第三讲 稀土化合物的基本性质
第三章__稀土化合物及其材料应用
④稀土硝酸盐与碱金属或碱土金属硝酸盐可形成复盐，如： La(NO3)3·2NH4NO3、Ce(NO3)3·2KNO3·2H2O
三、稀土硫酸盐 1．制备与类型 ①无水稀土硫酸盐可通过稀土氧化物与略过量的浓硫酸反应，水合硫酸盐的高温 脱水或酸式盐的热分解得到。 ②水合硫酸盐[RE2(SO4)3·8H2O]可用稀土氧化物，氢氧化物或碳酸盐溶于稀硫酸 中制备。
2．性质 ①稀土硫酸盐在1000℃时，热分解为相应的氧化物。 ②稀土硫酸盐与碱金属硫酸盐易生成硫酸复盐，RE2(SO4)3·M2SO4·nH2O。（其 中n=0，2，3，8，等）。由于轻稀土硫酸复盐的溶解度较重稀土硫酸盐小。故可 用这个特性将轻稀土优先沉淀出来而重稀土则留在溶解中，使二者得以分离。
四、稀土碳酸盐 1．制备：往稀土盐的稀溶液中（PH=5~6）加入略过量的碳酸铵，碳酸氢铵，或 碱金属的碳酸盐，可生成稀土碳酸盐沉淀。冷时生成物为RE2(CO3)3·XH2O，热时 生成物为RE(OH)CO3·XH2O。 2．特性：①它们能和大多数酸反应 ②在水中溶解度较小 ③稀土碳酸盐在900℃时热分解为氧化物：
第三节 稀土元素与其 它非金属元素的化合物
稀土元素与非金属元素硼 （B）、碳（C）、硫（S）、 硅（Si）、氮（N2）、氢（H2） 能生成多种化合物，并有相应 的特殊性质和重要的应到纯净的无水卤化物，应加入氯化按，控温在130—200℃就可得 无水稀土卤化物，其反应如下：
过量的氯化铵在200—300℃真空中除去。
二、稀土硝酸盐 1类型：分为水合硝酸盐和无水硝酸盐。 水合硝酸盐组成为：RE(NO3)3·nH2O(n=3, 4, 5, 6)，其中La3+、Ce3+、Pr3+、 Sm3+、中含6个结晶水。这类硝酸盐可将稀土氧化物溶解于一定浓度的硝酸中， 并将溶液蒸发结晶而制得。无水硝酸盐则是用稀土氧化物在加压下与N2O4在 150℃反应制得。 2．性质： ①稀土硝酸盐在水中溶解度很大，并随温度升高而增大。 ②稀土硝酸盐易溶于无水胺、乙醇、丙酮、乙醚等极性溶剂中。 ③稀土硝酸盐热分解时放出氧和二氧化氮，最后转变为氧化物，其反应为
稀土的性质及用途
立志当早，存高远
稀土的性质及用途
稀土元素系典型的金属元素，其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。
稀土元素的电子层结构和核结构决定了稀土元素及其化合物的性质，而稀土的许多独特性质，又决定着它们的应用。
有关稀土的结构与性质的关系示于下表。
经历了60 多年的开发，因提取工艺复杂，产品价格昂贵，发展速度缓慢，消费量也不大。
20 世纪50 年代以后，稀土分离技术得到了迅速的发展，近代的离子交换法、溶剂萃取法取代了经典的分级结晶、分步沉淀法，并在工业生产中获得各种较纯的单一稀土产品，从而为稀土的应用奠定了基础。
近十年，稀土广泛用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、新材料领域。
在冶金工业方面：稀土金属或氧化物、硅化物加入钢中，能起到精练、脱硫、中和低熔点有害质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机，柴油机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。
