CHEMIA NIEORGANICZNA
CZ. II CHEMIA PIERWIASTKÓW
WYKŁAD 10
CHEMIA NIEORGANICZNA
CZ. II CHEMIA PIERWIASTKÓW
WYKŁAD 10
LANTANOWCE
Z
symbol
nazwa
rok
odkrycia
odkrywca
57
La
Lantan
(gr. Lanthanein – ukryć się)
1839
C. G. Mosander
58
Ce
Cer
(planetoida Ceres – rzymska bogini)
1803
J. J. Berzelius
59
Pr
Prazeodym
(gr. Prasios didymos – zielony bliźniak)
1841
C. A. Welsbach
60
Nd
Neodym
(gr. Neos didymos – nowy bliźniak)
1885
C. A. Welsbach
61
Pm
Promet
(mitol. Prometeusz)
1945
J. A. Marinsky, C.
Coryell
62
Sm
Samar
(od minerału samarskit)
1879
P. L. de Boisbaudran
63
Eu
Europ
(od Europy)
1890
P. L. de Boisbaudran
64
Gd
Gadolin
(od fińskiego chemika J. Gadolin)
1880
J. C. G. de Marignac
65
Tb
Terb
(od miejscowości Ytterby)
1843
C. G. Mosander
66
Dy
Dysproz
(gr. Dysprositos – trudny do otrzymania)
1886
P. L. de Boisbaudran
67
Ho
Holm
(łac. Holmia-Stockholm)
1878
P. T. Cleve
68
Er
Erb
(od Ytterby)
1843
C. G. Mosander
69
Tm
Tul
(z mitologii Thule – kraj północy -
Skandynawia)
1879
P. T. Cleve
70
Yb
Iterb
(od Ytterby)
1878
J. C. G. de Marignac
71
Lu
Lutet
(łac. Lutetia – Paryż)
1905
C. A. von Welsbach
ROZPOWSZECHNIENIE PIERWIASTKÓW W SKORUPIE
ZIEMSKIEJ
ROZPOWSZECHNIENIE LANTANOWCÓW
l. atomowa
pierwiastek
zaw. w skorupie ziemskiej [ppm]
izotopy występujące
w przyrodzie
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
46
5,5
24
0
6,5
1,1
6,4
0,9
4,5
1,2
2,5
0,2
2,7
0,8
4
1
7
0
7
2
7
1
7
1
6
1
7
2
Promet – reguła Mattaucha
Pierwiastek 60
142, 143, 144, 145, 146, , 148, 150,
Pierwiastek 62
144, 147, 148, 149, 150, 152, 154
LANTANOWCE
Występowanie
monacyt – LnPO
4
bastenazyt – LnCO
3
F
monacyt
bastenazyt
LANTANOWCE
Rozdzielanie
lantan
owców
1. wytrącanie – różnice w iloczynie rozpuszczalności wodorotlenków
2. reakcja termiczna – różnica w temp. rozkładu soli w tlenki
3. krystalizacja frakcyjna – różnice w rozpuszczalności soli, a tym samym w łatwości do
krystalizacji
4. tworzenie kompleksów – różnice w trwałości kompleksów z EDTA
5. ekstrakcja – różnica w rozpuszczalności w różnych rozpuszczalnikach
6. zmiana wartościowości – różnice we właściwościach jonów na różnych stopniach utlenienia,
np.
