Свойства Европия:
Области применения РЗЭ и их соединения. (РЗЭ: La, I, Ce-Eu)
Редкоземельные элементы используют в различных отраслях техники: в радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, в металлургии и др. Широко применяют La, Ce, Nd, Pr в стекольной промышленности в виде оксидов и других соединений. Эти элементы повышают светопрозрачность стекла. Редкоземельные элементы входят в состав стекол специального назначения, пропускающих инфракрасные лучи и поглощающих ультрафиолетовые лучи, кислотно- и жаростойких стекол. Большое значение получили редкоземельные элементы и их соединения в химической промышленности, например, в производстве пигментов, лаков и красок, в нефтяной промышленности как катализаторы. Редкоземельные элементы применяют в производстве некоторых взрывчатых веществ, специальных сталей и сплавов, как газопоглотители.
Во влажном воздухе покрывается оксидно-гидроксиой пленкой. Пассивируется в холодной воде, реагирует с ней в щелочной среде. Сильный восстановитель; окисляется горячей водой, кислотами, хлором, серой. Ион Еu2+ имеет светло-желтую окраску (почти бесцветен), ион Еu3+ — светло-розовую (почти бесцветен).
Еu + 2Н2О = Еu(ОН)2 + Н2.
2Eu + 6Н2О (гор.) = 2Eu(OH)3 + 3H2
2Eu + 6НС1 (разб.) = 2EuCl3 + 3H2
Eu + 6HNO3 (конц.) = Eu(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O.
4Eu + 3O2 = 2Eu2O3
4Eu + 6H2O + 3O2 = 4Eu(OH)3.
2Eu + 3C12 = 2EuCl3
2Eu+3S=Eu2S3(бел.)
Eu + Eu2S3 = 3EuS (кор.-фиол.)
Основные методы разделения-???
Билет №16. Свойства 5f- элементов (актиноиды). Особенности электронного строения. Сопоставление свойств лантаноидов и актиноидов в реакциях комплексообразования. Свойства тория, урана и их соединений. Свойства химических соединений актиноидов в различных степенях окисления.
Актиноиды - элементы, следующие за Актаном (Th-Lr) и имеющие сходные с ним свойства.
Особенности.
Электронное строение: Э[…] 5f 2-146d0(1)7s2
Наиболее тяжелые элементы следуют за актинием.
Все элементы претерпевают радиоактивный распад.
Различие в энергиях 5f- и 6d- орбиталей меньше, чем 4f- и 5f- орбиталей
Радиусы атомов и ионов актиноидов уменьшаются с ростом порядкового номера – актиноидное сжатие.
Свойства тория.
Th [ ] 5f1 [ ] 6d1 7s2, +3, аналог R
Th [ ] 5f0 [ ] 6d2 7s2 +4, аналог 4d: Zr, Hf.
Th + O2 -> ThO2. Взрыв.
Получение: Тh3(РO4)4 + 12NaOH -> (t) -> 3Th(OH)4 + 4Na3РO4.
Свойства соединений тория Th^(+4).
Th(N03)4 + 4NaOH -> Th(OH)4| + 4NaN03.
Th(OH)4 + NaOH не идет.
Th(OH)4 + 4HCI -> ThCl4 + 4H20.
Тh(NО3)4 + 2Na2C03 + H2O -> ТhОСО3 + 4NANO3 + Н2О + CO2.
ThOCO3 + 3Na2C03 + H2O -> Na4[Тh(СО3)4] + 2NaOH. Kч=8.
Th(N03)4 + 2(NH4)C2O4 -> Th(C204)2 + 4NH4NO3.
Th(C204)2 + 2(NH4)C204-> (NH4)4[Th(C204)4] K4=8.
ThF4 + 4Na2C03 -> Na4[Th(CO3)4] + 4NaF.
Th(N03)4 + K4[Fe(CN)6] -> Th[Fe(CN)6] + 4KN03.
