1、湖州師范學院化學系楊金田第第 12 章章鑭系元素和錒系元素鑭系元素和錒系元素第第 12 章章鑭系元素和錒系元素鑭系元素和錒系元素12.1 鑭系與錒系元素概述鑭系與錒系元素概述12.2 鑭系元素鑭系元素 (Lanthanides)12.3 錒系元素錒系元素( Actinides)1掌握鑭系和錒系元素的電子構型與性質的關系；掌握鑭系和錒系元素的電子構型與性質的關系；本章教學要求4一般了解它們的一些重要化合物的性質。一般了解它們的一些重要化合物的性質。3了解鑭系和錒系以及與了解鑭系和錒系以及與d過渡元素在性質上的異同過渡元素在性質上的異同;2掌握鑭系收縮的實質及其對鑭系化合物性質的影響；掌握鑭系收縮

2、的實質及其對鑭系化合物性質的影響；鑭系與鑭系與錒系元素錒系元素12.1 鑭系與錒系元素概述有關有關 f 區元素定義的爭論仍在繼續：區元素定義的爭論仍在繼續： 意見意見1：將鑭系和錒系分別界定為 La 之后的 14 種元素和 Ac 之后的 14 種元素，結果是鑭系不包括 La ，錒系不包括 Ac ；意見意見2：鑭系應包括 La 而錒系應包括 Ac , 各有 15 個元素。都與 f 電子的填充有關。鑭系元素鑭系元素(Ln)：周期表中57號鑭(La)到71號镥(Lu)共15種元素 的統稱。再加上 21 號的 Sc 和 39 號的 Y 統稱為稀土元素，用 RE 表示。 錒系元素錒系元素(An)：周期表

3、中89號錒(Ac)到103號鐒(Lr)共15種元素的統稱.1.鑭系元素價層電子構型與氧化數4f05d16s24f15d16s24f3 6s24f4 6s24f5 6s24f6 6s24f7 6s24f75d16s24f9 6s24f10 6s24f11 6s24f12 6s24f13 6s2 4f145d16s24f145d16s2 元素元素 Ln價電子構型價電子構型 Ln3+價電子構型價電子構型 常見氧化態常見氧化態57La58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm 63Eu 64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb71Lu4f04f14f24f3 4f44f54f64f7 4

4、f8 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13 4f14(3)(3),4(3),4 (3),2(3) (3),2(3),2(3)(3),4 (3),2(3)(3) (3),2(3),2(3)12.1.1 價層電子構型與氧化數價層電子構型與氧化數1)鑭系元素鑭系元素價層電子構型價電子排布通式： 4f 0 -145d0-16s2Hund規則特例： 57La不是不是4f 16s2而是而是4f 05d1 6s2; 58Ce不是不是4f 26s2而是而是4f 15d16s2; 64Gd不是不是4f 86s2而是而是4f 75d16s2。2.） 鑭系元素的氧化數鑭系元素的氧化數 鑭系元素全部形成穩定

5、的 + 3 氧化態，同一周期連續 15 個元素形成同一種特征氧化態的現象在周期表中是絕無僅有的。非特征氧化態與它們的電子組態穩定性有關 。+4+3+2Ba2+Hf4+Dy Ho Er TmLaCePrNd PmSm EuGdTbYbLu La3+(4f 0)、 Gd3+(4f 7) 和 Lu3+(4f 14) 為穩定結構，難以生成 +2 和 +4 氧化態； Ce3+(4f 1) 和 Tb3+(4f 8) 失去1個電子即達穩定結構，易生成 +4 氧化態；Eu3+(4f 6) 和 Yb3+(4f 13) 接受1個電子即達穩定結構，易出現 +2 氧化態 .符號符號價電子構型價電子構型氧化數氧化數符號

6、符號價電子構型價電子構型氧化數氧化數La5d16s2+3Gd4f75d16s2+3Ce4f15d16s2+3、+4Tb4f96s2+3、+4Pr4f36s2+3、+4Dy4f106s2+3、+4Nd4f46s2+3Ho4f116s2+3Pm4f56s2+3Er4f126s2+3Sm4f66s2+2、+3Tm4f136s2+2、+3Eu4f76s2+2、+3Yb4f146s2+2、+3 鑭系元素的電子層結構最外層和次外層基本相同，只是4f上電子數不同，因而性質十分相似。2.） 鑭系元素的氧化數鑭系元素的氧化數2.錒錒系元素價層電子構型與氧化數1)錒系元素錒系元素價層電子構型 通式：5f 0 -1