Ce
+4
i
Ce
+3
lub
Eu
+3
i
Eu
+2
7. wymiana jonowa – różnice we właściwościach kompleksujących
Otrzymywanie czystych metali
1. elektroliza stopionych soli, np. chlorków
2. redukcja (LnCl
3
wapniem – lżejsze
Ln
, od
La
do
Gd
oraz LnF
3
litem – cięższe
Ln
)
ŚWIATOWA PRODUKCJA LANTANOWCÓW
WYDOBYCIE LANTANOWCÓW W CHINACH
KONFIGURACJE ELEKTRONOWE I STOPNIE UTLENIENIA
pierwiastek
konfiguracja elektronowa
stopnie utlenienia
zrąb atomowy ksenonu
Cer Ce
Prazeodym Pr
Neodym Nd
Promet Pm
Samar Sm
Europ Eu
Gadolin Gd
Terb Tb
Dysproz Dy
Holm Ho
Erb Er
Tul Tm
Iterb Yb
Lutet Lu
4f
1
5d
1
6s
2
4f
2
5d
1
6s
2
4f
3
5d
1
6s
2
4f
4
5d
1
6s
2
4f
5
5d
1
6s
2
4f
6
5d
1
6s
2
4f
7
5d
1
6s
2
4f
8
5d
1
6s
2
4f
9
5d
1
6s
2
4f
10
5d
1
6s
2
4f
11
5d
1
6s
2
4f
12
5d
1
6s
2
4f
13
5d
1
6s
2
4f
14
5d
1
6s
2
4f
2
6s
2
4f
3
6s
2
4f
4
6s
2
4f
5
6s
2
4f
6
6s
2
4f
7
6s
2
4f
7
5d
1
6s
2
4f
9
6s
2
4f
10
6s
2
4f
11
6s
2
4f
12
6s
2
4f
13
6s
2
4f
14
6s
2
4f
14
5d
1
6s
2
+III
+IV
+III
(+IV)
(+II)
+III
+III
(+II)
+III
+II
+III
+III
+III
(+IV)
+III
+III
+III
+III
+II
+III
+III
PROMIEŃ JONOWY M
+3
, TRZECIA EN. JONIZACJI I
3
I L.
ELEKTRONÓW 4f W JONIE M
+3
DLA PIERWIASTKÓW OD La
DO Lu
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE LANTANOWCÓW
+III
- reagują z wodą M + H
2
O
M(OH)
3
+ H
2
zasadowość maleje od
Ce
do
Lu
- wodorotlenki pochłaniają CO
2
, tworząc węglany
- z tlenem tworzą M
2
O
3
(oprócz
Ce
i
Yb
– CeO
2
), tlenki są jonowe, zasadowość
maleje od
Ce
-reagują z wodorem, tworząc niestechiometryczne związki, bardzo trwałe
termicznie, reagują z wodą i tlenem
-bezwodne halogenki – w reakcji metalu z fluorowcem lub tlenku z halogenkiem
amonu (fluorki są nierozpuszczalne, a pozostałe rozpływają się w wilgotnym
powietrzu)
M
2
O
3
+ 6NH
4
Cl
2MCl
3
+ 6NH
3
+ 3H
2
O
W wyniku ogrzewania tworzą tlenohalogenki (oprócz Ce który tworzy CeO
2
)
MCl
3
x
6H
2
O
MOCl + 5H
2
O + 2HCl
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE LANTANOWCÓW
+IV
związki
ceru
jako czynniki utleniające w analizie oraz syntezie organicznej
(utlenianie alkoholi, aldehydów, i ketonów), CeO
2
, CeF
4
, Ce(SO
4
)
2
,
(NH
4
)
2
[Ce(NO
3
)
6
]
związki Pr, Nd, Tb i Dy – głównie fluorki i tlenki, nietrwałe, występują w stanie
stałym
+II
głównie związki
europu
, duże podobieństwo do związków Ca
+2
:
EuSO
4
wytrąca się w trakcie elektrolizy Eu
2
(SO
4
)
3
;
EuCl
2
, redukując wodorem EuCl
3
BARWA TRÓJWARTOŚCIOWYCH JONÓW Ln
+3
l. elektronów
4f
barwa
l. elektronów
4f
barwa
La
+3
Ce
+3
Pr
+3
Nd
+3
Pm
+3
Sm
+3
Eu
+3
Gd
+3
0
1
2
3
4
5
6
7
bezbarwny
bezbarwny
zielony
liliowy
różowy
żółty
bladoróżowy
bezbarwny
Lu
+3
Yb
+3
Tm
+3
Er
+3
Ho
+3
Dy
+3
Tb
+3
Gd
+3
14
13
12
11
10
9
8
7
bezbarwny
bezbarwny
bladozielony
różowy
bladożółty
żółty
bladoróżowy
bezbarwny
WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNE
La
+3
,
Ce
+4
i
Lu
+3
są diamagnetyczne bo f
0
i f
14
, pozostałe są paramagnetyczne
momenty magnetyczne jonów lantanowców M
+3
w temp. 300K
linia przerywana – wartości tylko spinowe
linia ciągła – wartości obliczone z uwzględnieniem spinu i ruchu orbitalnego
ZASTOSOWANIE LANTANOWCÓW
• Produkcja światowa ok. 20 tys ton/rok
- katalizatory 70%
- stałe magnesy 12%
- polerowanie szkła 7%
- metalurgia 7%
- fosforescencja 3%
- inne 1%
LANTAN
Miękki, kowalny, srebrzysto-biały metal, łatwo utleniany przez powietrze,
jest najbardziej zasadowy (La
3+
) spośród wszystkich lantanowców
W temp. 150
o
C spala się w powietrzu, a w wilgotnym powietrzu tworzy już w temp.
