ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Свойства редкоземельных элементов из "Проблема редких земель" Поэтому очень многие сведения, касающиеся свойств металлических лантаноидов, появились только в последние годы они зачастую бывают довольно разноречивы, и в этом нет ничего удивительного, поскольку различным исследователям приходится иметь дело с препаратадш разной степени чистоты. [c.122] Мы не ставим своей целью давать подробную характеристику свойств редкоземельных элементов и ограничимся рассмотрением лишь наиболее суш,ественных сторон и деталей этого вопроса, причем по возможности будем сопоставлять свойства лантаноидов со свойствами прочих металлов таблицы элементов. Разумеется, логично проводить сопоставление лантаноидов с другими переходными металлами, т. е. с теми, у которых происходит заполнение электронами 3 -, Ы- или 5с -нодоболочек. Рассказывая о внутренней периодичности в семействе лантаноидов, мы уже останавливались на чертах сходства й- и /-элементов. [c.123] все редкоземельные элементы представляют собой типичные, как правило, трехвалентные, очень похожие друг на друга металлы. О цвете их в компактном состоянии говорить трудно, ибо окраска лантаноидов зависит от чистоты препаратов, условий их хранения, наличия загрязнений на поверхности и других факторов (гладкая поверхность очень чистых редкоземельных металлов имеет светло-серый оттенок, изменяюпцийся по глубине). [c.124] Низкие плотности европия и иттербия, по-видимому, объясняются иным по сравнению с прочими лантаноидами строением кристаллических решеток европий и иттербий имеют кристаллические структуры, отличные от структур других редкоземельных элементов. Это, в свою очередь, объясняется тем, что европий и иттербий имеют выпадающие из общей последовательности аномально большие атомные объемы и атомные радиусы,— факт, вероятно, связанный с преимущественной тенденцией этих двух лантаноидов образовывать двухзарядные ионы. [c.124] Механические свойства лантаноидов пока мало изучены. Твердость их невелика, но немного выше твердости свинца и олова и возрастает по ряду церий — лютеций. Церий, хотя и царапает свинец, но почти так же легко режется ножем. В целом редкоземельные элементы неплохо куются, причем особенной ковкостью обладают опять-таки европий и иттербий. Твердость -элементов, как можно судить по имеющимся данным, превосходит в большинстве случаев твердость лантаноидов. [c.125] О магнитных свойствах редкоземельных элементов уже много говорилось в предыдущей главе. Теперь можно сделать вывод редкоземельные металлы от церия до иттербия — это сильно парамагнитные вещества. Данные об их атомной магнитной восприимчивости (на 1 г-атом) при комнатной температуре приведены в табл. 17. [c.125] Величины X для лантаноидов во много раз превосходят аналогичные значения для других парамагнитных элементов. [c.125] Такова краткая характеристика основных физических свойств редкоземельных элементов. Теперь можно перейти к описанию их важнейших химических особенностей. Однако прежде следует разобраться в вопросе, который имеет важное значение для более глубокого понимания своеобразия лантаноидов. Мы имеем в виду явление лантаноидного сжатия. [c.125] Иттрий по величине ионного радиуса (1,06 Л) попадал между диспрозием и гольмием. Таким образом, сходство свойств иттрия со свойствами тяжелых лантаноидов объяснилось явлением лантаноидного сжатия. [c.127] Равным образом довольно резкое уменьшение радиусов церия и празеодима по сравнению с лантаном И у тербия по сравнению с гадолинием свидетельствует о Наличии в структурах металлических церия, празеодима и тер-бия четырехзарядных ионов. [c.128] Пока мы затронули лишь качественную сторону лантаноидного сжатия. Чтобы более подробно разобраться в его природе и проявлениях, нужно рассмотреть это явление на общем фоне изменения атомных радиусов у элементов таблицы Менделеева. [c.128] Как правило, в подгруппах периодической системы атомные радиусы увеличиваются сверху вниз. Появление новой оболочки в атоме элемента (добавление -электрона) вызывает увеличение атомного радиуса. Например, при переходе от калия к цезию атомный радиус изменяется от 2,38 до 2,70 А. У щелочноземельных металлов (ка.чь-ций — барий) увеличение радиуса меньше (1,97—2,24 А). [c.128] Более сложная картина наблюдается в периодах таблицы Менделеева. Мы рассмотрим лишь длинные периоды таблицы, куда входят переходные металлы. Начнем с четвертого периода. При переходе от калия к кальцию (добавление второго 45-электрона) атомный радиус уменьшается, поскольку новая 4в-оболочка у кальция сильнее притягивается к ядру с увеличением его заряда. Различие в атомных радиусах калия и кальция довольно велико и составляет 0,41 А. [c.128] Увеличение атомных радиусов начинается в 4с -ряду раньше, нежели в Зй-ряду. Это объясняется тем, что завершенная 4с -подоболочка появляется уже у палладия, так как энергии связи 4 - и 55-электропов в этой области почти одинаковы. [c.129] Но в трактовке лантаноидного сжатия нужно иметь в виду и другую сторону. [c.130] Вместо того, чтобы ностепенно увеличиваться при движении вниз по подгруппе, атомные радиусы сначала увеличиваются от скандия к лантану, а затем уменьшаются, причем радиус лютеция меньше даже радиуса иттрия. [c.130] В этом — проявление последействия лантаноидного сжатия. По некоторым данньш, оно простирается настолько далеко, что отмечается даже у щелочного металла франция, отстоящего от лютеция на 16 порядковых номеров. [c.131] Большое сходство атомных и ионных радиусов редкоземельных элементов находит свое отражение в значительном сходстве их химических свойств. Однако постепенное уменьшение радиусов при переходе от лантана к лютецию обусловливает я определенное химическое различие. [c.131] Все редкоземельные металлы химически весьма активны и легко взаимодействуют с большинством неметаллов. За исключением лантана, все они устойчивы к воздействию сухого воздуха, а во влажном помутнение поверхности металла происходит почти у всех лантаноидов. При нагревании до 200—400° С редкоземельные металлы (особенно цериевые) легко воспламеняются и сгорают с образованием окисей. [c.132] Вернуться к основной статье