Các
Cácnguyên
nguyêntốtố
lantanoit
lantanoit


I. CẤU TRÚC VỎ ELECTRON HÓA TRỊ VÀ SỐ OXI HÓA CỦA CÁC NGUYÊN TỐ LANTANIT


1. Cấu trúc vỏ electron hóa trị

•

Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd:
[Xe]4f

•
•

2-7

0-1 2
5d
6s

Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu:
9-14 0-1 2
[Xe]4f
5d 6s




•

Bán kính nguyên tử và ion giảm khi đi từ La đến Lu. Hiền tượng này
gọi là sự co lantanit


2. Số oxi hóa

•

Trong p/ư hh, các nguyên tố Ln có xu hướng mất đi 2 e của 6s và 1 e
của 5d hoặc 4f để tạo ion Ln3+

•

Những nguyên tố đứng gần La(4f0 ), Gd(4f7 ), Lu(4f14 ) có số oxi
hóa biến đổi để có cấu hình bán bền vững hoặc bền vững.


3. Từ tính và màu sắc của các ion trong họ lantanoit
Ln

Unpaired

Colour

electrons


Nd

3
3(4f )

Lilac

3.62

3.5-3.6

Pm

4
4(4f )

Pink

2.68

-

Sm

5
5(4f )

Yellow

0.85

9.72

9.5-9.8

Dy

9
5(4f )

Yellow

10.65

10.4-10.6

Ho

4(4f10)

Yellow

10.60

10.4-10.7

Er

11
3(4f )


0(4f )

Colourless

0

0

(*)


II. Tính chất lí hóa học

•

1. Tính chất vật lí


•
•
•
•
•

Đa số màu trắng bạc, trừ Pr và Nd màu vàng nhạt
Khó nóng chảy và khó sôi
Dòn, độ dẫn điện tương đương Hg
Thường tạo hợp chất giữa – kim loại.
Samari có từ tính mạnh.


H2PO4 giải phóng hidro.
2Ce + 6HCl = 2CeCl3 + 3H2 


III. KHẢ NĂNG TÁCH VÀ PHÂN CHIA CÁC NGUYÊN TỐ LANTANIT

-Các nguyên tố lN có tính chất rất giông nhau và cùng tồn tại trong các khoáng vật nên việc
phân chia chúng thành từng nguyên tố rất khó khăn.

- Có 2 quặng chủ yếu của các lantanit là:
+ Monazit: photphat của hỗn hợp Th và các lantanit
+ Basnesit: florocacbonat của các lantanit LnCO3F

-Có nhiều phương pháp tách hỗn hợp các Ln:
+ Chiết những phức chất
+ Trao đổi ion
+ Thăng hoa phân đoạn


1.

Chế hóa quặng:

1.1. Quặng monazit:

•.
-.

B1: Tuyển quặng
Monazit tập trung nhiều

theo sơ đồ sau:


Monazit

H2SO4 đặc rồi H2O

Bã rắn

Dd sunfat của La, Ln và Th

NH3

Dd (La,Ln)2(SO4)3

Kết tủa muối bazo của Th

Na2SO4

Tinh thể muối sunfat của đất hiếm nhóm

Dd muối sunfat của đất hiếm nhóm

nhẹ

nặng


b, Chế hóa bằng kiềm:




1.2. Quặng basnesit

-Tính chất chung: phân
hủy nhanh trong axit

- Xử lý quặng: bằng dd
HCl loãng, CaCO3 sẽ tách
ra dưới dạng kết tủa, còn
lại hỗn hợp LnCl3 tan trong
dung dịch


2. Tách riêng nguyên tố:

-Dung dịch hỗn hợp Ln3+ thu được rất giống nhau
nên việc tách chúng ra khỏi nhau là rất khó.

-Có 2 pp chủ yếu được sd: triết phức chất và
trao đổi ion

2.1. Phương pháp chiết: dùng với quy mô lớn

-Dùng tributyl photphat ((C4H9)3PO4) (TBP) để chiết
ion kim loại đất hiếm từ dd muối nitrat trong môi
trường HNO3.

-TBP là dung môi hữu cơ và là phối tử tạo phức khá
tốt với ion đất hiếm.

+
Ln + (NH4)3HEĐTA ↔ 3NH4 +
H[Ln(EĐTA]

-Dd (NH4)3HEĐTA được gọi là dd
rửa: E ĐTA rửa các ion Ln

3+

ra khỏi

nhựa.

- Sự rửa ion Ln3+ xảy ra theo thứ tự
ứng với độ bền của anion phức
[Ln(E ĐTA)]


-Dd rửa chảy ra phía dưới cột.
- Hỗn hợp các cation Ln

3+

đã được

phân chia thành vùng rõ nét và
chảy ra với tốc độ xác định. Dd này
chứa H[LnEĐTA] và (NH4)3HEĐTA.

-Dd thoát ra từ cột thứ 1 chảy vào


- Đã tổng hợp được triaxetylaxetonat có khả năng
thăng hoa của tất cả các lantanit.

- Axetylaxetonat của các Ln nặng bền nhiệt động hơn
nên chúng chuyển hoàn toàn vào pha hơi mà không bị
phân hủy, còn của các Ln nhẹ kếm bền nhiệt động hơn
nên cúng bị phân hủy 1 phần khi đốt nóng và thăng hoa
kém hơn.

•Ưu điểm: không tiêu tốn một lượng dung môi lớn


IV. ỨNG DỤNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ LANTANIT
Ln có ứng dụng rất quan trọng trong các nghành CN,
đặc biệt là CN công nghệ cao, công nghệ năng lượng
“xanh” và CN Quốc phòng