pokojowej uwodnione tlenki
4La + 3O
2
→ 2La
2
O
3
Reaguje z wodą zimną (powoli) i gorącą (szybko)
2La + 6H
2
O → 2La(OH)
3
+ 3H
2
Reaguje z wszystkimi fluorowcami – w temp. 200
o
C reakcja zachodzi gwałtownie
2La + 3X
2
→ 2LaX
3
X = F, Cl, Br, I
Wszystkie związki lantanu (III) są bezbarwne [Xe]4f
o
lantan
OTRZYMYWANIE LANTANU Z MONACYTU
ZASTOSOWANIE LANTANU
• Materiał anodowy w bateriach wodorkowych (niklowo-metalicznych)
La(Ni
3,6
Mn
0,4
Al
0,3
Co
0,7
). Większość samochodów hybrydowych używa takich baterii.
Toyota Prius do jednego samochodu zużywa 10-15 kg La
• Stopy do magazynowania wodoru. Absorbują 400 razy więcej wodoru niż ich
objętość
• Stopy mieszane z innymi metalami jako stopy piroforyczne (zapalniczki)
• Tlenki i borek lantanu stosowany w produkcji diod (elektronika)
• LaF
3
– składnik wysoce fluorowanych szkieł – przy produkcji włókien optycznych
(b. duża przepuszczalność podczerwieni)
• LaBr
3
i LaCl
3
jako dodatki do ceru – nieorganiczne scyntylatory
• La
2
O
3
– poprawia odporność szkieł na alkalia
– stosowany do produkcji specjalnych szkieł (soczewki kamer i teleskopów)
• Katalizatory procesów krakingu ropy naftowej
• Lantan i jego związki stosowane do usuwania fosforanów (metalurgia, medycyna,
oczyszczanie wód)
CER
Miękki, ciągliwy i kowalny srebrzysty metal
W powietrzu powoli matowieje, a w 150
o
C łatwo się spala
Ce + O
2
→ CeO
2
Reaguje z wodą (zimną i gorącą), tworząc wodorotlenki
2Ce + 6H
2
O → 2Ce(OH)
3
+ 3H
2
Sole ceru (III) są bezbarwne (białe), a ceru (IV) – żółte
Związki ceru (III) są silnie zasadowe, a Ce (IV) - słabo
siarczan ceru (IV)
cer
ZASTOSOWANIE CERU
• Tlenek ceru Ce
2
O
3
– katalityczny konwerter gazów wylotowych (redukcja emisji CO)
– dodawany bezpośrednio do paliw (do silników Diesla);
katalizator do samooczyszczających się piecyków (piekarników)
• Tlenek ceru CeO
2
– najbardziej efektywny czynnik do precyzyjnego polerowania
elementów optycznych. Do kolorowania szkła – w połączeniu z TiO
2
daje żółto-złote
zabarwienie. Ma bardzo wysoki współczynnik załamania światła dlatego emalie są
bardziej opalizujące
• Składnik lamp fluorescencyjnych i ekranów TV
• Składnik piroforycznych stopów, a także innych stopów, m.in. z Fe, Mg, Zr
katalityczny konwerter gazów
PRAZEODYM
Miękki, kowalny i ciągliwy srebrzysty metal
W powietrzu spala się, tworząc mieszane tlenki Pr (III i IV)