在石油化工方面：用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好，抗重金属中毒能力强的优点，因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程；在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂，其处理气特比镍铝催化剂大1.5 倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中，采用环烷酸稀土－三异丁基铝型催化剂，所获得的产品性能优良，具有设备挂胶少，运转稳定，后处理工序短等优点；复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂，环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。
在玻璃陶瓷方面：稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿，可作为抛光粉广。
稀土化学基础知识讲义.doc
稀土化学基础知识讲义一、什么是稀土1、“稀土”名称的由来稀土是历史遗留下来的名称，从18世纪末叶才开始陆续被人们发现。
当时，化学家常常把不溶于水的金属氧化物都称为“土”。
例如把氧化铝叫做陶土，把氧化镁叫做苦土，氧化钙稍溶于水，溶液呈碱性，而被称为碱土，稀土是以氧化物状态分离出来的, 由于当时认为此类物质稀少，又不容易分离提取，因而得名“稀土”。
2、“稀土元素”所包括的元素种类及各自名称稀土元素是元素周期表中铳、锂和15种鋼系元素的总称，其名称和化学符号是铳（Sc ）、锂（Y ）、鋼（La ）、# （ Ce ）、错（Pr ）、$女（Nd ）、柜（Pm ）、锣（Sm ）、箔（Eu ）、轧（Gd）、轼（Tb）、镐（Dy）、钦（Ho）、餌（Er）、镂（Tu）、镇（Yb ）、镭（Lu）3、稀土元素的发现稀土的首次发现，与一位瑞典军官有关，这位瑞典军官就是卡尔•阿伦尼乌斯，他也是一位化学家。
1 789年，他在斯德哥尔摩附近的一个小镇伊特比（Yt-terby ）发现了一块不同寻常的黑色矿石。
1 794年芬兰化学家加多林研究了这块矿石，并从其中分离出一种新的物质。
3年以后（ 1797 ）瑞典化学家埃克伯格又证实了这一发现，并用发现地名给这种新的物质命名为“锂土”（Yttda）,后来人们为了纪念加多林，又称这种矿石为多森矿，即硅镀锂矿。
此后，从1803年德国化学家克拉着罗茨和瑞典化学家伯齐力乌斯和希森格尔发现钵土（Ceria）,到1947年美国的马瑞斯克等人从铀的裂变物中得到铠，稀土的发现共经历了150多年（见表1-1）。
在发现稀土元素的过程中，值得一提的是铳的发现因为远在1871年门捷列夫就曾预言它的存在，当时称它为“类硼”，而在8年后的1 879年，尼尔森在分析黑稀土金矿时果然发现了它而命名为铳。
表1-1稀土元素发现简史1794 年加多林（芬兰）1803 年钵克劳普罗斯（德）伯齐力乌斯（瑞典）希生格尔（瑞典）1839 年莫桑德（瑞典）1841 年错钱混合物莫桑德（瑞典）1843 年轼、M莫桑德（瑞典）1878 年镇马里格纳克（瑞士）1879 年尼尔森（瑞典）克利夫（瑞典）克利夫（瑞典）博依斯布兰德（法）1880 年轧马里格拉克（瑞士）1 885 年钱、错韦尔斯巴赫（奥地利）1886 年博依斯布兰德（法）1901 年德马克（法）1905 年e尤贝思（法）1 947 年柜马林斯基等（美国）4、“稀土”在元素周期表中的位置17个稀土元素在化学元素周期表中的位置是IIIB族铳、铉和鋼则分别是第4、5、6 周期中过度元素的第一位。
稀土
在冶金工业方面
稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中，能起到精炼、脱硫、中和低 熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土硅铁合金、稀 土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适 用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机、柴油 机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中， 可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。
在军事方面
稀土有工业“黄金”之称，由于其具有优良的光电磁等物理特性,能 与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能就 是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、 飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。而且，稀 土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。稀土科 技一旦用于军事，必然带来军事科技的跃升。从一定意义上说,美军在 冷战后几次局部战争中压倒性控制，以及能够对敌人肆无忌惮地公开 杀戮，正缘于稀土科技领域的超人一等。
性质
多数呈银灰色，有光泽，晶体结构多为HCP或FCC。 性质较软，在潮湿空气中不易保存，易溶于稀酸。 原子价主要是正三价（铈正四价较稳定，镨和铽 也有极个别的四价氧化物，钐、铕、镱有二价化合 物），能形成稳定的配合物及微溶于水的草酸盐、氟 化物、碳酸盐、磷酸盐及氢氧化物等。 在三价稀土氧化物中，氧化镧的吸水性和碱性与 氧化钙相似，其余则依次转弱。三价稀土的化学性质 除钪的差异较显著外，其余都很相似，所以分离较难。
冶炼方法
湿法冶金
湿法冶金属化工冶金方式， 全流程大多处于溶液、溶剂之中， 如稀土精矿的分解、稀土氧化物、 稀土化合物、单一稀土金属的分 离和提取过程就是采用沉淀、结 晶、氧化还原、溶剂萃取、离子 交换等化学分离工艺过程。应用 较普遍的是有机溶剂萃取法，它 是工业分离高纯单一稀土元素的 通用工艺。 湿法冶金流程复杂，产品纯 度高，该法生产成品应用面广阔。
稀土化合物性质
氧化钇产品结构式 中文别名钇氧 英文别名Yttrium oxide 分子式Y2O3 分子量225.81 CAS 编号 1314-36-9【中文名称】氧化钇【英文名称】yttrium oxide ；yttria【密度】5.01 g/cm3【熔点（℃）】2410【性状】白色略带黄色粉末。
有吸湿性。
在空气中很快吸收氨和从铵盐中 置换氨。
溶于稀酸，几乎不溶于水。
相对密度 5.03。
熔点 2410℃。
半数致死量(大鼠，腹腔)500mg/kg 。
【溶解情况】不溶于水和碱，溶于酸。
【用途】主要用作制造微波用磁性材料和军工用重要材料（单晶；钇铁柘榴石、钇铝柘榴石等复合氧化物），也用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料。
还用于制造薄膜电容器和特种耐火材料，以及高压水银灯、激光、储存元件等的磁泡材料。
【制备或来源】分解褐钇铌矿所得的混合稀土溶液经萃取、酸溶、再萃取、直接浓缩、灼烧而得。
【其他】露置空气中易吸收二氧化碳和水。
