ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение редкоземельных элементов из "Редкоземельные элементы и их соединения" Происхождение и относительная распространенность редкоземельных элементов. Ввиду того, что термин редкие земли предполагает некоторую редкость этих элементов, интересно рассмотреть относительную распространенность каждого из них в отдельности. В табл. 16 дано в весовых процентах среднее содержание каждого из элементов этой группы во всех редкоземельных рудах, а также процентное содержание каждого из них в земной коре (на основании предположения, что вся группа составляет около 0,005% земной коры). Элементы с четными атомными номерами более распро -странены, чем элементы с нечетными атомными номерами. Церий составляет около /д всей группы и находит большее практическое применение, чем другие редкоземельные элементы. Церий более распространен, чем такие обычные элементы, как олово, ртуть, кадмий, сурьма, висмут и вольфрам. Сплавы церия находят применение как раскислители чугуна, а также благодаря пирофорным свойствам в трассирующих пулях и люминесцентных снарядах, путь которых делается видным благодаря свечению, получающемуся при воспламенении сплава. [c.69] Основным источником редкоземельных элементов является минерал монацит, найденный в аллювиальных песках Бразилии, Индии и Идахо. [c.70] Это преимущественно комплексный фосфат, содержащий до 70% Це-рия . [c.70] Разделение редкоземельных элементов. Большое сходство в химических свойствах редкоземельных элементов дeлaet проблему их разделения необычайно трудной. Наиболее употребительным является процесс фракционной кристаллизации только в последние годы этот утомительный метод был усовершенствован введением разделений, основанных на окислении или восстановлении некоторых элементов до валентности, большей или меньшей трех . Дальнейшее исследование этой уникальной группы во многих отраслях химии и физики сильно осложняется недостатком чистых соединений. [c.71] Для удобства рассмотрения редкоземельных элементов их подразделяют на две группы — цериевую и иттриевую. Цериевая группа включает элементы Ьа, Се, Рг, N(1, 5ш и Ей, иттриевая группа — V, Оё, ТЬ, Ву, Но, Ег, Тга, УЬ и Ьи. Это разделение никоим образом не является резким, и европий часто включается в иттриевую группу. Каждая из групп названа по элементу, встречающемуся в наибольшем количестве в основных рудах. Причины этого подразделения будут ясны при рассмотрении процессов разделения . [c.71] Обычно элементы присутствуют в соотношении, отвечающем их содержанию в земной коре. Количество исходного материала зависит от того, какой элемент требуется, от его количества и от требуемой степени его чистоты. Только Се, Ей и Yb могут быть получены почти количественно и с высокой степенью чистоты. Соли более распространенных элементов — La, Рг, Nd, Sm, Gd, Dy и Y — приготовляются значительно легче, чем соли менее распространенных элементов—ТЬ, Но, Ег и Тт выход этих элементов всегда невысок. ЭлементьГ гольмий и эрбий следует отделять не только от соседних элементов, но также и от иттрия, который очень упорно им сопутствует. Благодаря тому, что лантан и лютеций находятся на концах редкоземельной группы и, следовательно, имеют редкоземельного соседа только с одной стороны, их отделение от других элементов производится относительно легко и с хорошим выходом. [c.72] Для разделения редкоземельных элементов довольно давно применяется фракционная кристаллизация. Для того чтобы дать количественное представление об изменениях растворимости, от которой зависит успешность метода, в табл. 17 приведена растворимость нескольких солей, широко применяемых при разделениях (сульфаты [167], броматы [168], фосфаты [169], нитраты [170]). [c.72] При работе с редкоземельными элементами наибольшая трудность заключается в недостатке и дороговизне исходных материалов. Желаемые компоненты получаются только в небольших количествах из минералов, в которых они встречаются, поэтому необходимо тщательно собирать все фракции. Схема фракционной кристаллизации, разработанная для достижения разделения, представлена на рис. 7. [c.73] В табл. 18 приведены цифровые данные Селвуда [171] о сравнительной эффективности отдельной кристаллизации для различных методов разделения в случае лантана и неодима. [c.74] Двойных нитратов аммония Основной магнезиальный. [c.74] Фракции анализировались по их магнитной восприимчивости. Исходная смесь содержала 29,6% неодима. В каждом опыте было одинаково взято по 6 г образца, состоящего из смеси окислов. [c.74] Для достижения удовлетворительной чистоты даже лучшие методы разделения должны многократно повторяться. Можно себе представить, какого огромного труда стоит выделение каждого элемента в чистом состоянии В своей превосходной статье Прандтль [172] суммировал результаты продолжительных опытов по очистке редкоземельных элементов. Табл. 19, составленная на основании его предложений, иллюстрирует большинство операций, которые были признаны особенно полезными. Эта схематическая таблица не предназначена для полной разработки операций, но она дает ясную картину трудности процесса. [c.74] Методы фракционирования, обычно применяемые для выделения индивидуальных редкоземельных элементов, являются неудовлетворительными для разделения туллия, иттербия и лютеция, потому что эти элементы в своих трехвалентных слоях имеют тенденцию к большей растворимости, чем остальные редкоземельные элементы. Следовательно, эти элементы обычно накапливаются в наиболее растворимой фракции. Если эту фракцию подвергнуть затем электролитическому восстановлению, то весь иттербий (промежуточный элемент в этой группе из трех элементов) может быть полностью удален в виде двухвалентного, и различие между солями туллия и лютеция будет более эффективным для их разделения. При наличии чистого иттербия разделение можно улучшить добавлением его и повторением фракционной кристаллизации до тех пор, пока средняя фракция не будет в основном свободна от туллия и лютеция. [c.75] Осадок главная часть — Се(0Н)4. [c.76] Если присутствуют полосы поглощения Nd и Рг, то эту операцию повторяют. [c.76] Очищают Се+ + + фракционной кристаллизацией в виде двойного магниевого нитрата церия. [c.76] Вернуться к основной статье