12Pr + 11O
2
→ 2Pr
6
O
11
Z wodą tworzy wodorotlenek
2Pr + 6H
2
O → 2Pr(OH)
3
+ 3H
2
Związki Pr (IV) są silnymi utleniaczami (utleniają wodę do O
2
)
Związki Pr (III) są żółto-zielone
prazeodym
Pr
2
(SO
4
)
3
PrCl
3
ZASTOSOWANIE PRAZEODYMU
• Składnik stopowy z magnezem – bardzo wytrzymałe elementy do silników lotniczych
• Składnik stopu z innymi lantanowcami do produkcji lamp do projektorów
i lamp z łukiem węglowym
• Związki prazeodymu zabarwiają szkło i emalie na żółty kolor
• Do barwienia cyrkonii
• Stop z niklem (PrNi
5
) wykazuje silny efekt magnetokaloryczny
(dzięki temu można uzyskać temperatury zbliżone do zera absolutnego)
• Dodatek do włókien optycznych
• Tlenek prazeodymu w mieszaninie z CeO
2
jest katalizatorem utleniania
barwienie cyrkonii
szkło zabarwione prazeodymem
NEODYM
Jasnosrebrzysty metal o lustrzanym połysku.
Jeden z najbardziej reaktywnych lantanowców, szybko ulega utlenieniu
4Nd + 3O
2
→ 2Nd
2
O
3
Z wodą reaguje, tworząc wodorotlenek
2Nd + 6H
2
O → 2Nd(OH)
3
+ 3H
2
Związki Nd(III) są liliowe
Kolor niektórych związków neodymu zależy od rodzaju światła
neodym
związki neodymu
oświetlone światłem dziennym
związki neodymu
oświetlone lampą fluorescencyjną
Nd
2
(SO
4
)
3
ZASTOSOWANIE NEODYMU
• Neodym posiada niezwykle dużą pojemność cieplną w temperaturze ciekłego helu
dlatego stosowany jest jako chłodziwo (czynnik chłodzący w urządzeniach
kriogenicznych)
• Ze względu na podobieństwo do Ca2
+
jest czynnikiem przyspieszającym wzrost roślin
(w Chinach wykorzystywany jako nawóz)
• Datowanie Sm-Nd – użyteczne do określenia wieku skał i meteorytów
• Magnes neodymowy – najsilniejszy trwały magnez, znacznie tańszy, lżejszy i silniejszy
niż magnes Sm-Co, ale w wyższej temperaturze traci własności i ulega rdzewieniu;
stosowany do produkcji mikrofonów, słuchawek, wzmacniaczy gitarowych i twardych
dysków. Stosowany także w silnikach elektrycznych (auta hybrydowe – ok. 1 kg Nd),
turbiny wiatrowe
• Przy produkcji laserów – szkła neodymowe
• Szkła neodymowe do specjalnych zastosowań – przyciemnianie szyb samochodowych,
zmiana barwy pod wpływem światła
szkła neodymowe
magnes neodymowy
dodatki Nd do materiałów
przepuszczalnych w laserach
PROMET
Pierwiastek radioaktywny, niestabilny. Jeden z dwóch pierwiastków (Tc),
który znajduje się w grupach stabilnych pierwiastków, a sam nie jest trwały.
