元素周期表元素英文.ppt

1、第三主族及第三副族,稀土元素,稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素鑭(La）、鈰(Ce）、鐠(Pr）、釹(Nd）、钷(Pm）、釤(Sm）、銪(Eu）、釓(Gd）、鋱(Tb）、鏑(Dy）、鈥(Ho）、鉺(Er）、銩(Tm）、鐿(Yb）、镥(Lu），以及與鑭系的15個(gè)元素密切相關(guān)的元素鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素，稱為稀土元素。,稀土元素的共性是：它們的原子結(jié)構(gòu)相似；離子半徑相近（REE3+離子半徑1.0610-10m0.8410-10m，Y3+為0.8910-10m）；它們在自然界密切共生。,鈧（Sc），21號元素，是一種柔軟、銀白色的過渡性金屬。主要化合價(jià)為氧化態(tài)+3價(jià)。鈧用來制特種玻璃、輕質(zhì)

2、耐高溫合金。,鈧,scandium,英skndim美skndim,被空氣氧化時(shí)略帶淺黃色或粉紅色。鈧?cè)菀罪L(fēng)化和大多數(shù)稀酸中緩慢溶解。 它不與硝酸（HNO3）和氫氟酸（HF）1:1混合物反應(yīng)，可能是由于形成了一個(gè)不滲透的鈍化層 。,人體影響,鈧單質(zhì)被認(rèn)為是無毒。鈧化合物的動(dòng)物試驗(yàn)已經(jīng)完成，氯化鈧的半數(shù)致死量已被確定為4毫克/公斤腹腔和755毫克/千克口服給藥。從這些結(jié)果看來鈧化合物應(yīng)處理為中度毒性化合物。15,照明 鈧的用途都集中在很光明的方向。 鈧鈉燈 太陽能光電池 射線源 神奇調(diào)料 上面說了鈧的一些應(yīng)用，不過，因?yàn)閮r(jià)格高昂，考慮到成本在工業(yè)產(chǎn)品里很少會用到很大數(shù)量鈧和鈧的化合物，都是像燈泡里

3、那樣薄薄的一層鈧箔之類的用法。而在更多一些領(lǐng)域，鈧和鈧的化合物更是被作為神奇的調(diào)料使用，好像大廚手中的鹽、糖或味精，只需要一星半點(diǎn)，就有畫龍點(diǎn)睛的作用。6 單質(zhì)形式的鈧，已經(jīng)被大量應(yīng)用于鋁合金的摻雜。在鋁中只要加入千分之幾的鈧就會生成Al3Sc新相，對鋁合金起變質(zhì)作用，使合金的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生明顯變化。加入0.2%0.4%的Sc（這個(gè)比例也真的和家里炒菜放鹽的比例差不多，只需要那么一點(diǎn)）可使合金的再結(jié)晶溫度提高150200，且高溫強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、焊接性能和抗腐蝕性能均明顯提高，并可避免高溫下長期工作時(shí)易產(chǎn)生的脆化現(xiàn)象。高強(qiáng)高韌鋁合金、新型高強(qiáng)耐蝕可焊鋁合金、新型高溫鋁合金、高強(qiáng)度抗中子輻照用鋁

4、合金等，在航天、航空、艦船、核反應(yīng)堆以及輕型汽車和高速列車等方面具有非常誘人的開發(fā)前景。鈧也是鐵的優(yōu)良改化劑，少量鈧可顯著提高鑄鐵的強(qiáng)度和硬度。另外，鈧還可用作高溫鎢和鉻合金的添加劑。當(dāng)然，除了為他人做嫁衣裳之外，因?yàn)殁偩哂休^高熔點(diǎn)，而其密度卻和鋁接近，也被應(yīng)用在鈧鈦合金和鈧鎂合金這樣的高熔點(diǎn)輕質(zhì)合金上，但是這樣的稀罕東西恐怕只有航天飛機(jī)和火箭上才舍得用了，要是拿來做自行車架子，這個(gè)價(jià)值擺出去恐怕一天能被偷上二三十次。6 單質(zhì)的鈧一般應(yīng)用于合金，而鈧的氧化物也是物以類聚地在陶瓷材料上面起到了重要的作用。像可以用作固體氧化物燃料電池電極材料的四方相氧化鋯陶瓷材料有一種很特別的性質(zhì)，在這種電解質(zhì)的

