ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Подгруппа скандия . 21.2.2. Лантаноиды . 21.2.3. Актиноиды Четвертая побочная подгруппа из "Общая химия 2000" Третья побочная группа периодической системы охватывает большое число химических элементов, так как в состав ее, кроме 4-х -элементов, входят /-элементы с порядковыми номерами 58—71 и 90—103. [c.499] Элементы побочной подгруппы третьей группы и семейство, состоящее из четырнадцати /-элементов с порядковыми номерами от 58 до 71, весьма близки друг к другу по своим химическим и физико-химическим свойствам. Эти элементы следуют в периодической системе после лантана и потому называются лантаноидами (или лантанидами). Иногда их вместе с элементами побочной подгруппы третьей группы называют редкоземельными металлами. [c.499] Редкоземельные металлы обычно находятся в природе совместно. Они образуют минералы, представляющие собой твердые растворы родственных соединений различных металлов. Например, один из главных источников редкоземельных металлов — минерал монацит состоит в основном из фосфатов церия, лантана, иттрия и других редкоземельных металлов. Таким образом, природным сырьем, из которого получают как элементы побочной подгруппы третьей группы, так и лантаноиды, служат одни и те же минералы. [c.499] Актиноиды (или актиниды) — это семейство четырнадцати /-элементов с порядковыми номерами от 90 до 103, следующее в периодической системе после актиния. [c.499] Скандий, иттрий и лантан содержатся в земной коре в количествах порядка 10 % (масс.). Актиний содержится в значительно меньшем количестве [порядка 10 % (масс.)], так как оба его природные изотопа — вдАс и Ас — радиоактивны. [c.499] Оксиды элементов этой подгруппы представляют собой тугоплавкие белые вещества. Гидроксиды проявляют основные свойства, усиливающиеся в ряду Зс — V — Ьа. Так, соли скандия гидролизуются в значительной степени, а соли лантана практически не подвергаются гидролизу Ьа(ОН)з — сильное основание. [c.500] В комплексных соединениях скандий проявляет координационное число 6, например, Naз[S F6]. Координационные числа иттрия и лантана — 8, 9. [c.500] Области применения скандия ограничены из-за ( го дороговизны. В силу своей высокой теплостойкости, легкости, высокой прочности и химической стойкости скандий является перспективным конструкционным материалом для авиа-и ракетостроения. Металлический скандий используется в электровакуумной технике как хороший геттер (нераспыляющийся поглотитель газов). Металлы подгруппы скандия используются в качестве добавок к отдельным сплавам. [c.500] Оксиды иттрия и других редкоземельных металлов входят в состав керамики, обладающей высокотемпературной сверхпроводимостью (разд. 33.4). Оксиды также используются как катализаторы, люминофоры. Из оксида иттрия получается совершенно прозрачная керамика, выдерживающая нагревание до 2200 °С. Оксиды скандия и иттрия также применяются в пр зизводстве ферритов. Ферриты, содержащие иттрий, используются в слуховых приборах, в ячейках памяти счетно-решающих устройств. Изотоп иттрия здУ применяется в медицине. [c.500] Лантан применяется главным образом в смеси с лантаноидами. [c.500] С возрастанием порядкового номера элементов этого семейства происходит заполнение электронами третьей снаружи электронной оболочки (4/-подоболоч-ки), строение же внешней, а у большинства элементов и следующей за ней оболочки остается неизменным. По этой причине все лантаноиды очень близки друг к другу по химическим свойствам. [c.500] Электроны заполняют 4/-, а не 5(/-подуровень потому, что в этом случае атом обладает меньшей энергией. Однако разница в энергиях 4/- и 5с(-состояний очень мала. Благодаря этому один из 4/-электронов (а в некоторых случаях, например, у церия, два 4/-электрона) легко возбуждается, переходя на 5й-подуровень, и становится, таким образом, валентным электроном. Поэтому в большинстве своих соединений лантаноиды имеют степень окисления -1-3, а не +2. Это обстоятельство объясняет близость свойст лантаноидов к свойствам элементов подгруппы скандия. [c.500] В свободном состоянии лантаноиды представляют собою типичные металлы, сходные с лантаном или с иттрием. В целом плотность простых веществ лантаноидов при переходе от Се к Ьи на протяжении периода закономерно увеличивается (от 6,7 до 9,85 г/см ) с увеличением массы атома. Однако плотность европия и иттербия существенно ниже плотности остальных элементов (см. два минимума верхней кривой на рис. 11.4). Это связано с тем, что атомы этих двух элементов имеют наполовину и полностью заселенные электронами 4/-подоболочки, обладающие повышенной устойчивостью. Поэтому 4/-электроны в образовании химической связи в простых веществах Ей и УЬ почти не участвуют. Нет у данных элементов и 5 -электронов. Поэтому химическая связь обусловлена, в основном, только ба-электронами и является менее прочной атомы дальше располагаются друг от друга, а плотность простого вещества становится меньше. Оксиды лантаноидов нерастворимы в воде, но легко присоединяют воду с образованием гидроксидов. Последние лишь незначительно растворяются в воде и имеют основной характер. Соли лантаноидов по своей растворимости подобны соответствующим солям лантана или иттрия. [c.501] Прометий не имеет стабильных изотопов и в природе не обнаружен. [c.501] Вследствие очень большой близости химических свойств соединений лантаноидов, выделение их из природных смесей в чистом виде сопряжено с определенными трудностями. Однако все они получены в чистом виде. [c.501] Многие лантаноиды и их соединения нашли применение в различных областях науки и техники. Они применяются в производстве стали, чугуна и сплавов цветных металлов. При этом используется главным образом мишметалл — сплав лантаноидов с преобладающим содержанием церия и лантана. Добавка малых количеств редкоземельных металлов повышает качество нержавеющих, быстрорежущих, жаропрочных сталей и чугуна. При введении 0,35% мишметал-ла в нихром, из которого делают электроспирали электропечей и др. нагревательных приборов, срок его службы при 1000 °С возрастает в 10 раз. Добавка лантаноидов к сплавам алюминия и магния и других металлов увеличивает их прочность при высоких температурах. Европий является единственной основой для получения красного люминофора для цветных кинескопов. [c.501] Один из крупных потребителей редкоземельных металлов — стекольная промышленность. Стекло, содержащее церий, не тускнеет под действием радиоактивных излучений и применяется в атомной технике. Оксиды лантана и неодима вводят в состав многих оптических стекол. С использованием стекла, содержащего неодим, изготавливают лазеры. Небольшие добавки оксидов лантаноидов используются для обесцвечивания стекол и для придания им окраски. Так, N(1203 придает стеклу ярко-красный цвет, а РгзОз — зеленый. Оксиды лантаноидов используются также для окраски фарфора, глазури, эмали. [c.501] Радиоактивный изотоп тулия применяется для изготовления портативных генераторов рентгеновских лучей медицинского назначения. [c.501] Все актиноиды радиоактивны. Торий, протактиний и уран встречаются в природе, так как у них имеются изотопы с большим периодом полураспада. В ничтожных количествах находятся в природе нептуний и плутоний. Остальные актиноиды получены искусственным путем. [c.502] Несмотря на неустойчивость атомов актиноидов, первые семь элементов этого семейства получаются в значительных количествах в свободном состоянии и в виде различных соединений — оксидов, галогенидов и др. [c.502] Вернуться к основной статье