Bài thuyết trình phân nhóm IIIB

KÍNH CHÀO CÔ VÀ CÁC BẠN
ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH
CỦA NHÓM 4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
KHOA HÓA HỌC ỨNG DỤNG

BÀI THUYẾT TRÌNH:
TÌM HIỂU PHÂN NHÓM IIIB


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
KHOA HÓA HỌC ỨNG DỤNG

GVHD: Nguyễn Thị Thu Hà

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Đỗ Nhật Trường
Ngô Quốc Dũng
Trần Hoàng Huy

Nhã

Tăng Thanh


NỘI DUNG CHÍNH


I. KHÁI QUÁT

 Nằm ở cột thứ 3 trong bảng tuần hoàn tiêu chuẩn.
 Còn được gọi là nhóm Scanđi bao gồm Scanđi (Sc), Ytri (Y), Lantan (La), Actini (Ac).
 Là những nguyên tố d đầu tiên trong các chu kỳ lớn.
 Cấu hình chung:

Sc

Y

La

Ac

1 2
3d 4s

1 2
4d 5s

1 2
5d 6s

1 2
6d 7s


II. ĐƠN CHẤT

 Nhóm kim loại mạnh có trạng thái oxy hóa dương X(+3) tăng từ Sc đến Ac.

 Trong thiên nhiên nó phân tán, khó tách ở trạng thái nguyên chất.


II. ĐƠN CHẤT
Các thông số hóa lý

Sc

Y

La

Ac

Bán kính nguyên tử R(Å)

1,64

1,84

1,87

2,03

3
Khối lượng riêng d(g/cm )

3,0

4,47

6,16

10,1

0
Nhiệt độ nóng chảy tnc( C)

1539

1525

920

1040

0
Nhiệt độ sôi ts( C)

2700

3025

3470

-

Hàm lượng trong vỏ Trái Đất

3.10

(%nguyên tử)

-4

2,6.10

-4

2,5.10

-4

5.10

-4


II. ĐƠN CHẤT

 Các kim loại nhóm IIIB cũng như các kim loại họ Lantan mềm dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo thành
sợi;

 Các kim loại này có ánh kim như bạc;
 Điện trở suất của chúng có giá trị nằm trong khoảng trở suất của các nguyên tố từ xesi;
 Nguyên tố họ Lantan thể hiện tính thuận từ.
 Độ hoạt động hóa học của các nguyên tố phân nhóm Scanđi chỉ thua các kim loại kiềm và kiềm
thổ và từ Sc đến Ac hoạt tính hóa học tăng lên rõ rệt.

II. ĐƠN CHẤT



Khi để trong không khí Sc và Y không biến đổi vì có màng oxit bảo vệ, còn La và Ac nhanh
chóng bị mở đục tạo thành lớp hiđroxit trên bề mặt.

 Khi đun nóng tác dụng với nhiều phi kim, khi nóng chảy tác dụng với kim loại:
2Sc + 3O2  2Sc2O3

 Sc không phản ứng với nước còn La phân hủy chậm với nước ngay ở điều kiện thường:
2La + 6O2  2LaOH + 3H2


II. ĐƠN CHẤT

 Trong dãy điện thế chúng đứng rất xa trước hiđro, Sc không phản ứng với nước còn La phân hủy
chậm nước ngay ở điều kiện thường:
2La + 6H2O  2La(OH)3 + 3H2

 Các kim loại này dễ tác dụng với các axit loãng trong đó với HNO3 loãng chúng tạo thành
NH4NO3:
8Sc + 30HNO3  Sc(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O


II. ĐƠN CHẤT

 Với các phi kim loại kém hoạt động, các nguyên tố phân nhóm Sc tạo thành các hợp chất
nóng chảy kiểu hợp chất kim loại như: ScB 2, YB2, LaB6, Xsi2 (X=Sc, Y, La, Ac), YC2,
LaC2, ScC.

 Các cacbua của Sc, Y, La có thành phần và tính chất không giống cacbua Al mà giống
cacbua canxi CaC2.