【接触限值】美国TWA ：1mg ／m3，ACGIH 英国TWA ：1mg ／m3 英国STEL ：3mg ／m3 德国MAK ：5mg ／m3 测定：滤器收集，酸解吸，原子吸收法分析【侵入途径】吸入，食入，皮肤及眼睛接触【健康危害】刺激眼睛；动物试验证明可损害肝、肺功能【接触处理】 皮肤接触： 用肥皂、水冲洗眼睛接触： 用水冲洗吸入： 将患者移至新鲜空气处，施行人工呼吸，就医食入： 给饮大量水，催吐(昏迷患者除外)【防护措施】呼吸系统防护： 选用适当的呼吸器眼睛防护： 戴防化镜和面罩防护服： 穿戴清洁完好的防护用具其他： 配备应急眼药水；定期对眼、肺进行检查氧化镝产品结构式 中文别名三氧化二镝 英文别名Dysprosium(III)oxide, Dysprosia 分子式Dy 2O 3分子量373.00 CAS 编号 1308-87-8氧化镝，为一种白色粉末，微有吸湿性，在空气中能吸收水分和二氧化碳。
第三讲-稀土化合物的基本性质
白
7.82
8.03
7.41
Ce(OH)3
白
7.60
7. 41
7.35
Pr(OH)3
浅绿
7.35
7.05
7.17
Nd(OH)3
紫红
7.31
7.02
6.95
Sm(OH)3
黄
6.92
6.83
6.70
Eu(OH)3
白
6.91
–
6.68
Gd(OH)3
白
6.84
–
6.75
Tb(OH)3
白
–
–
–
Dy(OH)3
黄
–
24
B）+2价铕
镧系金属的+2价离子Sm2+､Eu2+､Yb2+同碱土金 属的+2价离子Mg2+､Ca2+ ，特别是Sr2+ ､Ba2+在某 些性质上较为相似。如：EuSO4和BaSO4的溶解度 都很小，而且是类质同晶。 由下图中看出：
Zn能将Eu3+还原为Eu2+，却不能将Sm3+､Yb3+ 还原为Sm2+､Yb2+。据此可将铕同钐､镱分离。
+IV氧化态的盐具有强氧化性:
Ce(SO4)2+e-===Ce 3+ +2SO42- =+1.74V
+II氧化态的盐具有强还原性:
Sm 3+ +e-===Sm 2+ =-1.55V Eu 3+ +e-===Eu 2+ =-0.35V Yb 3+ +e-===Yb 2+ =-1.15V
稀土基础知识
⑦稀土草酸盐
均相沉淀法可制备稀土草酸盐，即将中 性稀土溶液与草酸反应，沉淀出草酸盐。 所有稀土草酸盐在水中的溶解度都很小， 因此从水溶液中回收稀土常用草酸或草 酸铵为沉淀剂。稀土草酸盐的热稳定性 岁稀土离子半径的减小而减小。所有草 酸盐在水中的溶解度很小。一定酸度下， 草酸盐的溶解度随镧系原子序数的增大 而增大。草酸盐与碱溶液一起煮沸转化 成氢氧化物沉淀，之后溶解在酸中。
二是混合稀土化合物中伴生的杂质元 素较多（如铀、钍、钛、铁、等）。
但因为稀土元素之间的溶解度 差别很小，必须重复操作多次才能 将这两种稀土元素分离开来。因而
这土是元一素件的非单常一困分难离的耗工费作了①，10全0分多部年步稀 法
，一次分离重复操作竟达2万次，
对于化学分工步作者法而是言利，用其化艰合辛的物程在溶剂中溶解的难易程 度，度可（想溶而解知。度因）此上用的这差样别的方来法进行分离和提纯的。
世界各国稀土资源分布及主要矿种
2009年世界稀土资源蕴藏量约9850万吨
国别
中国
储量
4300万吨
比例
36.5%
主要矿种
独居石、氟碳 铈矿、磷钇矿、 褐钇钽矿、钛 铀矿等
独联体 美国
澳大利亚 印度
2000万吨 1300万吨 540万吨 110万吨
19.3% 13.2％ 5.5% 3.1%
铈铌钙钛矿、 磷灰石及氟 碳酸盐
④ 对人体皮肤的作用 ⑤对人体癌肿及爱滋病毒的作用
稀土元素在军事领域的应用
稀土是制造导弹、炸弹等高精密武器的关键性材料
高、新科技方面的应用 钕铁硼永磁铁（NDFEB）
