Общая характеристика лантаноидов – физические и химические свойства. Оксиды и гидроксиды, способы получения. Применение лантанойдов и их соединений

К лантаноидам относятся: церий Ce, празеодим Pr, неодим Nb,

прометий Pm, самарий Sm, европий Eu, гадолиний Gd, тербий Tb, дис-прозий Dy, гольмий Ho, эрбий Er, тулий Tm, иттербий Yb и лютеций Lu.

Лантаноиды ковки, обладают невысокой твердостью, по электриче­ской проводимости сходны с ртутью.

По химической активности лантаноиды, как и La, уступают лишь щелочным и щелочно-земельным металлам. Компактные металлы доволь­но устойчивы при контакте с сухим воздухом, но быстро тускнеют во влажном. При нагревании до 473 - 673 К лантаноиды воспламеняются на воздухе и сгорают с образованием смеси оксидов и нитридов. Церий в по­рошкообразном состоянии пирофорен, т.е. самовоспламеняется на воздухе при обычных условиях. Пирофорность церия и ряда других лантаноидов используется для получения пирофорных сплавов - «кремней» зажигалок, трассирующих пуль и т.д.

Лантаноиды взаимодействуют с галогенами, а при нагревании - с азотом, серой, углеродом, кремнием, фосфором, водородом. С большинст­вом металлов они дают сплавы.

Оксиды РЗМ являются самыми прочными кислородными соедине­ниями. Они характеризуются отрицательными значениями энтальпий и энергий образования по модулю большими, чем для оксида алюминия

Оксиды лантаноидов - в большинстве бесцветные, тугоплавкие и труднорастворимые в воде вещества.

Реакция взаимодействия их с водой сопровождается выделением тепла и образованием труднорастворимых гидроксидов 3(OH)₃. Полу­чают оксиды прокаливанием соответствующих гидроксидов, нитратов и карбонатов.

Гидроксиды получают действием растворов щелочей на раствори­мые в воде соли. В ряду лантаноидов основные свойства гидроксидов ос­лабевают с уменьшением радиусов ионов Э³+ (в результате лантаноидного сжатия). С уменьшением радиусов увеличивается поляризующая способ­ность ионов, что приводит к упрочнению связи 3 - О и ослаблению связи О - Н. Поэтому гидроксиды иттербия и лютеция уже проявляют слабую амфотерность.

В ряду гидроксидов Ce(III) - Lu (III) падает термическая устойчи­вость и уменьшается растворимость.

Из солей лантаноидов (III) в воде растворимы хлориды 3C /₃, нитра­ты Э(NO₃)₃, сульфаты 3₂(SO₄)₃, малорастворимы фториды 3 F 3, карбона­ты 3₂(CO₃)₃, фосфаты.

Галогениды лантаноидов (III) тугоплавки и труднолетучи.

Приминение

Редкоземельные металлы и их соединения находят широкое приме­нение. В металлургии они применяются как легирующие добавки для улучшения механических свойств сплавов. Лантаноиды и их соединения используют в качестве катализаторов в органических и неорганических синтезах, а также в качестве материалов в радио- и электротехнике, в атомной энергетике. Лантаноиды входят в состав многих лазерных мате­риалов.