اللانثانيدات والكيمياء النووية 2-2305411

النووية والكيمياء الالنثانيدات2-2305411

1

عمارة / عباس عادل الدكتور األستاذ

الكيمياء قسم

المكرمة بمكة الجامعية الكلية

القري أم جامعة

: اإللكتروني [email protected]البريد

– ربيع / – الثاني الدراسي الفصل عمارة عباس عادل الدكتور موقع من إلكترونية نسخة 1435ثاني

2

: واألكتانيدات الالنثانيدات األول الجزء

استخداماتها – • اكتشافها

االكتنيدات • و لالنثانيدات العامة الخواص

االنتقالية • والعناصر الالنثانيدات بين مقارنة

األرضية • القلوية والعناصر الالنثانيدات عناصر بين مقارنة

االنثانيدات • لعناصر االلكتروني الترتيب

الالنثانيدي • االنكماش

النووية والكيمياء الالنثانيدات


3

ودورات :- مجموعات الي الحديث الدوري الجدول يقسم

-: الي وتنقسم المجموعات

رئيسيه مجموعات الي وتنقسم رأسيه فرعيه Aمجموعات وتقع - Bومجموعات

الفرعيه المجموعات في االنتقالية الالنثانيدات VIII Bالي BI العناصر وعناصر

واالكتنيدات.

جديد الكتروني غالف دورة كل بداية يمثل دورات سبع الي الدوري الجدول .يقسم

ودورات :- مجموعات الي الحديث الدوري الجدول يقسم

-: الي وتنقسم المجموعات

رئيسيه مجموعات الي وتنقسم رأسيه فرعيه Aمجموعات وتقع - Bومجموعات

الفرعيه المجموعات في االنتقالية الالنثانيدات VIII Bالي B Iالعناصر وعناصر

واالكتنيدات.

جديد الكتروني غالف دورة كل بداية يمثل دورات سبع الي الدوري الجدول .يقسم

القطاعات) الفئات)

هي القطاعات القطاع(( s, p, d, fوهذه عناصر fويعنينا مجموعتي يشغل الذي

-: - : الالنثانيدات عناصر مجموعة في االول الصف صفين وهما واألكتنيدات الالنثانيدات

من مكونة الغالف 14وهي تدريجيا يمتليء .f 4عنصر بااللكترونات((

-: ايضا- وهي االكتنيدات مجموعة فتشغله الثاني الصف العناصر 14اما وهي عنصر

الغالف فيها يمتليء .5fالتي – ربيع / – الثاني الدراسي الفصل عمارة عباس عادل الدكتور موقع من إلكترونية نسخة

1435ثاني

4


5 – ربيع / – الثاني الدراسي الفصل عمارة عباس عادل الدكتور موقع من إلكترونية نسخة

1435ثاني

اكتشافها

أكسيد ) تم مادتي اكتشاف عند عشر الثامن القرن أواخر في الالنثانيدات عناصر اكتشاف

.) ( السيريا( أكسيد و اليتريا

: التالية العناصر علي السيريا اكسيد يحتوي )حيث النيوديوم(- Ceالسيريوم( - )Laالالنثانيوم[

(Nd( -)البراسيديومPr( -)السماريومSm( -)الجادلينيومGd( (]Euاليوربيوم(-

: التالية العناصر علي اليتريا اكسيد ويحتوي

( )Tbالتربيوم( - )Scالسكانديوم( - )Yاليتريوم[ (- Gdالجادلينيوم( - )Dyالديسبروسيوم( -

االربيوم( - )Tmوالثاليوم( – )Ybواليتربيوم( – )Luاللوتيتيوم( – )Hoالهولميوم ) (].Erو

الالنثانيدات تسمية عناصر

النوع )1( من االنتقالية :- Fالعناصر مشابهة( هو التسميه هذه اساس الداخلية االنتقالية العناصر أولملئ نتيجة وذلك والكيميائية الطبيعية الخواص من كثير في االنتقالية للعناصر العناصر هذه

الغالف 4Fالغالف من بدال بااللكترونات 5dتدريجيا)2. -: نادرة لمعادن اكاسيد هيئة علي أصال اكتشفت ألنها االسم بهذا سميت النادرة العناصراالرضية)3. الالنثانية:- ) ( للعناصر الالنثانم األول العنصر اسم من مشتق وهو الالنثانيدات

6 – ربيع / – الثاني الدراسي الفصل عمارة عباس عادل الدكتور موقع من إلكترونية نسخة 1435ثاني

