Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Химические свойства. Лантаноиды отличаются высокой химической активностью




 

Лантаноиды отличаются высокой химической активностью. Они образуют прочные оксиды, галогениды, сульфиды, реагируют с водородом, углеродом, углеводородами, оксидом и диоксидом углерода, азотом, фосфором. Металлы разлагают воду (медленно на холоду, быстрее при нагревании) и легко растворяются в соляной, серной и азотной кислотах. При температурах выше 180 - 200 °С металлы быстро окисляются на воздухе.

 

 

Таблица 5.1 - Физические свойства лантаноидов, иттрия и скандия

 

Элемент Атомный номер Плотность (г/см3) tпл, ºС tкип, ºС ρºC∙10-6, Ом∙см Сечение захвата тепловых нейтронов, 1024, см2
La   6.162       8.9
Ce   6.768       0.7
Pr   6.769       11.2
Nd   7.007        
Sm   7.563        
Eu   5.245        
Gd   7.886        
Tb   8.258        
Dy   8.559        
Ho   8.779        
Er   9.062        
Tm   9.318        
Yb   6.953        
Lu   9.849        
Sc   2.958        
Y   4.472       1.38
La   6.162       8.9
Ce   6.768       0.7
Pr   6.769       11.2
Nd   7.007        
Sm   7.563        
Eu   5.245        
Gd   7.886        
Tb   8.258        
Dy   8.559        
Ho   8.779        
Er   9.062        
Tm   9.318        
Yb   6.953        
Lu   9.849        
Sc   2.958        
Y   4.472       1.38

 

Оксиды лантаноидов отличаются химической прочностью и плавятся при высоких температурах. Так, СеО2, плавится при температуре около 2500°С, La2О3 свыше 2000 °С.

Гидроксиды лантаноидов Ln(OH)3 имеют основный характер и мало растворимы в воде и щелочах. Соответственно понижению основности в ряде лантаноидов от церия к лютецию рН начала осаждения гидроксидов понижается от 7,82 для церия до 6,82 для лютеция.

Хлориды, сульфиты и нитраты трехвалентных лантаноидов растворимы в воде и кристаллизуются большей частью в виде кристаллогидратов различного состава.

Фториды и оксалаты малорастворимы в воде и разбавленных минеральных кислотах. Фториды осаждаются в виде кристаллогидратов состава LnF3∙0,5Н2О или безводных солей (например, Рг и Nd). Для оксалатов наиболее характерен состав Ln2(C204)3∙10Н2О. Растворимость в воде оксалатов элементов иттриевой группы выше, чем цериевой. При нагревании до 500 - 600°С оксалаты разлагаются с образованием оксидов типа Ln203.

К трудно растворимым в воде солям лантаноидов относятся также фосфиты, карбонаты и феррицианиды. Большинство простых солей лантаноидов склонно к образованию двойных или комплексных солей с солями щелочных металлов и аммония, а также рядом солей двухвалентных элементов.

Лантаноиды образуют комплексные соединения со многими органическими веществами. Среди них важное значение имеют комплексы, образуемые с лимонной кислотой и рядом аминополиуксусных кислот; нитрилотриуксусной (НТЛ), ЭДТЛ и другими «комплексонами». Устойчивость комплексных соединений с органическими кислотами большей частью возрастает в ряду от лантана к лютецию, что широко используют в некоторых методах разделения лантаноидов.

 

5.1.5. Области применения

 

Редкоземельные элементы (в виде металлов, сплавов и химических соединений) нашли применение в различных отраслях техники:

1. черной металлургии;

2. производстве стекла и керамики;

3. атомной, электроосветительной;

4. телевизионной и лазерной технике;

5. химической промышленности;

6. медицине;

7. сельском хозяйстве.

Возможности их использования далеко не исчерпаны и расширяются по мере исследования свойств лантаноидов, их сплавов и соединений.