7、46d0-27s2Ac 錒 6d1 7s2Th 釷 6d2 7s2Pa 鏷(pu) 5f2 6d1 7s2U 鈾 5f3 6d1 7s2Np 镎 5f4 6d1 7s2Pu 钚(bu) 5f6 6d0 7s2Am 镅 5f7 6d0 7s2Cm 鋦 5f7 6d1 7s2Bk 锫(pei) 5f9 6d0 7s2Cf 锎 5d10 6d0 7s2Es 锿(ai) 5f11 6d0 7s2Fm 鐨 5d12 6d0 7s2Md 鍆 5f13 6d0 7s2No 锘(nuo) 5f14 6d0 7s2Lr 鐒 5f14 6d1 7s2超鈾元素超鈾元素(1940-1962(1940-1962年人工合

8、成年人工合成) ) 價電子層構型特點：價電子層構型特點： 錒系元素的價電子構型具有錒系元素的價電子構型具有 5fn 6d1 7s2 和和 5fn 6d0 7s2 兩種結構，兩種結構，與鑭系元素相似（與鑭系元素相似（4fn 5d1 6s2 和和 4fn 5d0 6s2）。）。 由于錒系元素的由于錒系元素的 5f 軌道與軌道與 6d 的能級差相對較小，使錒系镎的能級差相對較小，使錒系镎之前的元素有保持之前的元素有保持 d 電子的傾向。電子的傾向。Ac 錒錒 6d1 7s2Th 釷釷 6d2 7s2Pa 鏷鏷(pu) 5f2 6d1 7s2U 鈾鈾 5f3 6d1 7s2Np 镎镎 5f4 6d1

9、7s2Pu 钚钚(bu) 5f6 6d0 7s2La 鑭鑭 4f0 5d1 6s2Ce 鈰鈰 4f1 5d1 6s2Pr 鐠鐠 4f3 5d0 6s2Nd 釹釹 4f4 5d0 6s2Pm 钷钷(po) 4f5 5d0 6s2 Sm 釤釤 4f6 5d0 6s2420KLn2O3或LnOxOHHBCNSOX22222酸沸點Ln2S3，LnS，LnS21300KLnN高溫LnCx（x=0.5，1，1.5，2）高溫LnB4，LnB6500KLnH4，LnH3Ln3+ + H2蒸氣Ln2O3H212.1.3 金屬活潑性金屬活潑性鑭系金屬燃點低，用于制造民用打火石和軍用發火合金。鑭系金屬及其合金具有吸

10、收大量氣體的能力，用作電子工業中的吸氣材料。12.1.3 金屬活潑性金屬活潑性2.錒錒系金屬的活潑性 銀白色金屬，都有放射性銀白色金屬，都有放射性 ，在暗處遇熒光物質能，在暗處遇熒光物質能發光；發光； 熔點比鑭系金屬高，密度比鑭系金屬大；熔點比鑭系金屬高，密度比鑭系金屬大；常溫下能與酸、沸水和水蒸氣反應，但不與堿反應；常溫下能與酸、沸水和水蒸氣反應，但不與堿反應；可與大多數非金屬反應；可與大多數非金屬反應；金屬性較強，具有較強的還原性。金屬性較強，具有較強的還原性。Ln3+ 離子在晶體或水溶液中的顏色離子在晶體或水溶液中的顏色原子序 離子 4f電子數 顏色 顏色 4f電子數 離子 原子序 57

11、58596061626364La3+Ce3+Pr3+Nd3+Pm3+Sm3+Eu3+Gd3+01234567無無無無黃綠黃綠紅紫紅紫粉紅粉紅淡黃淡黃淺粉紅淺粉紅無無無無無無淡綠淡綠淡紅淡紅淡黃淡黃淺黃綠淺黃綠淺粉紅淺粉紅無無1413121110987Lu3+Yb3+Tm3+Er3+Ho3+Dy3+Tb3+Gd3+7170696867666564離子的顏色與 f-f 躍遷有關La3+(4f 0) 和 Lu3+(4f 14) 離子不可能發生 f f 躍遷而無色；穩定組態的 Gd3+(4f 7) 和接近穩定組態Ce3+(4f 1) 、Eu3+(4f 6) 、 Tb3+(4f 8) 和 Yb3+(4f