الدوري عناصرالجدول سدس الالنثانيدات عناصر تحتل

-: في وتستخدم

علي- ١ وقدرته الماغنسيوم قوة لزيادة اخريضاف الثنائي وعنصر السيريوم كلوريد من صلبة محاليل تصنيع

التآكل مقاومة

ثة- ٢ النفـا المحركات صنع في تستخدم

الكهربائية- ٣ االسالك صناعة قي المستخدم لاللمونيوم تضاف

الموصالت- ٤ تصنيع عند للنحاس يضاف

مؤكسدة- ٥ كمادة السيريوم مركبات تستخدم

٦( اليتريوم- مركبات )Yتستخدم اليوربيوم( الملون( Euو التليفزيون صناعة في

البروتكتونيوم- ٧ مركبات Prتستخدم2O

3الخزف صناعة في

النيوديوم- )٨ اكسيد الليزر( Ndيستخدم سائل صناعة في

عناصرالالنثانيدات استخدامات

7


الالنثانيدات عناصر مصادر

المونازايت -١ :-MPO4معدن

(( : السيريوم مجموعة مثل العناصر من مجموعه علي Th, Sm, Nd, Prيحتوي

معادن مع الشواطيء ويوجدعلي الجويه العوامل يقاوم صلب معدن وهو اليتريوم ومجموعة

. المشع للثوريوم مصدر ويعتبر الزركونيوم و الذهب مثل اخري

الباستنيت- ٢ MFCOمعدن3

للسيريوم:- اليتريوم Ceهومصدر Yو

االكتنيدات

من كبيرة مجموعة علي الحصول تم وقد الثوريوم يليه ثم اليورانيوم هو اكتشف عنصر اول

نووية بتفاعالت العناصر (U

92) 238+n1 (U

92)239 +

(U92

) 239 (Np93

) 239+β-

(U92

) 238 (Np93

) 238 ( Pu94

)238+ β- (Np

93)237 (Pa

91)233+(He

2)4

8


االكتنيدات عناصر استخدامات

االكتنيدات و لالنثانيدات العامة الخواص

١- . المتعددة االغراض ذات النووية المفاعالت صناعة في تستخدم٢. للطاقة- كمصادر تستخدم٣. الصناعية- االقمار صناعة في تستخدم٤: مثل- التفاعالت بعض طريق عن االخري العناصر بعض تحضير في تستخدم

(U92

) 238 _

(Th90

)234

في - 1( السابعة و السادسة الدورتين في االكتنيدات و الالنثانيدات من كال تقعالدوري الجدول

الغالفين- 2( من كال .5F , 4Fامتالء بااللكترونات تدريجياتكون- 3( الي باالضافة ثالثية اكسدة حالة تكون االكتنيدات و الالنثانيدات عناصر جميع

. ثباتا اكثر ورباعية ثنائية اكسدة حاالت)4 : هو- العناصر لهذه االلكتروني التركيب ان من الرغم nF0-14(n+1)d0,1(n+2)s2علي

الترتيب 5( هذا عن اختالفا تظهر المجموعتين في العناصر بعض أن إالاألغلفة- ), 6( لتحت النسبية 5d 4F ,(,)6الطاقات 5d F )للملء وحساسة متشابهة

بااللكترونات.


مما - 6( كبيرا االكتنيدات و الالنثانيدات مجموعات لعناصر الكيميائية الخواص تشابه

المشعة االكتينية العناصر بعض وصفات خصائص ومعرفة التنبؤ علي ساعد

بعضها عن العناصر فصل صعوبة من زاد التشابه هذا أن كما صناعيا المحضرة

. والتحاليل للفصل الحديثة الطرق اكتشاف قبل البعض

النوع- 7( من االلكتروني لالنتقال الالزمة الطاقة الطاقة( 6d) 5f,كمية تلك من اقل

النوع ), من االلكتروني لالنتقال .5d (4fالمطلوبة

مع- 8( بشدة تتفاعل إذ عاليه وموجبه وكهر كيميائي بنشاط الالنثانية العناصر تمتاز

: األحماض في تذوب أنها كما الهيدروجين مطلقة الماء

2Ln2O

3+ 6H

2 ⇋Ln + 6H

2O

والكبريتات- 9( والكلوريدات النتريدات مثل الماء في ذائبة أمالح العناصر هذه تكون

. والكربونات الفلوريدات مثل الماء في الذوبان شحيحة وآخري


عنصر )10 من فاعليتها تقل وتكن ثابتة مركبات مكونة االفلزات مع العناصر هذه تتحد

La اليLu االرضية القلوية العناصر الالفلزات مع تفاعلها عند فعاليتها في وتشبه

2Ln + N2 2LnN

2Ln + 3H2

>300O

C 2LnH3

4Ln + 3O2

∆ 2Ln2O

3

بمعدن ) 11 فلوريداته او كلوريداتها باختزال العناصر هذه بعض علي الحصول يمكن

البوتاسيوم

LnX3 + 3K

Ln + 3KX (X = F or Cl)