5、電導(dǎo)會隨著溫度和環(huán)境中氧的濃度增高而增大。但是這種陶瓷材料的晶體結(jié)構(gòu)本身不能穩(wěn)定存在，不具有工業(yè)價(jià)值；必須要在其中摻雜一些能夠?qū)⑦@種結(jié)構(gòu)固定下來的物質(zhì)才能夠保持原有的性質(zhì)。摻入610%的氧化鈧就好像混凝土結(jié)構(gòu)一樣，讓氧化鋯能夠穩(wěn)定在四方形的晶格上。還有像給高強(qiáng)度，耐高溫的工程陶瓷材料氮化硅做增密劑和穩(wěn)定劑。氧化鈧作為增密劑，可以在細(xì)小顆粒的邊緣生成難熔相Sc2Si2O7，從而減小工程陶瓷的高溫變形性，與添加其它氧化物相比能更好改善氮化硅的高溫機(jī)械性能。在高溫反應(yīng)堆核燃料中UO2加入少量Sc2O3可避免因UO2向U3O8轉(zhuǎn)化發(fā)生的晶格轉(zhuǎn)變、體積增大和出現(xiàn)裂紋。同樣，在鎳堿電池中加入2.5%25%

6、的鈧，會增加使用壽命。在農(nóng)業(yè)上可以對玉米 甜菜 豌豆 小麥 向日葵等種子做硫酸鈧（濃度一般為10-310-8mol/L 不同的植物會有所不同）處理，已取得促進(jìn)發(fā)芽的實(shí)際效果，8小時(shí)后根和芽的干燥重量和幼苗相比，分別增加37%和78%，但原因機(jī)理尚在研究中。6 在有機(jī)化學(xué)上鈧也并非默默無聞，不過在有機(jī)反應(yīng)里面鈧的作用雖然同樣是一種調(diào)料，卻和在無機(jī)材料里面用于摻雜不同，而是被作為催化劑使用。Sc2O3可用于乙醇或異丙醇脫水和脫氧、乙酸分解，由CO和H2制乙烯等等中。含Sc2O3的Pt-Al催化劑更是在石油化工中作為重油氫化提凈，精煉流程的重要催化劑。而在諸如異丙苯催化裂化反應(yīng)中，Sc-Y沸石催化劑

7、比硅酸鋁的活性大1000倍；和一些傳統(tǒng)的催化劑比起來，鈧催化劑的發(fā)展前景將是很光明的。6 從尼爾森注意到原子量數(shù)據(jù)的虧欠到今天，鈧進(jìn)入人們的視野不過一百年二十多年，卻差不多坐了一百年的冷板凳，直到上個(gè)世紀(jì)后期材料科學(xué)的蓬勃發(fā)展才給他帶來了生機(jī)。到今天，連同鈧在內(nèi)的稀土元素都已經(jīng)成為了材料科學(xué)中炙手可熱的明星，在成千上萬的體系中發(fā)揮著千變?nèi)f化的作用，每天都在給我們的生活帶來多一點(diǎn)的便利，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值更是難以計(jì)量。按陰陽五行的說法，土生金，其信然乎？6,現(xiàn)代應(yīng)用,釔,釔（Y）是稀土金屬元素之一，是一種灰色金屬。常見化合價(jià)為+3價(jià)。與熱水能起反應(yīng)，易溶于稀酸?？芍铺胤N玻璃和合金。,Yttrium,

8、英trim美trim,釔是稀土元素。稀土元素是指鈧、釔和全部鑭系元素。由于它們在地殼中 釔 的含量稀少，它們的氧化物與氧化鈣等土族元素性質(zhì)相似，因而得名。由于稀土元素分布分散，往往雜亂成礦，再加上它們性質(zhì)彼此很相似，所以發(fā)現(xiàn)、分離以及分析它們都比較困難。釔和另一稀土元素鈰是稀土元素中在地殼中含量較大的兩種元素，因而它們在稀土元素中首先被發(fā)現(xiàn)。歐洲北部斯堪的納維亞半島上的挪威和瑞典是稀土元素礦物比較豐富的產(chǎn)地，因而這兩種元素在這個(gè)地區(qū)最先被發(fā)現(xiàn)。,用途：釔鋁石榴石Y3Al5O12用作激光材料，釔鐵石榴石Y3Fe5O12用于微波技術(shù)及聲能換送，摻銪的釩酸釔YVO4:Eu及摻銪的氧化釔Y2O3:Eu

