất hiếm nặng:
Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu.

3
2. Tính chất vật lý
Các nguyên tố đất hiếm ở dạng đơn chất đều là những kim loại
sáng màu, khó nóng chảy, khó sôi và mềm….
4
Nguyên tố STT
nguyên tử
Bán kính

nguyên tử
(A0 )
Nhiệt độ
nòng chảy
(0 C)
Nhiệt độ
sôi (0 C)
Tỷ khối
(g/cm3 )
La 57 1.877 920 3455 6.146
Ce 58 1.825 799 3424 6.77
Pr 59 1.828 931 3510 6.773
Nd 60 1.821 1016 3066 7.00
Pm 61 1.802 1042 3000 7.264
Sm 62 1.800 1072 1790 7.536
Eu 63 2.042 822 1596 5.24
Gd 64 1.082 1314 3264 7.89
5
3. Tính chất hóa học
3.1 Cấu hình electron:
Cấu hình electron chung của các nguyên tố đất hiếm:
1s2 2s22p6 3s23d10 4s24p64fm 5s25p65dn 6s2

hay [Xe] 4fm5dn6s2 với (m : 2 ¸ 14, n : 0 hoặc
1)
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd
4f0 4f1 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7
6
•
Qua cấu hình electron ta nhận thấy các nguyên tố này chỉ

khác nhau về số electron ở phân lớp f, phân lớp này nằm
sâu bên trong nguyên tử hoặc ion nên ít ảnh hưởng tới
tính chất của nguyên tử hoặc ion do đó tính chất hóa học
của chúng giống nhau.
•
Các nguyên tố đất hiếm đều là những kim loại hoạt động
(chỉ kém kiềm và kiềm thổ) và chúng thuộc nhóm IIIB
trên bảng tuần hoàn.
7
•
Nguyên tố La, Gd có 1 điện tử nằm trên lớp 5d nên có
cấu hình 5d16s2
•
Với các nguyên tố còn lại có sự xuất hiện cấu hình điện
tử ở trạng thái kích thích 5d16s2 do 1 điện tử ở phân mức
4f chuyển lên phân mức 5d.
Do đó số oxi hóa đặc trưng cho các nguyên tố đất hiếm là
+3
. Ngoài ra, nguyên tố Ce,Nd còn có mức oxi hóa khác như
+2, +4
8
3.2 Tính chất hóa học:
-
Có tính khử mạnh:
•
Để trong không khí ẩm bị mờ đục nhanh chóng vì:
Ln + 3H2O = Ln(OH)3 + 3/2H2
Ln(OH)3 + CO2 = Ln(OH)CO3 + H2O
•
Tác dụng với halogen ở nhiệt độ thường, với 1 số phi kim

ở nhiệt độ cao:
2Ln + 3X2 = 2LnX3 (X: Halogen)
2Ln + 3S = Ln2S3 (t0 = 5000C - 8000C )
9
•
Tác dụng chậm với nước nguội, nhanh với nước nóng và
giải phóng hidro:
Ln + 3H2O = Ln(OH)3 + 3/2H2
•
Tác dụng với các axit vô cơ HCl, H2SO4 tùy từng loại axit
mà mức độ tác dụng khác nhau (trừ HF, H3PO4).
2Ln + 6HCl = 2LnCl3 + 3H2
•
Không tan trong kim loại kiềm kể cả ở nhiệt độ cao.
•
Có khả năng tạo phức với nhiều loại phối tử.
10
•
Một số hợp chất của nguyên tố đất hiếm:
11
Hợp chất Điều chế Đặc điểm
Oxit Ln2O3 Nung nóng các hidroxit
hay các muối cacbonat
tương ứng trong không
khí
Hợp chất bền , khó nóng chảy.
- Tác dụng được với HCl. H2SO4
…
Hidroxit Ln(OH)3 Dd muối RE+3 tác dụng
với NH3 hay kiềm

- Là những chất kết tủa ít tan
trong nước, thể hiện tính bazo
yếu.
- Tan được trong các dung dịch
axit vô cơ, muối amoni
- Không tan trong nước ,trong các
dung dịch kiềm dư.
•
Một số hợp chất của nguyên tố đất hiếm:
12
Hợp chất Điều chế Đặc điểm
Muối clorua LnCl3 Được điều chế từ
nguyên tố hoặc từ oxit
tác dụng với axit,
CCl4 hay Cl2 + C
(400-600oC):
2Ln2O3 + 3CCl4 =
4LnCl3 +3CO2
Ln2O3 +3C +3Cl2 =
2LnCl3 +3CO
-
Là muối ở dạng tinh thể cấu
tạo ion khi kết tinh từ dung
dịch tạo thành muối ngậm
nước
Muối sunphat
Ln2(SO4)3
Điều chế bằng cách
hòa tan oxit, hidroxit,
hay cabonat của kim