1435ثاني

االنتقالية والعناصر الالنثانيدات بين مقارنة

)1-: التآين طاقة

طاقات قيم مقارنة وعند الغازية بحالتها الذرة من إلكترون لنزع الالزمة الطاقة هي التأين طاقة

لالنثانيدات التأين طاقة انخفاض يالحظ العناصر مجموعتى من لكل األولى الثالث التأين

(KJ /MoL-1 3500-4200( )والنحاس الكروم لعنصري التأين طاقة بقيمتي =Crبالمقارنة

5230 KJ /MoL-1( ) وCu= 5640 KJ /MoL-1 .)لعنصري التأين طاقة انخفاض ويعزي

الغالف من الثالث اإللكترون لفقد االنتقالي العنصر عن الذرة 4fالالنثانيدي بعمق الموجود

من كال بالكترونات .5s, 5pوالمحجوب

التبلر 2( :-طاقة

الذرات بين الربط لقوة مقياس وهي البلورات لتحطم الالزمة الحرارة كمية هي التبلر طاقة

. للعناصر تلك من اقل الالنثانيدية للعناصر التبلر حرارة أوأيوناته المعدن لقوة مؤشر أيضا وهي

في تقع االنتقالية العناصر في الذرات بين الربط إلكترونات أن إلي ذلك ويرجع االنتقالية

الغالف ndالمدارات في إلكتروناتها تقع .4fبينما


1435ثاني

المعقدة :3( المركبات تكوين

تكون الالنثانيدات ولكن معقدة مركبات تكوين علي بالقدرة والالنثانية االنتقالية العناصر من كال تمتاز

: كمايلي المعقدة المركبات لتكوين لميله طبقا االيونات وترتب عالية موجبة شحنات

Ln4+ > Ln3+ > Ln2+

)4-: الكيميائي النشاطالوزن ازدياد مع الفاعلية هذه وتزداد االنتقالية العناصر عن الالنثانية للعناصر الكيميائي النشاط يزداد

الذري.

∆

∆

N2

O2 ∆

H 2

H2O+CO

2

X2

4 H 2

O

13


الطيفية :5( الخواص

العناصر ايونات من حدة اقل االنتقالية العناصر اليونات االمتصاص أطياف

الغالف الكترونات لحجب ذلك يرجع و وتمتص(( 5s,5pبالكترونات 4Fالالنثانية

عنصرا ويستثني البنفسجي وفوق المرئي الطيف منطقة في الالنثانيدات ايونات

Eu3+,La3 +( في الكترونات يوجد ال مدارات La3+ )4fالن في 4fوامتالء

( (Lu3 + ذلك في والسبب حادة امتصاصية حزم هيئة علي الطيف حزم وتظهر

مدارات بعد في 4fهو نراه ما عكس الظاهرة وهذه الليجاند مجال اثر عن

شرائط هيئة علي الطيف يظهر حيث االنتقالية للعناصر االلكتروني الطيف

النوع من لالنتقاالت .d –dعريضة

)6: المغناطيسية الخواص

المفردة االلكترونات عدد بزيادة للمغناطيسية االنتقالية العناصر استجابة تزداد

الالنثان العناصر ايونات استجابة أما الغالف تحرك يديةفي بكيفية مرتبطة فهي

الذرة عمق في انه حيث المدار في .االلكترونات


1435ثاني

األرضية القلوية والعناصر الالنثانيدات عناصر بين مقارنة

اليوربيوم عنصري بين اليتربيوم Euالمقارنة الكالسيوم Ybو .Srواالسترانشيوم Caوعنصري

واأليونية - 1( الذرية األقطار أنصاف

الذرات أقطار أنصاف تقارب إلي األربعة العناصر بين الشبه يعزي

Eu 2.04 Sr 2.15

Yb 1.93 Ca 1.97

: األكسدة ثنائية االيونات أقطار أنصاف تقارب أيضا يالحظ كما

Eu2+ 1.12AO Sr2+ 1.13AO

Yb2+ 0.94AO Ca2+ 0.99AO

الكثافة 2(الالنثانية العناصر كثافة القلويين( )Eu,Yb)تمتاز العنصرين من اعلي (Ca, Srبأنها

Eu 5.26 Ca 1.55 Yb 6.98 Sr 2.6

)3 : التأين طاقةالعناصر إلكترونات لوجود ذلك ويعزي األرضيين القلويين االلنثاديين للعنصرين التأدين طاقة تقل

الغالف في :4fالالنثانيديةEu 3457 KJ.mol-1 و Yb 3739 KJ mol-1.