12、 13) 的吸收峰在紫外或紅外區，故顯無色或淺色。12.1.4 離子的顏色離子的顏色（1） Ln 在地殼中的豐度 E(ppm)呈奇偶變化(服從Odd0-Harkins規則)42104521314138.74.74.92.21.82.30.40.6LaLu頁巖中鑭系元素的原子豐度731185777670.21111.5LaLu稀土礦中鑭系元 素的原子豐度 12.2.1 鑭系元素的分布鑭系元素的分布12.2 鑭系元素鑭系元素(Lanthanides)12.2.1 鑭系元素的分布鑭系元素的分布 （2）我國稀土儲量居世界首位，共約）我國稀土儲量居世界首位，共約3700萬噸，約萬噸，約占世界總量占世界總

13、量80%。三大產地：包頭、四川冕寧和江西。 儲量大儲量大 ； 品種全；品種全； 品位高；品位高； 多種金屬礦伴生；多種金屬礦伴生； 綜合利用價值高綜合利用價值高 五大五大特點特點名稱主要化學組成說明獨居石(Ln,Th)PO4Ln主要代表La、Ce等輕稀土元素氟碳鈰鑭礦LnCO3FLn主要代表La、Ce等輕稀土元素磷釔礦YPO4除YPO4外，還含有重鑭系元素磷酸鹽代表性礦物代表性礦物12.2.1 鑭系元素的分布鑭系元素的分布除除Pm外，鑭系元外，鑭系元素均存在于自然界！素均存在于自然界！獨居石獨居石磷釔礦磷釔礦黑稀金礦黑稀金礦氟碳鈰鑭礦氟碳鈰鑭礦硅鈹釔礦硅鈹釔礦輕稀土組輕稀土組 重稀土組重稀土組

14、輕稀土組輕稀土組 中稀土組中稀土組 重稀土重稀土組57La58Ce59Pr60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho68Er69Tm70Yb71Lu 鑭鑭 鈰鈰 鐠鐠 釹釹 钷钷 釤釤 銪銪 釓釓 鋱鋱 鏑鏑 鈥鈥 鉺鉺 銩銩 鐿鐿 镥镥釓釓 鋱鋱 鏑鏑 鈥鈥 鉺鉺 銩銩 鐿鐿 镥镥57La58Ce59Pr60Nd鑭 鈰 鐠 釹钷 釤 銪 釓61Pm 62Sm 63Eu 64Gd64Gd 65Tb 66Dy 67Ho68Er69Tm70Yb71Lu根據原子的電子層構型、原子量大小分為輕稀土和重稀土2組。（3 3） 鑭系元素的分組鑭系元素的分組根據硫酸鹽溶液與

15、Na2SO4等生成的硫酸復鹽的水溶性分為4組。(1)分離方法的原理和特點12.2.2 鑭系元素的提取鑭系元素的提取方法基本原理優點缺點化學分離法分級結晶法溶解度不同原理、設備簡單操作復雜，分離效果差分步沉淀法溶度積不同原理、設備簡單氧化還原法價態穩定性不同原理、設備簡單，效果滿意沒有非3價穩定態離子交換法與樹脂吸附能力不同分離效果很好，產品純度高周期長，成本高溶劑萃取法在有機相和水相中分配比不同分離效果良好，產品純度滿足要求某些試劑有毒(2)分離方法舉例-離子交換分離法12.2.2 鑭系元素的提取鑭系元素的提取原 理: 以被分離物種在離子交換樹脂表面與水溶液之間的平衡為基礎，離子交換樹脂的極性

16、基團能與溶液中的離子起交換作用。強酸型陽離子交換樹脂(RSO3H)弱酸型陽離子交換樹脂(RCOOH)強堿型陰離子交換樹脂(RNX3)弱堿型陰離子交換樹脂(RNH2)陽離子型陰離子型陰離子交換樹脂 轉化強酸性陽離子交換樹脂（以 NH4Cl 溶液） R-SO3H + NH4+ + H2O RSO3NH4 + H3O+ 吸附: Ln3+ (aq)+3NH4+(res) = Ln3+(res)+3NH4+ (aq) 步 驟: 淋洗: Ln3+ (res) + 3RCOO- + 3 NH4+(aq) 3 NH4+(res) + Ln(RCOO)3(aq) 以以2羥基異丁酸銨為淋洗劑時重鑭系元素的流出順序