 Các muối của các nguyên tố nhóm IIIB và các nguyên tố họ Lantan nói chung là dễ hòa tan
và có xu hướng tạo thành các phức chất cũng như muối kép trừ một số muối florua.


II. ĐƠN CHẤT

 Các kim loại Sc, Y, La được điều chế bằng điện phân clorua nóng chảy.
 Các nguyên tố Sc, Y, La được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy, cùng với kim loại kiềm
2YF3 + 3Ca  2Y + 3CaF2
La2O3 + 3Mg  2 La + Mg2O3

 Công nghệ tách Y và La từ các khoáng vật đất hiếm phức tạp hơn nhiều và phụ thuộc từng
khoáng vật riêng. Chế hóa các tinh quặng với HCl, H 2SO4, NaOH để được hỗn hợp muối của
các kim loại.


III. HỢP CHẤT

 Các hợp chất X(+3): Là tinh thể trắng có tính bazơ tăng từ Sc đến Ac;
 Các oxit X2O3: Là những bột trắng tinh thể khó nóng chảy, tuy ít tan hơn các oxit của kim loại
kiềm thổ nhưng vẫn hóa hợp mạnh với nước tạo thành các hyđroxit X(OH) 3. Ví dụ:
La2O3 + 3H2O  2La(OH)3


III. HỢP CHẤT

 Các muối X(+3): Thường là những chất tinh thể màu trắng tan trong nước là muối nitrat, sunfat,
halogenua (trừ muối florua XF3), khó tan là các cacbonat, florua, phosphat…

 Từ dung dịch nước, các muối thường thoát ra dưới dạng những hidrat tinh thể có số phân tử nước thay
đổi. Ví dụ:La2(SO4)3.8H2O, Sc2(SO4)3.5H2O, Y2(SO4)3.7H2O, La2(SO4)3.8H2O, XHal3.6H2O,
Y2(CO3)3.3H2O


III. HỢP CHẤT

 Cũng giống Al(+3) các nguyên tố phân nhóm Scanđi thường tạo thành các muối kép. Ví
dụ:M[X(SO4)2], M[X(CO3)2], M2[X(NO3)5]…

K2CO3 + La2(CO3)3  2K[La(CO3)2]

 Hiện nay, các đơn chất và hợp chất của các nguyên tố phân nhóm scanđi còn chưa ứng dụng rộng
rãi.


Ứng dụng:

 Các nguyên tố nhóm IIIB được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:
• Công nghiệp thủy tinh;
• Công nghiệp luyện kim;
• Sản xuất vật liệu chịu nhiệt;
• Công nghiệp vật liệu chịu nhiệt;
• Công nghiệp điện tử;
• Chế tạo chất phát quang;
• Kĩ thuật hạt nhân.

HỌ LANTAN


I. ĐẶC ĐIỂM CHUNG

Các nguyên tố họ lantan (Ln) gồm 14 nguyên tố thuộc nhóm 3 của bảng
tuần hoàn từ 58Ce đến 71Lu , được gọi là nguyên tố 4f , có tính chất hóa
học giống nhau.

Các nguyên tố Ln hợp với Sc và Y thành nhóm các nguyên tố đất hiếm.


I. ĐẶC ĐIỂM CHUNG

 Các nguyên tố Ln có khuynh hướng chủ yếu là mất đi 2 electron 6s và 1
electron 5d để tạo thành ion 3+.

 Bán kính nguyên tử và ion giảm khi đi từ La đến Lu. Hiện tượng này gọi là
sự co lantanit.

 Mức oxi hóa bền nhất của Ln là +3 mặc dù trong đó một số trường hợp
chúng có thể tồn tại ở số oxi hóa +2 và +4.