الثنائية- 4( األكسدة حالة

الثبات حالة ويعزي الثابتة الثنائية االكسدة حالة االرضيين القلويين و الالنثانيين العنصرين من كال تكون

يعزي فالثبات لالنثانيدات بالنسبة اما النبيل الغاز لترتيب وصولهما الي االرضية القلوية للعناصر بالنسبة

الغالف امتالء في Euفي4fلنصف Ybوامتالؤه

20Ca2+ [Ar] 4 S0

38Sr2+ [Ar] 3d10 4S2 4p6 5S0

63Eu2+ [xe] 4 f7 6s

70Yb2+ [xe] 4 f14 6s

السائل 5( النشادر في الذوبانالكتروليتيا محلوال مكونة السائل النشادر في األرضية القلوية والعناصر الالنثانيدات عناصر تذوب

. للكهربي للتيار التوصيل جيد

16


االنثانيدات لعناصر االلكتروني الترتيب

: االلكتروني للتوزيع التالية الصيغة اعتماد 4f1-14 5d1 6s2يمكن

كما الالنثانيدية للعناصر المتعادلة للذرات االلكتروني الترتيب هوند العالم وضع

4f 0 -14 5d0,1 6s2يلي

الكترون وجود العناصر لبعض االلكتروني الترتيب ان الدوري الجدول من ويتضح

الغالف في مثل5dواحد

Gd : [Xe] , 4f7 5d1 6s2

Lu : [Xe] , 4f14 5d1 6s2

في واحد الكترون وجود وجود 5dيعزي الن للجادلونيوم في 7بالنسبة الكترونات

4F , وجود اللوتاسيوم بينما ممتليء نصف النه ثباتا في 14يحقق يحقق 4Fالكترون

مكتمل النه ثباتا


العنصر الرمز العدد الذري

االلكتروني الترتيب

النثانيوم La 57 [Xe ]6s2 4f0 5d1

السيريوم Ce 58 [Xe ]6s2 4f1 5d1

براسيودميوم Pr 59 [Xe ]6s2 4f3 5d0

نيودميوم Nd 60 [Xe ]6s2 4f4 5d0

برومثيوم Pm 61 [Xe ]6s2 4f5 5d0

سماريوم Sm 62 [Xe ]6s2 4f6 5d0

يوربيوم Eu 63 [Xe ]6s2 4f7 5d *

جادلونيوم Gd 64 [Xe ]6s2 4f7 5d1*

تربيوم Tb 65 [Xe ]6s2 4f9 5d0

ديبروسيوم Dy 66 [Xe ]6s2 4f10 5d0

هولميوم Ho 67 [Xe ]6s2 4f11 5d0

اربيوم Er 68 [Xe ]6s2 4f12 5d0

ثوليوم Tm 69 [Xe ]6s2 4f13 5d0

ايبتربيوم Yb 70 [Xe ]6s2 4f14 5d0*

لورانسيوم Lu 71 [Xe ]6s2 4f14 5d1*

18


-: أن يتضح االلكتروني الترتيب من

المجموعة- 1( عناصر بين الكيميائية الخواص في الشبه أوجه بعض وجود سبب يرجع

الغالف تتسع 4fلوجود التي السبعة الفرعية انتقال 14بمداراته إمكانية و إلكترونا

بينها االلكترونات

شيوعا- 2( التأكسد حاالت أكثر هي الثالثية التأكسد حالة

الغالف- 3( الكيميائية 4fالكترونات الروابط تكوين في تدخل ال

الكترونات- 4( علي الالنثانية للعناصر والمغناطيسية والطيفية الطبيعية الخواص تعتمد

المفردة 4fالغالف الكترونات وخاصة

19


االلكتروني الترتيب نتائج

: مباشرة نتائج اوالالخواص( و اللونية الخواص و المغناطيسية الخواص الخواص مثل الطبيعية الخواص منها أ

الطيفية

L)L+1) + u = √ 4S )S+1)

في يساهم مداره في االلكترون حركة عن الناتج المغناطيسي االثر ان حيث

المغزلية االلكترون حركة بجانب مشاركة( S )البارامغناطيسية فإن االنتقالية العناصر بينما