Najbardziej stabilny jest izotop
145
Pm (t
1/2
= 17,7 lat), ale znaczenie przemysłowe
ma
147
Pm (bombardowanie
235
U neutronami)
* Chlorki i tlenki
147
Pm nie emitują promieniowania γ, a ich radioaktywność jest
niewielka dlatego stosowane są jako sygnalizatory świetlne (luminofory)
* Stosowany do pomiaru grubości materiałów
PmCl
3
luminofor
SAMAR
Piąty pod względem rozpowszechnienia lantanowiec
Trzeci (po iterbie i europie) najbardziej lotny lantanowiec
Twardość i gęstość zbliżona do cynku
Srebrzysty metal o lustrzanym połysku
Ulega powolnemu utlenianiu. Nawet przechowywany w olejach mineralnych stopniowo
się utlenia dlatego przechowuje się go w argonie
Tworzy Sm
2
O
3
oraz SmO
Tworzy także wszystkie halogenki SmX
3
, które w nadmiarze fluorowca przekształcają
się w SmX
2
Tlenki samaru zmieszane z borem i węglem po zapieczeniu tworzą borki i węgliki
samar
ZASTOSOWANIE SAMARU
• Magnes samarowo-kobaltowy SmCo
5
lub Sm
2
Co
17
drugi po magnesie neodymowym.
Ale znacznie większa odporność na demagnetyzację. Stabilny nawet powyżej 700
o
C
• Katalizator i reagent chemiczny. Katalizuje rozkład plastików, dechlorowanie
zanieczyszczeń oraz dehydratację i dehydrogenację etanolu.
Sm(CF
3
SO
3
)
3
– kw. Lewisa dla reakcji Friedla-Craftsa.
SmI
3
– czynnik redukujący i sprzęgający w syntezie organicznej
• Jako dodatek do ceramiki i szkieł, zwiększający absorpcję światła podczerwonego
• Przy produkcji laserów
• Datowanie Sm-Nd, określenie wieku skał i meteorytów
EUROP
Kowalny metal, o twardości zbliżonej do ołowiu
Posiada najmniejszą gęstość wśród lantanowców, a także posiada jedną z najniższych
temp. topnienia (826
o
C)
Najbardziej reaktywny lantanowiec. Gwałtownie utlenia się w powietrzu (pokrywa się
warstwą żółtego węglanu EuCO
3
)
Reaktywność Eu porównywalna jest z reaktywnością Ca
Europ łatwo tworzy połączenia Eu(II) – konfiguracja 4f
7
Niektóre związki europu wykazują właściwości fluorescencyjne
utleniony europ
Eu
2
(SO
4
)
3
Eu
2
(SO
4
)
3
w ultrafiolecie
europ
ZASTOSOWANIE EUROPU
• Wykazuje właściwości fosforescencyjne zarówno na +2, jak i +3 stopniu utlenienia
dlatego jest dodatkiem do szkieł i laserów oraz innych urządzeń optoelektronowych
• Eu
2
O
3
jest szeroko stosowany w produkcji ekranów TV oraz lamp
fluorescencyjnych - odpowiedzialny za czerwoną barwę. Ekran TV zawiera 0,5 – 1
g Eu
• Stosowany do znakowania biomolekuł
• Znakowanie banknotów (Euro)
• Rtęciowe lampy próżniowe
rozkład barw w ekranie TV
GADOLIN
Srebrzysto-biały, kowalny i ciągliwy metal
Wykazuje niezwykłe właściwości metalurgiczne (dodatek 1% do Fe, Cr lub innych
stopów znacząco poprawia łatwość ich obróbki oraz odporność na wysokie
temperatury)
Wykazuje wysoką absorpcję neutronów
Gadolin reaguje w temp. pokojowej z N
2
, C, S, P, B, Se, Si, tworząc połączenia Gd(III)
Jest relatywnie stabilny w suchym powietrzu, a w wyższej temp. utlenia się
4Gd + 3O
2
→ 2Gd
2
O
3
Jest silnym czynnikiem redukującym (redukuje większość tlenków metali)
W większości związków gadolin jest na +3 stopniu utlenienia
gadolin
ZASTOSOWANIE GADOLINU
•
157
Gd jest stosowany w neutronowej terapii antynowotworowej
• Stosowany jako materiał ochronny w reaktorach jądrowych
• W metalurgii
• W obrazowaniu magnetycznym rezonansem (medycyna) ze względu na właściwości
paramagnetyczne
• Stosowany do produkcji płyt kompaktowych oraz pamięci komputerowych, a także
imitacji diamentów (Gd
3
Ga