9、用作彩色電視機(jī)的熒光粉。金屬釔在合金方面用作鋼鐵精煉劑、變質(zhì)劑等。3,對人體影響,釔的化合物有一定毒性，釔鹽可能有致癌性，在人體內(nèi)一般沒有釔。,鑭系,元素周期表中第57號元素鑭到71號元素镥15種元素的統(tǒng)稱，也叫稀土元素。它們的化學(xué)性質(zhì)相似，和錒系元素一樣單獨(dú)組成一個(gè)系列，在元素周期表中占有特殊位置。錒系元素包括了錒、釷、鏷和鈾以后人工合成的11種超鈾元素。,化學(xué)性質(zhì) 由于鑭系和錒系兩個(gè)系列的元素隨著原子序數(shù)的增加都只在內(nèi)層軌道（相應(yīng)的4f和5f軌道）充填電子，其外層軌道（相應(yīng)的6s、5d和7s、6d軌道）的電子排布基本相同，因此不僅鑭系元素和錒系元素的化學(xué)性質(zhì)相似，而且每個(gè)系列內(nèi)元素之間的化

10、學(xué)性質(zhì)也是相近的。 大多數(shù)錒系元素都有以下性質(zhì)：能形成絡(luò)離子和有機(jī)螯合物的三價(jià)陽離子；生成三價(jià)的不溶性化合物，如氫氧化物、氟化物、碳酸鹽和草酸鹽等；生成三價(jià)的可溶性化合物，如硫酸鹽、硝酸鹽、高氯酸鹽和某些鹵化物等。在水溶液中多數(shù)錒系元素為+3氧化態(tài),前面幾個(gè)和最后幾個(gè)錒系元素還有不同的氧化態(tài),如鏷有+5氧化態(tài)；鈾、镎、镅有+5和+6氧化態(tài),镎和钚還有+7氧化態(tài),可以MO娚、MO卂、MO幯等離子形式存在（鑭系元素中最高氧化態(tài)為+4）；锎、锿、鐨、鍆和锘等元素都有+2氧化態(tài)。錒系與鑭系的這種差別是因?yàn)檩p的錒系元素中5f電子激發(fā)到6d軌道所需能量比相應(yīng)的鑭系元素中4f電子激發(fā)到5d軌道的能量要小，使

11、得錒系元素比鑭系元素有更多的成鍵電子，因而出現(xiàn)較高的氧化態(tài)；而重的錒系元素卻正好相反。 錒系元素和鑭系元素中都發(fā)現(xiàn)離子半徑收縮的現(xiàn)象，即隨著原子序數(shù)的增大，離子半徑反而減小。錒系元素中，充填最初幾個(gè)5f電子時(shí),離子半徑收縮比較明顯,后來趨于平緩，使得這些元素的離子半徑十分接近。因此錒系元素在化學(xué)性質(zhì)上的差別隨著原子序數(shù)增大而逐漸變小，以致逐個(gè)地分離錒系元素（尤其是重錒系元素）越來越困難。溶劑萃取和離子交換是廣泛使用的分離方法，特別是在發(fā)現(xiàn)锫、锎、锿、鐨和鍆等元素時(shí)，離子交換色譜法曾起了重要的作用?；陔x子半徑的微小差別及對各種絡(luò)合劑的不同絡(luò)合作用，錒系元素可依次從離子交換柱淋洗下來。,lant

12、hanide,英lnnad美lnnad,應(yīng)用編輯 應(yīng)用領(lǐng)域 鑭系元素應(yīng)用極為廣泛。化學(xué)工業(yè)上主要用作催化劑。例如混合鑭系元素的氯化物和磷酸鹽用作催化劑，以加速石油的裂化分解?；旌舷⊥裂趸飶V泛用作玻璃拋光材料和玻璃的脫色劑，還可用來制造耐輻射玻璃和激光玻璃。用三氧化二釔和三氧化二鏑可制得耐高溫透明陶瓷，這種陶瓷被用于火箭、激光、電真空等技術(shù)工程上。此外，電視工業(yè)中大量使用的熒光粉為某些希土化合物，此熒光粉用于制造電視熒光屏。 鋼鐵中加入少量稀土元素，可大大改善鋼的機(jī)械性能，因此稀土元素可稱為鋼鐵的“維生素”。例如在生鐵里加進(jìn)鈰，可得到球墨鑄鐵，使生鐵具有韌性且耐磨，可以鐵代鋼，以鑄代鍛。 此外