للمحيط الكهربي المجال مع التداخل بسبب تهمل المداريه الحركه

LaCe Pr Nd Pm Sm Eu Tb Dy Ho Er Tm Yb LuGd

ي

سطي

نامغ

المعز

ال

0 •

•• •

•

•

•

•

••••

•

•

•

Dy3+10.6 BM

الثالثة لاليونات المغناطيسي العزم +Ln3 اختالف


اليون هي للبارامغناطيسية قيمة اعلي ان العزم + Ho3+,Dy3يالحظ ضعف تساوي وهي

.+Fe3+,Mn2اليوني مجموعته في المغناطيسية االيونات اقوي يعتبر الذي



1435ثاني

المغناطيسية الخاصية استخدام

وااللكترونية المغناطيسية التصميمات مجال في واسع نطاق علي الالنثانيدات تستخدم

للسبائك المكونة المواد نوع اختيار في بالتحكم وذلك

)1 : الدائم- و المغناطيس الحديد و الالنثانية العناصر احدي من سبيكة من يتكون

االنواع أشهر من و المغناطيسية( ( Ferriteالبورون التصميمات في يستخدم و

وااللكترونيه.

)2 : المغناطيسية- مثل )الفقاقيع المركبات لبعض شفافة مواد Ln - Feهي2O

3أو( ،

(Ln3 – Fe

5O

12. فقاعية( كذاكرة وتستخدم

)3: المعاقة المغناطيسية المواد

مثل – الثقيلة العناصر في خاصة بصفة وتظهر المغزلي المداري التداخل من تنشأ

Dy, Tb الخاصية هذه قيمة ازدياد ولوحظ الحرارة بدرجات الخاصية هذه قيمة وتتأثر

منخفضة حرارة درجات عند

23

)4: العدسية- – المغناطيسية الذاكرة

وينتج المغناطيسي للفيلم الحراري االرتفاع بواسطة المعلومات تسجل التي التقنيات احدي هي

المجال ) هذا في المستخدمة األمثلة ومن الليزر أشعة امتصاص عند االرتفاع (,GD-Tb-Feهذا

(-Tb Fe(,)-Gd Co.)

)5: التوصيل عالية الموصالت

من قريبة حرارة درجة عند حتي المقاومة بخاصية المعادن احتفاظ هو الخاصية بهذه المقصود

. بها الموجودة العيوب و الشوائب بسبب وذلك الصفرالمطلق

المغناطيسي :6( التبريد

حرارة درجات عند بالتبريد تهتم التي الحديثة التقنية و الصناعات في خاصة بصفة تستخدم

منخفضة.


24

-: اللونية( الخواص ب

بألوان بتلونها الرباعية و الثالثية و الثنائية االكسدة حاالت في الالنثانية العناصر ايونات تمتاز

صفة اللون ان علي يدل معقدةمما مجموعات وجود او بإضافة المركب لون يتآثر وال مميزة

لاليون مميزة

الغالف مدارات بين االلكترونات النتقال االلوان هذه ظهور الفرعية.4f يعزي

من االيونات ألوان من +Lu3الي إ+La3تكرر االيونات تكون حيث الثالثة لاليونات +La3بالنسبة

:- +Gd3إلي +Lu3ومن +Gd3إلي التالي القاعدة االيونات لون ويتبع اللون نفس لها

⇋ n ( (14 -n

الذي االيون لون نفس به 4fله الذي االيون أن به 4أي الذي له الغالف في 10الكترونات

االلكترونات من العدد نفس علي الغالف يحتوي التي االيونات ان أي الغالف نفس في الكترونات

اللون نفس لها يكون المدار 4fالمفردة في المفردة

فإنها الملونة غير اما البنفسجي وفوق المرئي الضوء منطقتي في تمتص الملونة الثالثية االيونات

الحمراء تحت االشعة ومنطقة البنفسجي فوق الضوء منطقة في تمتص – ربيع / – الثاني الدراسي الفصل عمارة عباس عادل الدكتور موقع من إلكترونية نسخة

1435ثاني

25


االيون اللون االلكترونات عدد االيون

Lu3+ اللون عديم 0 La3+

Yb 3+ اللون عديم 1 Ce3 +

Tm3+ اخضر 2 Pr3+

Er3+ احمر 3 Nd3+

Ho3+ وردي 4 Pm3+

Dy3+ اصفر 5 Sm3+

Tb3+ باهت وردي 6 Eu3+

Gd3+ اللون عديم 7 Gd3+

26


: الطيفية( الخواص ج

مدارات بعد بسبب حادة امتصاصية حزم هيئة علي الطيف حزم آثر f 4تظهر عنالليجاند مجال

-: الطيفية الرموز - المداري الكمي العدد قيم علي تعتمد التي و ساندر راسيل طريقة استخدام يمكن