Th[Fe(CN)6] + 4Na2C03 -> Na4[Th(C03)4] + Na4[Fe(CN)6].
Качественные реакции на Th^(+4)
Th(N03)4 + HCI + "торон" -> соединение малинового цвета.
H2O + HCI + "торон"—> соединение оранжевого цвета.
Отделение тория.
От Ce^(3+) and R^(3+)
Кислотно-основное:
R(ОН)3 + ЗНСl -> (рН = 6,5) -> RCl3 + 3H2O.
Th(OH)4 + 4НСl -> (рН = 3) -> ThCl4 + 4H2O.
2Се(ОН)3 + 8НСl -> (рН = 1) -> 2СеСl3 + Cl2 + H2O.
Комплексообразование (Th^(+4) — мощный комплексообразователь):
ThCl4 + (NH4)2C2O4 -> (NH4)4[Th(C204)4] + 4NH4Cl
RСl3 + 3{NH4)2C204 -> R2(C204)3 + 3NH4CI.
От (UO2)^(+2), Th^(+4)
На образоваии труднорастворимых фторидов.
ThCl4 + 4KF -> ThF4 + 4KCI.
UO2Cl2 + 2KF -> UO2F2 (раствор) + 2KCI.
На комплексообразовании:
ThCl4 + 4(NH4)2C2O4 -> (NH4)4[Th(C2O4)4]^(4-) + 4NH4CI.
2RCI3 + Na2C2O4 -> R2(С2О4) + NaCI.
От U^(+6)
ThCl4 + 4KF -> ThF4 + 4KCI.
UO2Cl2 + 2KF -> UO2F2 (раствор) + 2KCI.
Получение тория.
Th(C2O4)2 -> (t) -> ThO2 + 2CO + 2CO2.
Металлотермия: Th02 + Ca -> (t) -> Th3 + CaO. Без воды. Иначе взрыв.
Электролиз расплава: K2[ThFe6](KCI, NaCI) -> Th3 (порошкообразный) + Cl2.
Иодидное рафинирование (газотранспортные реакции):
ThI4 (Дельта, ну треугольничик такой)Th + 2I2. Th02/Th3N4/ThC+l2 не идёт.
1 зона: Th + I2 -> (t) -> Thl4 (газ) -> во вторую зону.
2 зона: Thl4 -> (t) -> Th (чистый) + 2I2.
Свойства урана.
U [ ] 5f 3 6d 1 7s 2 +3 (малоустойчив, аналог R^(+3))
U [ ] 5f 2 6d 2 7s 2 +4 (уст, аналог Th, Ti, Zr. Hf)
U [ ] 5f 1 6d 3 7s 2 +5 (неустойчив)
U [ ] 5f 0 6d 4 7s 2 +6, (аналог Cr(+6), Mo(+6), W(+6) [S(+6)].
Свойства металлического урана.
Активен (Фи)(U(+4)/U) = - 1,2 V.
a — распад, t полураспада = 4*10^(9), tплавления = 1100c.
U + O2 -> UO2; 2U +3O2 -> 2UO2; 3U + O2 -> U3O8 - защитная плёнка.
2U + N2 -> 2UN; U+2C -> UC2; U + 3CI -> UCl6; U + 3F2 -> UF6. UCl6 и UF6 —летучие газообразные.
Химические свойства урана.
U^(+3) (аналог R^(+3)) U^(+4) (аналог Th^(+4)).
Свойства U(+6).
U(+6) амфотерен и в растворе не присутствует никогда. Пример амфотерности:
5U(S04)2 + 2КМn04 + 2H20 -> (рН < 7) -” 5UO2SO4 + 2МnSO4 + K2S04 + 2Н2S04.
2U(S04)2 + Zn (восст) -> U2(SO4)3 + ZnS04
Качественная реакция на U(+4).
U(SO4)2 + KF -> UF4 + K2SO4
U(SO4)2 + К4[Fe(СN)6] -> U[Fe(CN)6].
Гидролиз солей U(+6).