让你知道“神马”叫真正的强磁
性
钕
+
铁 硼 永 磁 铁
稀土化学导论
在阅读过程中，我被稀土元素的丰富性质和广泛应用所吸引。稀土元素在电 子、冶金、石油化工、农业、医药等领域都有广泛的应用。特别是在新材料领域， 稀土元素的应用更是广泛而深入。这些元素的特殊性质使得它们在许多领域都有 不可替代的作用。
书中对于稀土元素的地球化学和资源分布也进行了深入的探讨。这让我意识 到稀土元素的开采和利用对于经济发展和环境保护之间的平衡问题。如何在满足 经济发展需求的同时，保护好环境，是我们在利用稀土元素时需要深思的问题。
本书首先介绍了稀土元素的基本概念，包括它们的定义、分类以及在周期表中的位置。随后，详 细阐述了稀土元素的物理和化学性质，如电子结构、氧化还原性质、配位化学等。这些性质为稀 土元素在各个领域的应用提供了理论基础。
在应用领域方面，本书重点介绍了稀土元素在材料科学、能源、环保等领域的应用。在材料科学 方面，稀土元素被广泛应用于制备高性能的永磁材料、发光材料、储氢材料等。在能源领域，稀 土元素在太阳能、风能等新能源技术的开发中也发挥着重要作用。同时，稀土元素还具有优良的 催化性能，在环保领域也得到了广泛应用。
作者简介
这是《稀土化学导论》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
谢谢观看
通过对《稀土化学导论》这本书的目录分析，我们可以看到该书不仅系统地 介绍了稀土元素的基本知识和应用领域，还深入探讨了稀土化学的前沿研究和未 来发展趋势。这本书不仅适合作为稀土化学领域的研究人员、学者和从业人员的 参考书籍，也适合作为高校化学、材料等相关专业的教学用书，对于推动稀土化 学领域的发展和人才培养具有重要的作用。
精彩摘录
《稀土化学导论》作为一本全面而深入地探讨稀土元素化学性质的专著，不 仅为我们揭示了稀土元素在自然界中的独特存在，还深入剖析了它们在科技、工 业乃至日常生活中的应用。这本书的内容丰富，涵盖了从稀土元素的基本性质到 高级应用等多个层面，其中不乏许多精彩且富有启发性的摘录。
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Ln2（CO3）3Ln2O3+3CO2
20
6 硝酸盐
Ln(NO)3 · xH2O: 镧系元素硝酸盐以x=6较为常
见。
Ln(NO)3易溶于水，也能溶于有机溶剂，如醇､
酮､醚中。
Ce(NO)4能和NH4NO3形成较稳定的配合物
(NH4)2[Ce(NO3)6]，易溶于水，也能溶于有机溶
剂，可用与水不混溶的有机溶剂将其从水溶液 中萃取出来。
Ce2S3粉末
• CeS（+2）的熔点为2450℃，每一个CeS分子存在一 个自由电子，是一种良好的高温导电材料。CeS相 对许多熔融的金属和盐类都具有很高的化学稳定性。 在惰性气体和氢气、一氧化碳等还原性气体中，也 32 非常稳定。
CeS的制备方法 单硫化铈的制备方法主要有以下5种方法： • 用金属铈与硫磺直接反应法。 化学反应式为：Ce+S → CeS • 氢化铈与三硫化二铈合成法化学反应式为： 2CeH3+2Ce2S3 → 6CeS+3H2 ↑ • 铝热还原法化学反应式为： Ce2S3+Al → Ce3S4+Al2S3（高温升华） 3Ce2O2S+3Ce3S4+4Al → 15CeS+2Al2O3 （高温下以Al2O3形式真空挥发）
Ce(SO4)2是常用的氧化剂，其电极电势值因介质而异
(定量分析铈量法)。
18
5 、草酸盐
1）和其他的非镧系草酸盐不同，镧系元素的草酸 盐不溶于稀强酸，但在酸中的溶解度又比在水中大。 酸越浓，溶解度增加的越多。（why）
19