13、，農(nóng)業(yè)上用稀土元素可是糧食增產(chǎn)10%20%，白菜增產(chǎn)29%，大豆增產(chǎn)50%，還可提高西瓜的產(chǎn)量和甜度，因此用作高效微量肥料。 氧化態(tài) 鑭系元素在固態(tài)、水溶液中或其他溶劑中的特征氧化態(tài)是+3。由于鑭系元素在氣態(tài)時(shí)，失去兩個(gè)6s電子和一個(gè)5d電子或失去兩個(gè)6s電子和一個(gè)4f電子所需的電離能比較低，所以一般能形成穩(wěn)定的+3氧化態(tài)。除+3特征氧化態(tài)外，鑭系元素還存在著一些不常見的氧化態(tài)。例如：鈰、鐠、釹、鋱、鏑存在+4氧化態(tài)，原因是它們的4f層保持或接近全空、半滿或全充滿的狀態(tài)比較穩(wěn)定，但只有+4氧化態(tài)的鈰能存在于溶液中，它是很強(qiáng)的氧化劑。 同理，鈰、釹、釤、銪、銩、鐿還存在+2氧化態(tài)。,在潮濕空氣中

14、氧化，加熱至500時(shí)著火。 室溫時(shí)跟水反應(yīng)緩慢，跟沸水反應(yīng)劇烈生成氫氧化鎵放出氫氣。加熱時(shí)溶于無機(jī)酸或苛性堿溶液。能跟鹵素、硫、磷、砷、銻等反應(yīng)。 鎵在干燥空氣中較穩(wěn)定并生成氧化物薄膜阻止繼續(xù)氧化，在潮濕空氣中失去光澤。 鎵在化學(xué)反應(yīng)中存在+1、+2和+3化合價(jià)，其中+3為其主要化合價(jià)。 鎵的活動(dòng)性與鋅相似，卻比鋁低。鎵是兩性金屬，既能溶于酸（產(chǎn)生Ga3+）也能溶于堿。 鎵在常溫下，表面產(chǎn)生致密的氧化膜阻止進(jìn)一步氧化。加熱時(shí)和鹵素、硫迅速反應(yīng)，和硫的反應(yīng)按計(jì)量比不同產(chǎn)生不同的硫化物。 毒理性質(zhì)： 鎵的毒性是和生物的種類相關(guān)的。在服用濃度高于750mg/kg時(shí)才會表現(xiàn)出對人腎臟的毒性。對老鼠的實(shí)

15、驗(yàn)表明，鎵會導(dǎo)致鎵，鈣和磷酸鹽在腎中的沉積，這會堵塞腎腔。鎵和鎵的化合物有微弱的毒性，但是沒有任何文獻(xiàn)表明鎵有生殖毒性。相反，硝酸鎵可以用于治療某些疾病。鎵容易附著到桌面、手、還有手套上留下黑色的斑跡。,化學(xué)性質(zhì):,應(yīng)用領(lǐng)域： 鎵主要用于電子工業(yè)、通訊和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。 工業(yè)用途 制造半導(dǎo)體砷化鎵、磷化鎵、鍺半導(dǎo)體摻雜元； 純鎵及低熔合金可作核反應(yīng)的熱交換介質(zhì)； 高溫溫度計(jì)的填充料；有機(jī)反應(yīng)中作二酯化的催化劑。 鎵-68會發(fā)射正電子，可以用于正電子斷層成像。 醫(yī)學(xué)應(yīng)用 在觀察到癌組織對67Ga有吸引力之后，美國國家癌癥學(xué)會指出穩(wěn)定的鎵對于嚙齒動(dòng)物的腫瘤很有療效。這曾在癌癥病人身上試驗(yàn)過。當(dāng)服用劑量為

16、750mg/kg時(shí)，鎵對人的腎臟有害。不停的灌輸鎵的配制藥品可以降低鎵對腎小管的毒性。,銦（In）,物理性質(zhì)： 銀白色并略帶淡藍(lán)色的金屬 ，質(zhì)地非常軟，能用指甲刻痕。銦的可塑性強(qiáng)，有延展性，可壓成片。銦無毒,Indium,英ndm 美ndrm,液態(tài)銦能浸潤玻璃，并且會粘附在接觸過的表面上留下黑色的痕跡。,化學(xué)性質(zhì)： 從常溫到熔點(diǎn)之間，銦與空氣中的氧作用緩慢，表面形成極薄的氧化膜（In2O3），溫度更高時(shí)，與活潑非金屬作用。 大塊金屬銦不與沸水和堿溶液反應(yīng)，但粉末狀的銦可與水緩慢的作用，生成氫氧化銦。 銦與冷的稀酸作用緩慢，易溶于濃熱的無機(jī)酸和乙酸、草酸。銦能與許多金屬形成合金（尤其是鐵，粘有鐵