U + Н2O (Дельта) U(ОН)4^(+2) +4Н+, рН < 7.
UO2(ОН2) (основание) (Дельта)H2UO4 (кислота).
U(+6) амфотерен. Примеры:
Взаимодействие с кислотами: UO2(OH)2 + H2MeO4 -> UO2MeO4 + H2O.
Взаимодействие с основаниями: 2UO2(OH)2 + 2NaOH -> Na2U2O7 + 2H2O.
Растворимость.
Растворимы: UO2SO4,UO2Cl2,UO2(NО3)2.
Нерастворимы: UO2(OH)2, MeU2O7, UO2HPO4.
Качественная реакция на U(+4)
U(SO4)2 + KF -> UF4 + К2SO4
UO2SO4 + K4[Fe(CN)6] -> (UO2)[Fe(CN)6] (тёмно-коричневый)+ 2K2SO4.
(UO2)2[Fe(CN)] + 6NaOH -> Na2U2O7 + Na4[Fe(CN)6].
Качественные реакция на ион диоксоурана UO2(+2) .
2UO2(NO3)2+ K4[Fe(CN)6] -> (UO2)2[Fe(CN)6](кор) + 4КNО3
(UO2)2[Fe(CN)6] + 6Nа(ОН)(изб) -> Nа2U2O7(жёлт) + Na4[Fe(CN)6] + 3H2O.
Комплексообразование.
Na2U2O + 6NаСО3 + 3H20 -> 2Na4[UO2(CO3)3].
UO2SO4 (окислитель) + Zn + 2Н2SO4 -> U(SO4)2 + ZnSO4 + 2H2O.
Очистка урана.
(примеси — Ra) U3O8 + MnO2 + 4H2SO -> 3UO3SO4 (раствор + примеси) + МnSO4 + 4Н2O.
1) Ra + Н2SO4 -> RaSO4 + 2Н+. Очистка от активных примесей.
2) UO2SO4 + ЗNа2СО3 -> Na4[UO2(CO3)3] + Na2SO4. Карбонатная очистка.
Очистка урана от тория:
1 ст). Сорбция на твёрдом катиониде.
Th^(+4) + 4RНS03 -> Th(RSO3)3 + 4Н+
UO2 + 2RHS03 -> UO2(РSO3)2 + 2H+
2 ст) Десорбция. В качестве десорбента используют раствор кислоты НСl разной концентрации, который
подбирается так, чтобы десорбция катионов происходила сепективно (только по одному катиону).
Получение урана.
Na4[UO2(СО3)3] + ЗН2SO4 -> UO2SO4 + 3U2CO3 + 2Na2SO4
Осаждение) UO2SO4 + 2NaOH (мало) -> UO2(OH)2 + 2Na2SO4
Термическое разложение) UO2(OH)2 -> (t) -> UО3 + Н2O#
Восстановление) UО3 + Н2 -> UO2 + Н2O
Синтез фторида) UO2 + HF-> (t = 6ООс) -> UF4 + 2H2O
Металлотермия) UF4 + Са -> (t > Тпл) -> U(плавл) + CaF2.
Свойства соединений урана U^(+6).
UO2(NO3)2+2NaOH(мало) -> UO2(OH)2 + 2NaNO3.
UO2(OH)2 + 2NaOH(изб) -> Na2U2O7 + 3H2O.
Na2U2O7 + 6Na2CO3 + 3H2O -> 2Na4[UO2(CO3)3] + 6NaOH. КЧ=6;
UO2SO4 + Zn + 2H2SO4 -> U(SO4)2 + ZnO4 + 2H2O
UO2SO4 + NaF <--> UO2F2 + Na2SO4.
U(SO4)2+4NaF -> UF4 + 2Na2SO4.
2UO2SO4 + K4[Fe(CN)6] -> (UO2)2[Fe(CN)6] + 2K2SO4.
U(SO4)2+K4[Fe(CN)6] -> U[Fe(CN)6] + 2K2SO4.
|
|