(L )المستقرة الطاقية للمستويات المختلفة الرموز L = 0,1,2,3,4,5,6لتحديد s, p, d, f, g, h,i الرمز

L=∑mL

-3 -2 -1 0 +1 +2 +3

2s+1 XJ

:J = L - S or L + S :S=∑ n.½ حيثJ المغزلية و المدارية العزوم محصلة

بالتوزيع + Ce 3مثال :- 4f1ينتهي

هو : ½=F: L=3 Sالرمز = المغزلية Χ = 2 2 ½ +1التعددية

J=3 - ½= 5/2

J = 3 + ½ = 7/2

1

+3


مستوي هو إذن 2F5/2و 2F7/2االستقرار

هو المستويين هذين بين الطاقة في االنتقال )1-سم 2257الفرق فإن + Ce 3لاليون( f-fوبالتالي

عند وبالتحديد الحمراء تحت األشعة منطقة في 1-سم 2200 – 2300يقع

Gd 3+ 4f7 8s7\2 8s-7\2

1 1 1 1 1 1 1

+3 +2 +1 0 -1 -2 -3


29


المباشرة: غير النتائج ثانيا

االلكتروني الترتيب عن تنعكس التي المباشرة غير النتائج اهم من

االكسدة- 1. حاالت

الكيميائية- 2. و الطبيعية الخواص في تغيرات من عنها وماينشأ <ظاهرةاالنكماش

االكسدة :- حاالت اوال

الثنائية - االكسدة يشغل حالة الذي العناصر من قليل عدد يوجد و الشاذه الحاالت من تعد التي و

الحاله هذه

( لعناصر- االكسدة او االختزال بعمليات وذلك االكسدة ثنائية الالنثانيدات مركبات ,Ndتحضير

Sm, Tm, Eu, Yb, Lu)

المركبات ا و الحره بالذرات االمالح ختزال

واالكاسيد الكلوريدات و الفلوريدات المالح بالنسبة الطريقة هذه تستخدم2 SmCl

3+ H

2 2 SmCl

2+ 2 HCl

6SmCl3+8NH

3 6SmCl

2+6NH

4Cl+N

2

2Sm2O

3+2Sm 6SmO

4NdCl3+2Nd 6NdCl

2

2Eu2O

3+2Eu 6EuO

4TmCl3+2Tm 6TmCl

2

2SmCl3+Mg 2SmCl

2+MgCl

2

3SmCl3+Al 3SmCl

2+AlCl


1435ثاني

الخارصين ا- ٢ بمملغم المحاليل في الختزالEu3+aq+Zn-Hg Eu2+(aq)

الالمائية -٣ لليوديدات الحراري االختزال2SmI

3(S) ∆ 2SmI

2(S)+I

2(G)

( لاليونات االكسدة قابلية (+Sm2+, Yb2+, Eu2تزداد

العامل - ٤ بأستخدام الحر للعنصر االكسدة عملية تتم المؤكسد االكسدة المناسب

(Yb,Eu,Sm)+ Oxidizing Agent Sm2+


32

االكسدة ثنائي االيونات خواص

خاصيتي -1( في االرضية القلوية العناصر وبعض الالنثانيدات مركبات بين تشابه وجود

عنصري بين وخاصة الذوبانية و البلوري .Sr, Ba, Eu, Ybالتركيب

لهذه - 2( االلكتروني للترتيب مميزيعزي بثبات الثنائية الالنثانيدات ايونات تمتازبعض

مثل الغالف +Eu2االيونات في يوجد ممتليءبينما 4f (7)حيث نصف وهو الكترونات

الغالف )Yb +2ايون في لبعض( 14فيوجد باالضافة بالكامل ممتليء اي الكترونا

(.+Pr 2+, Nd 2+, Sm 2+, Tm 2العناصر )

)3( : مثل قوية مختزلة عوامل تعتبر االيونات هذه (+Eu2+> Yb2+> Sm2بعضمن كال تتأكسد الهيدرونيو +Sm 2+ ,Yb 2لذا ايون بوجود

2Sm2+ (aq)+2H3O+ 2Sm3+ (aq)+2H

2O+H

2(g)

ايون الهيدرونيوم +Eu2بينما ايون بجانب االكسجين وجود الي فيحتاج قوي مختزل عامل وهو4Eu2+ (aq)+4H