17、羥基異丁酸銨為淋洗劑時重鑭系元素的流出順序 可見，半徑越小的 Ln3+ 離子與配位陰離子形成的螯合物越穩定，轉入水溶液的趨勢越大。淋洗中交替發生著無數次吸附與解吸附過程，導致小半徑的 Ln3+ 離子先于大半徑 的 Ln3+ 離子出現在流出液中。12.2.3 鑭系元素的重要化合物鑭系元素的重要化合物1. 氧化態為+3的化合物制備 Ln3+ (aq) + NH3 H2O (或 NaOH) Ln (OH)3Ln2O3 Pr2O3 Nb2O3 Er2O3 CeO2白色 深藍 淺藍 粉紅 淡黃 Pr6O11(4 PrO2 Pr2O3 ), Tb4O7(2TbO7 Tb2O3)棕黑 暗棕 Ln (OH)3

18、 Ln2(C2O4)3 Ln2(CO3)3 Ln (NO3)3D 性質 氧化物屬堿性氧化物，不溶于堿而溶于酸；高溫灼燒過的CeO2難溶于強酸，需要加入還原劑如以助溶； 氧化物是一種鹽轉化為另一種鹽的重要中間體； 許多氧化物有重要的用途： Ln2O3 用于制造光學玻璃，如 CeO2 是拋光粉， Eu2O3 可用于制造彩色熒光粉等。1)氧化物和氫氧化物:白白淺綠紫紅黃白白白黃黃淺紅綠白白白Ln(OH)3 的溶度積和開始沉淀的 pHLa(OH)3Ce(OH)3 Pr(OH)3 Nd(OH)3 Sm(OH)3 Eu(OH)3 Gd(OH)3 Tb(OH)3 Dy(OH)3Ho(OH)3 Er(OH)3

19、Tm(OH)3 Yb(OH)3 Lu(OH)3 Y(OH)3 開始沉淀的 pH 硝酸鹽 氯化物 硫酸鹽Ln (OH)3 顏色spK7.827.607.357.316.926.916.846.766.406.306.306.958.037. 417.057.026.836.787.417.357.176.956.706.686.756.506.216.186.186.831.0 10-19 1.5 10-20 2.7 10-22 1.9 10-21 6.8 10-22 3.4 10-22 2.1 10-22 2.0 10-22 1.4 10-22 5.0 10-231.3 10-23 3.3 1

20、0-242.9 10-242.5 10-24 氫氧化物的堿性從上至下依次降低，這是因為 Ln3+ 的離子勢 Z/r 隨原子序數的增大而增大有關。Ln () 的重要鹽類化合物 可溶鹽：LnCl3 nH2O, Ln(NO3 ) H2O, Ln2 (SO4)3 難溶鹽：Ln2 (C2O4)3，Ln2 (CO3)3，LnF3, LnPO4 Ln2 O3 (或 Pr6O11, Tb4 O7) +相應的酸 (體積比1:1) 慢慢加入到酸中至生成相應鹽的水合物 鑭系鹽的水合數是不同的，硝酸鹽最高為 6，硫酸鹽為 8，鹵化物則不同：LnX3 La Ce Pr Nd Pm Sa Eu Gd Tb Dy Ho E

21、r Tm Yb LuLnCl3 6 7LnBr3 6 7 LnI3 8 9 鹵化物、硫酸鹽、草酸鹽: 無水鹽的制備無水鹽的制備 鑭系無水鹽的制備比較麻煩，因為直接加熱會發生部分水解： LnCl3 nH2O LnOCl+2HCl + (n-1) H2O 因此，通常要在氯化氫氣流中或氯化銨存在下或真空脫水的方法制備. 氯化銨存在下會抑制 LnOCl 的生成： LnOCl + NH4Cl LnCl3 + H2O + 2 NH3 LnCl3nH2OHClHCl,H2O鑭系元素硫酸鹽與堿金屬硫酸鹽反應生成硫酸復鹽：X Ln2(SO4)3 + y M2SO4 + z H2O X Ln2(SO4)3 y M