17、的銦會顯著的被氧化）。 銦的主要氧化態(tài)為+1和+3，與鹵素化合時(shí)，能分別形成一鹵化物和三鹵化物。,銦有微弱的放射性，天然銦有兩種主要同位素，其一為In-113為穩(wěn)定核素，In-115為-衰變。因此，在使用中盡可避免與皮膚接觸和食入。,應(yīng)用領(lǐng)域 工業(yè)應(yīng)用： 金屬銦主要用于制造低熔合金、軸承合金、半導(dǎo)體、電光源等的原料。銦錠因其光滲透性和導(dǎo)電性強(qiáng)，主要用于生產(chǎn)ITO靶材（用于生產(chǎn)液晶顯示器和平板屏幕），這一用途是銦錠的主要消費(fèi)領(lǐng)域，占全球銦消費(fèi)量的70%。 其次的幾個(gè)消費(fèi)領(lǐng)域分別是：電子半導(dǎo)體領(lǐng)域，占全球消費(fèi)量的12%；焊料和合金領(lǐng)域占12%；研究行業(yè)占6%。另，因?yàn)槠漭^軟的性質(zhì)在某些需填充金屬的

18、行業(yè)上也用于壓縫。如：較高溫度下的真空縫隙填充材料。 醫(yī)學(xué)應(yīng)用： 用于肝、脾、骨髓掃描用銦膠體。腦、腎掃描用銦-DTPA。肺掃描用銦-Fe(OH)3顆粒。胎盤掃描用銦-Fe-抗壞血酸。肝血池掃描用銦輸送鐵蛋白。 鎵和銦合金合成液態(tài)金屬，形成一種固溶合金，可以用于幫助修復(fù)人類切斷的神經(jīng)，以避免長期殘疾。,鉈,物化性質(zhì)： 鉈（Tl），白色，質(zhì)柔軟，無彈性，易熔融，化合物有毒。鉈是無味無臭的金屬，在空氣中氧化時(shí)表面覆有氧化物的黑色薄膜，174開始揮發(fā)，保存在水中或石蠟中較空氣中穩(wěn)定。 溶于硝酸和硫酸，較難與鹽酸反應(yīng)，不溶于水。密封于水或油中保存。,Thallium,英lim美lim,鉈的用途 主要用

19、途是制造硫酸鉈 一種烈性的滅鼠藥。和淀粉、糖、甘油與水混合即能制造一種“款待”老鼠的滅鼠劑。在撲滅鼠疫中頗有用。(也用于檢測紅外線輻射和心肌研究。) 制備鉈鹽、合金。氫還原硝基苯的催化活化劑。鉈與釩的合金在生產(chǎn)硫酸時(shí)作催化劑。耐硫化氫腐蝕的涂料。半導(dǎo)體研究。光學(xué)玻璃的附加料，可增加折光率。含8.5%鉈的液體汞齊的凝固點(diǎn)為-60，在低溫操作的儀器中為汞的代用品。氣態(tài)鉈可作為內(nèi)燃機(jī)的抗震劑。 在地殼中的含量約為十萬分之三，以低濃度分布在長石、云母和鐵、銅的硫化物礦中，獨(dú)立的鉈礦很少。,毒理性質(zhì)： 【健康危害】：為強(qiáng)烈的神經(jīng)毒物，對肝、腎有損害作用。吸入、口服可引起急性中毒；可經(jīng)皮膚吸收。 【急性中毒】：口服出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹部絞痛、厭食等。35天后出現(xiàn)多發(fā)性顱神經(jīng)和周圍神經(jīng)損害。出現(xiàn)感覺障礙及上行性肌麻痹。中樞神經(jīng)損害嚴(yán)重者，可發(fā)生中毒性腦病。脫發(fā)為其特異表現(xiàn)。皮膚出現(xiàn)皮疹，指（趾）甲有白色橫紋，可有肝、腎損害。 【慢性中毒】：主要癥狀有神經(jīng)衰弱綜合征、脫發(fā)、胃納差?？捎兄車窠?jīng)病、球后視神經(jīng)炎、視神經(jīng)萎縮、眼睛失明?？砂l(fā)生肝損害。,中毒原因：鉈的毒性高于鉛和汞。鉈化合物廣泛應(yīng)用于工