2) 镧系元素草酸盐都含有结晶水，其中十水合物最 为常见，此外还有6，7，9，11水合物。 3) 镧系元素草酸盐受热最终分解为氧化物，而且在 加热过程中生成相应的碳酸盐。 加热分解： Ln2（C2O4）3+1.5 O2Ln2（CO3）3+3CO2
强碱溶液，而其余Ln(OH)3不溶。
Ln(OH)3的溶解度随温度的升高而降低。
13
Ln(OH)3的受热分解：
Ln(OH)3分解温度从La(OH)3到Lu(OH)3逐渐 降低，稳定性也降低。
14
3 、氯化物
LnCl3 ·xH2O易溶､易潮解 (x = 6或 7 的结晶较为 常见)。 不能加热水合氯化物来制备无水氯化物： 因其发生水解而生成氯氧化物 LnOCl LnCl3· 2O ==== LnOCl↓+2HCl + (n-1) H2O nH 无水LnCl3熔点高，在熔融状态易导电。 在醇中，溶解度随碳链的增长而下降；在乙酸和 甲酸中的溶解度都较大；在醚和四氢呋喃中的溶解 度小，而在磷酸三丁酯中则有相当大的溶解度。
三硫化二 Ce2S3 铈 单硫化铈 CeS
四硫化三 Ce3S4 铈 二硫化铈 CeS2
1890 ± 50
2450 ± 100 2050 ± 75
立方
NaCl 立方
5.2
5.93 5.3
红
黄铜黄 黑
--
--
--
黑褐
31
单硫化铈 CeS和三硫化二铈 Ce2S3
• Ce2S3 （+3）不溶于水及强碱溶液，但易溶于酸并 放出硫化氢，它在惰性气体和还原性气氛中的化学 稳定性可达1500℃，在氧化气氛中可达350℃。
离方法有：空气氧化､氯气氧化､臭氧氧化､各种
氧化剂､电解氧化等。
24
B）+2价铕
镧系金属的+2价离子Sm2+､Eu2+､Yb2+同碱土金 属的+2价离子Mg2+､Ca2+ ，特别是Sr2+ ､Ba2+在某 些性质上较为相似。如：EuSO4和BaSO4的溶解度 都很小，而且是类质同晶。 由下图中看出： Zn能将Eu3+还原为Eu2+，却不能将Sm3+､Yb3+ 还原为Sm2+､Yb2+。据此可将铕同钐､镱分离。
25
8 、配位化合物
a）镧系配合物中，Ln3+离子的4f轨道很难参与成 键，且
Ln3+与配体间的配位键主要为离子性，键的稳定化能 也小，故稳定性较低。 b）Ln3+离子电荷高，半径较大，外层空轨道多，导致配
位数一般比较大，最高可达12，常显出较特殊的配位
几何形状，如四方反锥体，十二面体等。 c）镧系稀土配合物的类型主要有离子缔合物、不溶加合 物和鳌合物三种。其中离子缔合物稳定性不高，仅存
化氢或硫化铵只能得到氢氧化物，而得不到硫化 物。所以所有的稀土硫化物只能通过干法得到。
30
硫化铈
• 硫化铈共有4种形态：三硫化二铈（Ce2S3）、单硫化铈 （CeS）、四硫化三铈（Ce3S4）和二硫化铈（CeS2）。 在这四种不同形态的硫化铈中，研究及使用较多的是 Ce2S3和CeS 。
名称 分子式 熔点（℃） 晶体结构 密度 颜色
HCl,H2O
LnCl3•nH2 O
HCl
16
在氢氧化物，氧化物或碳酸盐中加入盐酸即可 得氯化物。 在稀土工业中，矿石可处理为无水氯化稀土，
作为电解制取混合稀土金属的原料。
LaOCl和LnOBr可用做X射线荧光的增感剂。 Q：当分别用H+浓度相同的HCl或HNO3溶解镧 系元素的难溶盐时，往往是在HCl中更易溶解， 为什么？
Q：如何快速分离铈？
23
Ce4+与其它Ln3+的差别：
1. CeO2·H2O 溶度积很小（Ksp=4×10－51），
在pH为0.7~1.0时沉淀，其它Ln3+要在pH为6~8
时才能沉淀析出。 2. Ce4+生成配位化合物的倾向很大。 将+3价铈氧化成+4价，然后利用+4价铈在化学 性质上与其它+3价镧系元素的显著差别，用其 它化学方法将铈快速分离出来。常用的氧化分