3O+ +O

2 4Eu3+ (aq)+6H

2O


33


:- -ب الثالثية االكسدة حالةشيوعا االكثر و ثباتا االكثر االكسدة حالة هي

الثابت االلكتروني الترتيب تعطي الكترونات ثالثة ازالة ان الي الثبات سبب يرجع و[ Xe , ]6s0 ,4f0 ,5d0 : +La3

57

64Gd3+: [Xe] , 6s0 ,4f7 ,5d0

71Lu3+ : [Xe] , 6s0 ,4f14 ,5d0

األكسدة ثالثية الالنثانيدات مركبات خواصاالختزال - ١ و :-االكسدة

االكسدة االيون :- اوال وتكوين الكترون لنزع الالزمة الطاقة كمية وهي مناسب اكسدة عامل وجود في تتمالرباعي

4Pr3+ + O2+ 4H+ ⇋ 4Pr4+ +2H

2O

( عناصر .Ce, Pr, Tbتميل الرباعي( االيون لتكوين

يوجد ال الن الثبات له يحقق اللكترون فقده الن بالثبات يمتاز كما قوي مختزل عامل بأنه السيريوم ايون يمتاز

الغالف في .4fإلكترون استقرارا اكثر يجعله مما

االختزال )ثانيا عناصر:- عدا فيما الثنائية الحالة الي االختزال تقاوم التكافؤ ثالثية الالنثانيدات عناصر ,Ndمعظم

Sm, Eu, Yb, Lu. جدا,( قوية مختزلة عوامل تعد أنها حيث

34


العنصرالي وصول الي ذلك ويرجع الثابتة الثالثية التأكسدية بالحالة الالنثانيدات عناصر تمتاز

لعنصر الخامل للغاز المميز االلكتروني مثل 4f( La)الترتيب ممتليء نصف أو أو + Gd3فارغ

مثل كامال +Lu3ممتليء

-: االيونية تمتاز الرابطة كما المركبات هذه لمصهور الجيد الكهربائي بالتوصيل العناصر هذه تمتاز

قيم بكبر تتميز التي االيونية الرابطة قوة الي ذلك ويرحع الغليان و االنصهار درجات بارتفاع

. معدنية خاصية من الالنثانية العناصر به تتميز لما االيونية الرابطة تكوين ويعزي طاقاتها

-: نوعين الي الماء في ذوبانها حيث من االكسدة ثالثية الالنثانيدات مركبات تصنف

١ --: الماء في ذائبة

البرومات و الخالت و والنترات االيوديدات و الكلوريدات هي الماء في تذوب التي المركبات اهم

المزدوجه النترات وبعض

الماء -٢ في ذائبة :-غير

. والفوسفات واالكساالت الهيدروكسيدات و الكرومات و الكربونات االكاسيدو و الفلوريدات مثل

35


٢: يلي كما اليتيريوم امالح مجموعة عن السيريوم امالح ذوبانية تختلف

السيريوم - ١ عناصر:- )مجموعة يلي( :-La,Ce,Pr,Nd,Pr,Sm,Eu,Gdوتضم بما وتمتاز

-الماء في التذوب امالحها بقية اما الماء في نتراتها ذوبان سهولة

-التسخين مع بصعوبة النيتروجين حمض في نتراتها تذوب

-لغاز اكاسيدها امتصاص بسهولة فتمتاز عالية قاعدية الهواء CO2لها من

اليتيريوم -٢ عناصر مجموعة وتضم الثقيلة العناصر (Y, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu:) وتمثل

-الشديد بالتسخين حتي االحماض في التذوب

-بالماء التذوب كربوناتها

-االكساالت ايون بوجود الذوبان هذا ويسهل بالماء التذوب اكساالتها

-االولي المجموعة من قاعدية اقل

36

الرباعية الحالة

العناصرمثل الثبات Ce, Tb بعض حالة الي وصولها الرابعةالن التاكسدية الحالة تكوين الي تميل

للغالف مميز الكتروني بترتيب تتحقق .f4المنشود االكسدة. رباعية الالنثانية المركبات تحضير:أ( الثالثية لالكاسيد عالية حرارة درجات عند باألوكسجين االكسدة

Pr2O

3+O

2 500 oC 4PrO

2

Tb2O

3+O

2 450 oC TbO

2

السيريوم اكسيد علي الحصول CeOيمكن2

الهواء . في السيريوم لمعدن المباشر الحرق بعملية

Ce + O2

CeO2

. االكسجين وجود في السيريوم اكساالت بحرق او

Ce2(C2

O4)