I. ĐẶC ĐIỂM CHUNG

Bán kinh, nm
Nguyên tố

Cấu hình electron

Độ âm điện

Mức oxi hóa

Ln
58Ce

2 0 2
[Xe]4f 5d 6s

0,1825

1,08

0;+3;+4

59Pr

3 0 2
[Xe]4f 5d 6s

0,1828

1,07

0;+3;+4

60Nd

4 0 2
[Xe]4f 5d 6s

0,1821

1,07

0;+3;(+4)

61Pm

5 0 2
[Xe]4f 5d 6s

0,1830

1,07

0;+3;(+4)

62Sm

6 0 2
[Xe]4f 5d 6s

0,1802

1,07

0;+3;+2;(+4)

63Eu

7 0 2
[Xe]4f 5d 6s

0,2042

1,01

0;+3;+2

64Gd

7 1 2
[Xe]4f 5d 6s

0,1802

1,11

0;+3

65Tb

9 0 2
[Xe]4f 5d 6s

0,1782

1,10

0;+3;+4

66Dy

[Xe]4f

10 0 2
5d 6s

0,1773

1,10

0;+3;(+4)

67Ho

[Xe]4f

0,1776

1,10

0;+3

68Er

[Xe]4f

69Tm

[Xe]4f

70Yb

[Xe]4f

71Lu

[Xe]4f

11

0 2
5d 6s

12

0 2
5d 6s

0,1757

1,11

0;+3

13

0 2
5d 6s

0,1796

1,11

0;+3;(+4);(+2)

14

0 2
5d 6s

0,1940

1,06

0;+3;+2

1 2
5d 6s

0,1747

1,14

0;+3

14


II. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

 Phần lớn các Ln có hàm lượng từ 10-4% đến 10-3%, các nguyên tố nặng nhất
-5
như Tm, Yb, Lu có hàm lượng nhỏ hơn, khoảng 10 %.

 Có trên 100 khoáng vật chứa các Ln, nhưng chỉ có 2 khoáng vật có ý nghĩa
thương mại như Monazit và Basnesit.


III. ĐƠN CHẤT
1. Tính Chất Vật Lí

 Các lantanit là các kim loại có màu trắng bạc, trừ Pr và Nd có màu ánh
nâu, khó nóng chảy, tương đối mềm.

 Ở nhiệt độ thường Eu và Yb có cấu trúc gói ghém chặt khít kiểu lập
phương, các nguyên tố khác có cấu trúc gói ghém chặt lục phương.


III. ĐƠN CHẤT
1. Tính Chất Hóa Học

 Các Ln là các kim loại có độ dương điện cao và hoạt động hóa học mạnh,
bán kính nguyên tử của các Ln càng lớn thì hoạt tính càng mạnh.

 Các lantanit tinh khiết dễ dàng tác dụng với hơi nước và CO2 trong không
khí ẩm tạo thành cacbonat bazo có thành phần thay đổi
xLn(OH)3.yLn2(CO3)3.zH2O.


III. ĐƠN CHẤT
1. Tính Chất Hóa Học

 Ln tác dụng với nước tạo thành hydroxit:
Ln + 3H2O → Ln(OH)3 + 3/2 H2.

 Tan trong axit loãng (HNO3, H2SO4, HCl,CH3COOH,…)
Ln + 3HCl → LnCl3 +3/2 H2

 Tác dụng mạnh liệt với các nguyên tố phi kim : O2,H2, N2, Cl2,…khi đốt nóng.
Ln + 3/2 Cl2 →LnCl3

 Chúng có thể tạo thành hợp kim với nhiều kim loại khi bị đốt nóng.


IV. HỢP CHẤT
1. Các hợp chất Ln(II)

 Các nguyên tố Eu, Yb và Sm có thể tạo thành các hợp chất oxi hóa +2 bền nhất.Các
hợp chất của Ln(II) dễ bị oxi hóa thành Ln(III).

 Tất cả các hợp chất của Ln(II) đều mang tính ion mạnh hơn các hợp chất của Ln(III)
tương ứng.

 Các đihyđrua LnH2 là các hidrua kiểu kim loại. Các Ln(II) được điều chế ở nhiệt độ

phòng và áp suất khí quyển theo phản ứng.
Ln + H2 → LnH2