证明）。但是大多数还可以继续反应，生成三氢化物 及非整比氢化物。 稀土氢化物的分类（按照结构特点）：
a）La, Ce, Pr, Nd的氢化物，REH2具有立方面心结构，与
REH3生成连续固溶体；
b) Eu和Yb的REH2属于交晶系结构；
c) 其余稀土氢化物， REH2具有氟化钙型结构，而REH3 具有立方晶体结构。
15
制 备 无 水 LnCl3 的 最 好 方 法 是 加 热 LnCl3 ·xH2O和NH4Cl的混合物制备无水LnCl3 电 解制单质Ln。通常要在氯化氢气流中或氯化铵 存在下或真空脱水的方法制备. 氯化铵存在下会 抑制 LnOCl 的生成：
LnCl3 xH2O NH4Cl LnCl3 xH2O NH3 HCl
21
7 、氧化数为+4和+2的化合物
A）+4价铈 在+4价的镧系元素中，只有+4价铈既能存在于
水溶液中，又能存在于固体中； 正 4 价的 Ce(IV) 具有强氧化性:
22
CeO2：不溶于酸或碱；强氧化剂(被H2O2还原) 常见的+4价铈盐有硫酸铈Ce(SO4)2·2H2O和硝酸 铈 Ce(NO3)4·3H2O。能溶于水，还能形成复盐。
稀土化合物基本性质 与其材料应用
梁玉军
材料科学与化学工程学院 材料科学与技术系
1
稀土材料中除少数直接使用稀土金
属外，大多数是使用稀土元素的化合物。
2
3
4
稀土元素的活泼性
镧系金属是强还原剂，其还原能力仅次于 Mg，其反应性可与铝比。而且随着原子序数的 增加，还原能力呈逐渐减弱的趋势。
在酸性溶液中Ln2+离子为强还原剂， Ln4+ 离子为强氧化剂。 +IV氧化态的盐具有强氧化性: Ce(SO4)2+e-===Ce 3+ +2SO42- =+1.74V +II氧化态的盐具有强还原性: Sm 3+ +e-===Sm 2+ =-1.55V Eu 3+ +e-===Eu 2+ =-0.35V Yb 3+ +e-===Yb 2+ =-1.15V
5
在稀土化合物中，以氧化物和复合 氧化物的合成和应用最多，因为稀土与 氧的亲和力很强。其次为卤化物和复合 卤化物，因为它们是制备其他稀土化合 物和稀土金属的原料。再次为硫化物、 氮化物、硼化物和稀土配合物。
6
稀土化合物的一般性质
1、稀土元素的特征氧化态是+3，三价稀土 离子可与所有的阴离子形成晶体化合物。 2、与稀土离子匹配的阴离子对热不稳定， 则相应的稀土化合物受热分解为碱式盐 或氧化物。 3、如阴离子是对热稳定的，则其无水化合 物受热时只熔化不分解。
的包装、存放等）
11
2 、氢氧化物
制备 : Ln3+ (aq) + NH3 · 2O (或 NaOH) → Ln (OH)3↓ H
Ln(OH)3 的溶度积和开始沉淀的 pH Ln (OH)3 La(OH)3 Ce(OH)3 Pr(OH)3 Nd(OH)3 Sm(OH)3 Eu(OH)3 Gd(OH)3 Tb(OH)3 Dy(OH)3 Ho(OH)3 Er(OH)3 Tm(OH)3 Yb(OH)3 Lu(OH)3 Y(OH)3 颜色 白 白 浅绿 紫红 黄 白 白 白 黄 黄 浅红 绿 白 白 白 开始沉淀的 pH 硝酸盐 氯化物 硫酸盐 7.41 7.82 8.03 7.35 7.60 7. 41 7.17 7.35 7.05 6.95 7.31 7.02 6.70 6.92 6.83 6.68 6.91 – 6.75 6.84 – – – – – – – – – – 6.50 6.76 – 6.21 6.40 – 6.18 6.30 – 6.18 6.30 – 6.83 6.95 6.78