5
O
12
)
TERB
Srebrzysto-biały, kowalny i ciągliwy metal. Bardzo miękki (daje się kroić nożem)
Relatywnie stabilny w powietrzu, ale po ogrzaniu spala się, tworząc tlenek mieszany
8Tb + 7O
2
→ 2Tb
4
O
7
Większość związków na +3 stopniu utlenienia, a część na +2
Związki terbu wykazują fluorescencję
terb
Tb
2
(SO
4
)
3
Tb
2
(SO
4
)
3
w ultrafiolecie
ZASTOSOWANIE TERBU
• Jako domieszka do CaF
2
, CaW, SrMoO
4
– materiały, stosowane w urządzeniach
półprzewodnikowych, a także jako stabilizator kryształów w ogniwach paliwowych,
pracujących w podwyższonej temperaturze (razem z ZrO
2
)
• W stopach do produkcji urządzeń elektronicznych (sensory, sonary, urządzenia
magnetomechaniczne)
• Tlenek terbu stosowany w lampach fluorescencyjnych i kineskopowych TV – zielone
fosforyzowanie
• Właściwości fluorescencyjne wykorzystywane są w biochemii do znakowania wapnia
DYSPROZ
Jasnosrebrzysty, miękki, połyskliwy metal
Dysproz i holm wykazują najsilniejsze pole magnetyczne z wszystkich pierwiastków, w
szczególności w niskiej temperaturze
W powietrzu spala się, tworząc tlenek
4Dy + 3O
2
→ 2Dy
2
O
3
Tlenek jest białym proszkiem, o silnych właściwościach magnetycznych
Większość związków zawiera Dy na +3 stopniu utlenienia
Oprócz węglanu i szczawianu dysprozu pozostałe sole są rozpuszczalne w wodzie
Dy
2
O
3
dysproz
ZASTOSOWANIE DYSPROZU
• W połączeniu z wanadem do produkcji laserów
• Pręty kontrolujące w reaktorach jądrowych – wysoka absorpcja neutronów
• Związki Dy-Cd są źródłem promieniowania podczerwonego
• Produkcja twardych dysków ze względu na podatność magnetyczną
• W autach hybrydowych 6% neodymu zastępowane jest dysprozem – poprawia
antykorozyjność
• W dozymetrii do oznaczania poziomu radioaktywności
• Nanowłókna ze związków dysprozu mają dużą wytrzymałość i olbrzymią
powierzchnię właściwą dlatego mogą być stosowane do wzmocnienia innych
materiałów
HOLM
Dość miękki, kowalny, jasnosrebrzysty metal, stabilny w suchym powietrzu w temp.
pokojowej
W podwyższonej temperaturze lub pod wpływem wilgoci szybko się utlenia
4Ho + 3O
2
→ 2Ho
2
O
3
Tlenek holmu zmienia kolor w zależności od typu oświetlenia
Holm ma najwyższą wartość momentu magnetycznego z wszystkich pierwiastków
Jest paramagnetyczny w temperaturze pokojowej, ale ferromagnetyczny w
temperaturze poniżej 19K
Ho
2
O
3
w świetle dziennym
i lampy fluorescencyjnej
holm
ZASTOSOWANIE HOLMU
• Stosowany do wytwarzania najsilniejszych pól magnetycznych
• W kontrolnych prętach do reaktorów jądrowych
• W urządzeniach mikrofalowych i laserowych, stosowanych w medycynie i dentystyce
(bezpieczny dla oczu)
• Czynnik barwiący do cyrkonii i szkieł – wytwarza zabarwienie żółte lub czerwone
ERB
Srebrzystobiały metal kowalny, miękki i dość stabilny w normalnych warunkach
W podwyższonej temp. utlenia się
4Er + 3O
2
→ 2Er
2
O
3
Związki maja zabarwienie różowe
Erb jest ferromagnetyczny poniżej 19K, antyferromagnetyczny pomiędzy 19-80K
oraz paramagnetyczny powyżej 80K
ErCl
3
erb
ZASTOSOWANIE ERBU
• W produkcji filtrów fotograficznych
• Jako dodatki metalurgiczne
• Pręty kontrolne w technice jądrowej – absorpcja neutronów
• Stop z wanadem – poprawia obróbkę i zmniejsza twardość
• Czynnik koloryzujący do szkieł, emalii, cyrkonii – okulary przeciwsłoneczne,
tanie wyroby jubilerskie (różowe zabarwienie)
• Różnorodne zastosowania medyczne i dentystyczne – lasery chirurgiczne,
usuwanie kamienia nazębnego, itp.