 

5.1.6. Источники сырья. Минералы, руды, концентраты

 

Суммарное весовое содержание лантаноидов в земной коре, 0,01 %, что равно содержанию меди. Элементы с нечетным атомным номером содержатся в земной коре в меньших количествах, чем их ближайшие соседи с четными номерами.

Известно более 250 минералов, содержащих РЗЭ. К собственным минералам можно отнести 60 - 65 из них, в которых содержание суммы оксидов редких земель выше 5 - 8 %. По химической природе минералы представляют собой главным образом фосфаты, фториды или фторокарбонаты, силикаты и силикотитанаты, ниоботанталаты, титанониобаты. Минералы обычно содержат некоторое количество тория, иногда урана.

Наибольшее промышленное значение имеют следующие минералы:

монацит (Се, La...) РО4, содержит 50 - 60 % Ln2О3 и 4 – 12 % ТhO2;

бастнезит (Се, La...) FCО3, содержит 73 - 77 % Ln2O3

паризит Са(Се, La...)2 (CО3)3F2, содержит 53 - 64,5% РЗM2O3, от следов до 8 % Y (иттропаризит);

лопарит (Nа, Са, Се...)2 (Ti, Nb, Та)2О6, содержит 39,2 - 40% ТiO2, 32 – 34 % (Се, La...)2O3, 8 - 10% (Nb, Ta)2O5;

эвксенит (Y, Се, Са...) (Ti, Nb, Та)2O6, содержит 18,2 - 27,7 % (Y,Ег...)2O3, 0,2 - 4,3 % (Се, La...)2O3, 16 – 30 %, ТiO2, 4,3 - 41,4 % Nb2O5, 1,3 -23 % Ta2O5;

ксенотим YPO4, содержит 52 - 62,6 % Y2O3 и примеси лантаноидов.

Соотношение между отдельными элементами в минералах сильно колеблется. В одних преобладают элементы цериевой группы и только до 5 % иттриевых земель (например, монацит, бастнезит, лопарит), в других - иттриевой группы (ксенотим, эвксенит). До настоящего времени промышленность базируется главным образом на разработке монацитовых россыпей, а также месторождений, в которых содержится минерал бастнезит (бастнезит-кальцитовые жилы).

Один из основных источников получения элементов цериевой подгруппы - монацит - обычно встречается в пегматитах, иногда в гранатах и гнейсах. При разрушении коренных пород он переходит в россыпи (речные и морские) вместе с ильменитом, цирконом, магнетитом и другими минералами.

Минимальное содержание монацита в разрабатываемых россыпях - около 1%. Наиболее крупные месторождения найдены Индии, Бразилии, США, Австралии, на Мадагаскаре и Цейлоне.

Применяя гравитационные и магнитные способы обогащения, получают монацитовые концентраты с содержанием 58 - 65 % Ln2О3. Из них попутно с торием извлекают лантаноиды.

В результате флотационного обогащения получают концентраты, содержащие ~60 % Ln2О3. Сочетая обжиг таких концентратов с последующей кислотной обработкой, доводят содержание Ln2О3 в концентратах до 90 %. Лопаритовые руды легко обогащаются с получением концентратов, содержащих 80 – 90 % минерала. При их переработке лантаноиды извлекают попутно с ниобием, танталом и титаном.

К минералам, которые служат богатым сырьем для извлечения редких земель группы иттрия, относятся эвксенит, ксенотим, а также хвосты переработки некоторых урансодержащих руд.

Потенциальным источником РЗЭ являются апатиты, которые обычно содержат 0,01 - 0,1 % и более Ln2О3. Лантаноиды могут извлекаться попутно при переработке апатита на фосфорные удобрения.

 

5.1.7. Способы переработки монацитовых концентратов

 

В результате переработки монацита получают два вида продуктов: ториевый концентрат и техническую (загрязненную примесями) смесь соединений РЗЭ.

В промышленной практике используют два способа разложения монацитовых концентратов:

1. Серной кислотой;

2. Растворами гидроксида натрия.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 479; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.007 сек.