3+ O

2 CeO

2+ 6Co

2


الرباعية السيريوم اكاسيد من نوعان هناك

المائي- ١ السيريوم CeO2.xH2Oاكسيداالحماض - في الذوبان سهل أ

مثل- :- ) االحماض مع يتفاعل انه اال القاعديه ضعيف ( HCl, HBr, HIبCeCl

4+H

2O 4HCl+ CeO2.xH2O

الالمائي - ٢ السيريوم CeO2اكسيد

المائي- االكسيد من قاعديه اقل حمض- بأ مع حمض HNO3اليتفاعل HClاو

الفلورين- ٢ باستخدام :االكسدة

CeF3+½F

2

(300-500)oC CeF

بالتبادل- ٣ 4 :االكسدة

Ce(OH)4+ 4 HNO

3 Ce(NO

3)

4+ 4 H

2O

Ln2O

3+ CCl

4 LnCl

4+ CO

2

LnCl3+ NaF LnF3 + NaCl


38

الالنثانيدي االنكماش

او الذرات اقطار انصاف في المتتابع و المعتبر النقص الالنثانيدي باالنكماش يقصد

وجود عدم هو االنكماش لهذا الرئيسي والسبب الذري العدد في الزيادة مع البلورات

عنصر فمن بالنواه جذبه عند لإللكترون كاف النووية Laالي Luحجب الشحنة تزداد

الفراغي الشكل بسبب انه اال خطوة كل في واحدة بوحدة االلكترونات وتزداد

هذا 4Fللمدارات في الموجودة االلكترونات من غطاء المضاف االلكترون يجد ال

الغالف حجم انكماش في يتسبب مما النواه بواسطة جذبه فيزداد ككل 4Fالغالف

االنكماش هذا ان من وبالرغم الكلي الالنثاني االنكماش ينتج االنكماش هذا وبتراكم

التالي : يحدث حيث منتظم غير انه الخراال عنصر من يستمر


39

لميل 1. االنخفاض ذلك ويرجع السيريوم الي الالنثانيوم ذرة قطر نصف في النقص Ceذرة يبدا

المميز االلكتروني تركيبها بسبب الثابتة الرباعية التآكسدية الحالة لتكوين

عنصر 2. عند مساره الي الخط الثالثية Prيعود التآكسدية الحالة لتكوين لميله

عنصر 3. الي النقص في التدرج الثالثية Smيستمر التآكسدية الحالة لتكوين لميله وذلك

عنصر 4. عند وحاد مفاجيء ارتفاع الثنائية Euيحدث االكسدة حالة لتكوين العنصر لميل وذلك

الثابتة

عنصر 5. عند بحده لميل Gdينخفض الثالثية Gdوذلك الحالة لتكوين

من 6. اخري مرة االنخفاض في التدرج Tmالي Gdيبدا

عند 7. اخري مرة القطر نصف في الحاد االرتفاع الثنائية Ybيتكرر الحالة لتكوين لميله وذلك

قطر 8. نصف بحده الثابتة Luينخفض الثالثية الحالة لتكوين


57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Sm Ce

Eu

GdTb

Dy

Ho

ErTm

Yb

Lu

Nd

LaPr

●●

●●

●

●

● ● ●● ● ●

●

●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

الذري العدد

ةذر

الرط

قف

صن


الالنثانيدى االنكماش نتائج

-: الطبيعية: الخواص اوال

من( 1 الذري العدد بزيادة االنصهار درجة oC1652الي Laلعنصر oC920زيادةعنصرا Luلعنصر القاعدة هذه عن بقية Yb, Euويشذ من اكبر حجم لهما واللذان

ينصهر OC 824ينصهرعند Ybاما oC826عند Euالعناصرحيثالالنثانيوم( 2 عنصر من الذري العدد بزيادة الكثافة عنصر La 6.179زيادة Luالي

عنصرا 9.849 القاعدة هذه عن يشذ بالنسبة Yb, Euبينما حجمهما لكبر نظراكثافتهما 6.989Ybو Eu 5.265لبقيةالعناصروتبلغ

الكيميائية : الخواص ثانيا

الصفة ان عالية موجبة بشحنات المعقدة المركبات تكوين علي العناصر قدرة زيادةحالة في تكون المركبات هذه معظم ان اذ االيونية الصفة هي المركبات لهذه العامة

. االيونية الصفة هذه دعم في يتحكم الذي هو االيون حجم فان ولذا الثالثية االكسدة

. الالنثانيدات جزء نهاية


Documents

اللانثانيدات والكيمياء النووية 2-2305411