szkło kolorowane erbem
TUL
Jest to drugi, po promecie – lantanowiec o najmniejszym rozpowszechnieniu
Błyszczący, srebrzysty metal, stabilny w suchym powietrzu, wrażliwy na wilgoć
4Tm + 3O
2
→ 2Tm
2
O
3
Jest ferromagnetyczny poniżej 32K, antyferromagnetyczny pomiędzy 32 – 56K,
paramagnetyczny powyżej 56K
Ciekły tul jest bardzo lotny
Tul występuje w związkach na +2, +3 i +4 stopniu utlenienia, ale +3 jest najbardziej
powszechny
tul
ZASTOSOWANIE TULU
• Lasery – Ho : Cr : Tm – wysokowydajny laser, szeroko stosowany w technice
wojskowej, medycynie i meteorologii
• Źródło promieniowania X – tul jest bombardowany w reaktorach jądrowych
i tak wytworzony materiał jest użyteczny ok. 1 rok
• W produkcji wysokotemperaturowych nadprzewodników
• W ceramicznych materiałach magnetycznych (kuchenki mikrofalowe)
ITERB
Miękki, kowalny i ciągliwy, jasnosrebrzysty metal
Wolno reaguje z zimna wodą i powoli utlenia się w powietrzu
2Yb + 6H
2
O → 2Yb(OH)
3
Jest paramagnetyczny w temp. powyżej 1K
Topi się w 824
o
C, a wrze w 1 196
o
C dlatego ma najwęższy zakres stanu ciekłego z
wszystkich metali
Ponadto ma znacznie niższą gęstość (6,97 g/cm
3
) niż sąsiadujące z nim pierwiastki
Tm (9,32 g/cm
3
) i Lu (9,84 g/cm
3
) – wypełniona powłoka 4f
14
6s
2
Dzięki temu wykazuje tendencję do tworzenia także związków na +2 stopniu utlenienia
iterb
ZASTOSOWANIE ITERBU
• Źródło promieniowania X
• Domieszki do stali nierdzewnej oraz do niektórych stopów wykorzystywanych
w dentystyce
• Stosowany w detektorach i do monitorowania deformacji gruntów w czasie
trzęsienia ziemi i eksplozji – iterb zwiększa opór elektryczny pod wpływem
wysokich sił (ciśnienia)
• Zegary optyczne na bazie iterbu są bardziej precyzyjne niż zegary atomowe
na bazie cezu
LUTET
Srebrzystobiały metal, w suchym powietrzu odporny na korozję
Najmniejszy spośród wszystkich lantanowców, ale o najwyższej gęstości, twardości
i temp. topnienia
W związkach zawsze na +3 stopniu utlenienia
Związki są bezbarwne
Tlenki, wodorotlenki, fluorki, węglany, fosforany są nierozpuszczalne w wodzie
lutet
ZASTOSOWANIE LUTETU
Ze względu na niewielkie rozpowszechnienie i wysoka cenę lutet nie ma
szerokiego zastosowania
•Katalizatory
– kraking ropy naftowej
– uwodornienie
– polimeryzacja
•Soczewki o wysokim współczynniku załamania
•Produkcja elementów pamięci komputerowej i urządzeń elektronicznych
•
176
Lu – β emiter
•Tantalan lutetu, LnTaO
4
– jedyny znany stabilny materiał (biały) o b. wysokiej
gęstości 9,81 g/cm
3
Tylko tlenek toru wykazuje wyższą gęstość (10 g/cm
3
), ale jest radioaktywny