loại đất hiếm trong
dung dich H2SO4
- Tan nhiều trong nước lạnh,
có khả năng tạo thành sunphat
kép với muối sunphat kim loại
kiềm hay amoni
Ngoài ra còn một số muối khác như muối florua,
muối cacbonat, muối photphat….các muối này đều
không tan
13
Hợp chất Điều chế Đặc điểm
Nitrat
(Ln(NO3)3.
nH2O )
Hòa tan các oxit
hay hdroxit tương
ứng trong HNO3
- Dễ tan trong nước, khi kết tinh từ dung dịch
thì chúng thường ngậm nước.
- Có khả năng tạo thành muối kép với các
nitrat của kim loại kiềm hoặc amoni theo kiểu
Ln(NO3)3.2MNO3 với M là amoni hoặc kim
loại kiềm.
- ở nhiệt độ cao bị phân hủy tạo oxit
Oxalat
(Ln2(C2O4
)3.nH2O )
Axit oxalic hoặc
muối oxalat + dd
trung tính hay

axits yếu của các
muối Ln
Là chất kết tủa xốp trắng, khi đun nóng
chuyển thành dạng tinh thể.
4.1 Ứng dụng của kim loại.
Ce thêm vào nhôm, magiê, gang, thép, và siêu hợp kim để tăng độ cứng.
Nd Kết hợp với Fe, B tạo ra nam châm dùng trong tuabin gió. Kết hợp với 1 số
kim loại khác để tạo tia laze
Sm Kết hợp với Co tạo nam châm dùng trong các thiết bị điện tử( ổ cứng, tai
nghe, loa ), tia X chụp X quang, Samari-153 phóng xạ được dùng trong y
học để điều trị các thương tổn nghiêm trọng gắn liền với ung thư lan truyền
tới xương
Pm Làm chất phát quang
Eu Europium hấp thụ neutron trong lò phản ứng hạt nhân kiểm soát quá trình
phân hạch, chất kích thích cho một số loại thủy tinh để làm laser
Gd Gadolinium-157 được sử dụng trong thanh điều khiển lò phản ứng hạt nhân
để kiểm soát quá trình phân hạch
4. Ứng dụng
14
4.2 Ứng dụng của oxit:
La Chế tạo các loaij kính quang học: kính hấp thụ tia hồng ngoại, thấu kính cho
camera, kính thiên văn
Ce xeri oxit được sử dụng để đánh bóng thủy tinh, kim loại, đá quý , mặt phẳng
tiêu cự, bóng bán dẫn, và các thành phần điện tử khác. xeri oxit được thêm vào
trong quá trình sản xuất thủy tinh
Pr Dùng trong kính hàn để bảo vệ mắt khỏi tia cực tím, chất xúc tác trong sản xuất
nhựa., làm bột màu.
Nd
chất xúc tác hoặc kích hoạt xúc tác. Ngoài ra, nó còn được dùng trong
quang học laze và tụ điện gốm, tạo màu cho thủy tinh

Sm Ôxít samari được dùng trong thủy tinh quang học để hấp thụ hồng ngoại, .chất
xúc tác cho khử nước và khử hiđrô của etanol.
Eu Chất lân quang trong tivi màu, thủy tinh huỳnh quang
Gd Kính, tạo tia X dùng trong y học
15
4.3 Ứng dụng của các muối
La
•
Lantan florua được sử dụng để trong sợi quang học để tăng tốc độ truyền dữ liệu.
•
lanthanum nickel-metal hydride (NiMH) pin sạc. Những loại pin được sử dụng
cho các công cụ điện, đồ chơi, máy tính xách tay, điện thoại, và máy ảnh.
•
lanthanum carbonate để giảm tảo phát triển và độ pH cân bằng ở hồ, bể bơi, giảm
nông độ phốt phát ở trong máu ở những bệnh nhân bệnh thận
Ce xeri trộn với các yếu tố khác cung cấp cho bóng đèn huỳnh quang compact phần
màu xanh lá cây của phổ ánh sáng.
• xeri oxalat dùng trong y tế để điều trị say sóng .
Nd dùng như là chất tạo màu cho men thủy tinh.
Sm Các tinh thể SmF2 để sử dụng trong laser.
SmI2 được dùng làm tác nhân hóa học trong tổng hợp hữu cơ.
Pm Clorua promethi (III) (PmCl3) trộn lẫn với sulfua kẽm (ZnS) từng có thời được sử
dụng như là lớp sơn phát quang chính cho đồng hồ
16
Nguyên nhân:
- các nguyên tố đất hiếm có tác dụng loại trừ S, O,H,N2 trong gang
thép.
- thay đổi hình thái tạp chất phi kim từ dạng sợi biến thành dạng hạt
nhỏ hơn và phân tán
Giảm ảnh hưởng xấu đến tính chất của gang thép.

17
Ăc quy Ni-MH có nhiều ưu thế nổi trội như dung
lượng lớn, tốc độ phóng nạp cao, giá thành hợp lý và
đặc biệt không gây ô nhiễm môi trường.
18
5. Điều chế
19
6. Tài liệu tham khảo
•
/>-mot-so-nguyen-to-dat-hiem-nhe-voi-l-histidin-va-buoc-dau-t
ham-do-hoat-tinh-sinh-hoc-cua-chung-366216
•
http://
bachkhoatrithuc.vn/encyclopedia/209-26-633365315132627776
/Hoa-hoc/Tai-sao-can-phai-them-nguyen-to-dat-hiem-vao-gan
g-thep.htm
•
CHẾ TẠO HỢP KIM GỐC LaNi5 LÀM VẬT LIỆU ĐIỆN CỰC ÂM ĐỘ
BỀN CAO ĐỂ SỬ DỤNG TRONG ĂCQUY Ni-MH
20