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稀土氧化物

2017-06-06   

稀土氧化物
稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素氧化物,以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc) 和钇(Y)共17 种元素的氧化物。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用,随着科技的进步和应用技术的不断突破,稀土氧化物的价值将越来越大。

                                                                          
  氧化铷(Rb2O),是铷的氧化物之一,呈黄色,有很强的潮解性。   铷在空气中燃烧时,主要生成的是过氧化铷,只有少量的氧化铷和超氧化铷生成。当金属铷被露置于空气中时,它会很快氧化,失去金属光泽,并产生一系列有颜色的氧化产物。其中生成了铷的低氧化物,例如青铜色的Rb6O和红棕色的Rb9O2。铷最终的氧化产物主要是过氧化铷。
Ln 系稀土元素的原子结构
  稀土元素的原子结构可以用4fx5d16s2 表示,x 从0→14。稀土元素从金属变成离子后,4f 轨道的外侧仍包围着5s25p6的电子云,失去6s2 电子及5d1 或4f 失去一个电子,形成4fx5s25p6的电子结构。在稀土金属中,6s 电子和5d 电子形成导带,4f 电子则在原子中定域,这种4f 电子的定域化和不完全填充都将反映在它们的种种物性之中。   4f 电子位于原子内层轨道,5s25p6 电子云对其有屏蔽作用,4f 轨道伸展的空间很小,所以受结晶场、配位体场等的影响很小;与此相反,其自旋(MS)与轨道(ML)的相互作用都很大,使得f- f 电子轨道L 与自旋S 相互耦合作用,E4f 分裂成许多能级有微小差别的能级亚层,每一个亚层对映一个光谱项2s+1L。   稀土元素化合价有多种价态,并存在变价作用。铈、钐、铕等在一些化合物中,其原子价为3 价、4 价或2 价和3 价共存,而且这种原子价的变化有的极快,有的极慢,十分引人注目。稀土离子电价高,半径大,易受极化,极化强度愈高折射率愈大,在陶瓷颜料中利用稀土离子的高折射率,使装饰画面色泽鲜艳。与普通釉彩颜料相比,加入稀土的颜料色泽加深。   从La 到Lu 的稀土元素都容易失掉2 个6s 电子,1 个5d电子或4f 电子,形成三价正离子(4fx5s25p6),因此稀土元素的氧化物大多是Ln2O3。此外镧系元素的4f0、4f7、4f14(全空、半充满、全充满)电子排列较稳定,一般具有该结构型的离子都是无色的。
  稀土氧化物有多种,如LnO,Ln2O3 和LnO2,其中Ln2O3较常见。随着原子序数的递增,电子被填充在4f 轨道上,其电子结构、离子的价态及三价离子的颜色详见附表1。   稀土离子的4f 亚层被外层(5s2)(5p6)电子壳层所屏蔽,致使4f 亚层受邻近其它离子的势场(结晶场)影响很小,其线状谱线基本保持自由离子的线状光谱特征,这与过渡元素的d- d 跃迁不同,d 亚层处于过渡金属离子的最外层,没有屏蔽层的保护,受配位场或晶体场影响较大,谱线不稳定,容易造成同一元素在不同化合物中的吸收光谱出现差别,导致颜色不稳定。稀土元素的电子能级和谱线比其它元素丰富多样,它们在从紫外光、可见光到红外光区都有吸收或发射现象,是非常好的色谱较广的有色物质。

              以上是稀土氧化物的介绍,更多信息请详见上海有色金属网。