22、2SO4 z H2O此反應在稀土元素的分離工藝中十分有用，無論是自身之間的分離，還是稀土元素與非稀土元素（如 大量 Fe3+）分離。 Ce () 和 Eu() 的化合物 Ce () ，V70. 1)/CeCe(34E 鈰量法優點：Ce(SO4)2 2(NH4)2 SO4 2H2O易制、易提純、可直接配用，可在 HCl 介質中滴定(KMnO4法不行），無副作用.33H24FeCeFeCe Eu () ，V351. 0)/EuEu(23EEu(OH)2 沉淀的 pH 較 Ln(OH)3 高得多, 往分離后溶液中加入BaCl2 和 Na2SO4，可使 EuSO4 和 BaSO4 共沉, 用稀 HNO

23、3 洗, 使 Eu2+Eu3+(aq). Eu2+在空氣中不穩定.2 Eu3+ (aq) + Zn(s) Eu2+ (aq) + Zn2+ (aq) 堿度法 (alkalinity method) 4 Ce(NO)3 + O2 + 2 H2O 4 Ce (OH)4 pH=0.71.02. 氧化態為+IV和+II的化合物（1） 磁性材料磁性材料 永磁材料：在某一特定空間產生一個恒定磁場，維持此磁場并不需要任何外部能源。 如圖中的磁體能吸起自重的 800倍。 磁光材料：在紫外到紅外波段， 具有磁光效應的光信息功能。如磁光光盤等。 超磁致伸縮材料：稀土鐵汞化 合物，具有比鐵、鎳等大得多的磁 場伸縮值

24、，可做聲納系統、驅動器 等.12.2.4 鑭系元素的應用鑭系元素的應用（2）發光、激光材料）發光、激光材料：因因 f-f、f-d 躍遷而使發出的光能量差大、波長短而成躍遷而使發出的光能量差大、波長短而成 為發光寶庫為發光寶庫.（3）玻璃陶瓷材料玻璃陶瓷材料：光學玻璃、光纖光學玻璃、光纖 氧化鈰在電子陶瓷中的應用氧化鈰在電子陶瓷中的應用稀 土 用 途 功 能 材 料 陶瓷電容器 轉換劑 (BaCe)TiO3 半導體電容器 低阻抗化 (SrCe)TiO3 鈰 PTC熱敏電阻 半導體化 (BaCe)TiO3 非線性電阻 半導體化 (SrCe)TiO3 陶瓷振子 微粒子化 (PbCe)TiO3 用于玻

25、璃著色、玻璃脫色和制備特種玻璃。如釹(粉紅并帶紫色)、鐠玻璃為綠色(制造濾光片)等；CeO2可將玻璃中呈黃綠色的Fe2氧化為Fe3而脫色，避免了過去使用As2O3的毒性；鈰玻璃(防輻射玻璃)、鑭玻璃(光學玻璃)等。Y、Eu是紅色熒光粉的主要原料，廣泛應用于彩色電視機、計算機及各種顯示器。目前，我國年產彩電紅粉300 400噸，計算機顯示器紅粉50 100噸，以滿足國產3 500萬支彩顯管和近百萬只顯示器的需求。 稀土離子是固體激光材料和無機液體激光材料的最主要的激活劑，其中以摻Nd3+的激光材料最多。除釔鋁石榴石(YAG)、鋁酸釔(YAP)玻璃等基質外，高稀土濃度激光材料可稱為特殊應用的材料。

26、 （4）貯氫、發熱材料貯氫、發熱材料LaNi5 3 H2 LaNi5H6微熱（2-3） 105 Pa貯氫合金的多種功能氫氫 + 合金合金 氫化物氫化物放熱放熱吸熱吸熱壓力壓力機械能機械能化學能化學能熱能熱能電能電能熱泵熱泵充電電池充電電池（鎳氫電池）（鎳氫電池）氫的貯存、運輸氫的貯存、運輸氫的分解、提純氫的分解、提純催化劑催化劑傳感器、控制器傳感器、控制器LaNi5被稱為氫海綿超導體的排斥磁場效應 超導材料在臨界溫度 Tc 以下電阻為零，具有非斥磁場效應. 人們渴望制備超導電纜，減少或避免能量損失。 往鑄鐵、鋼、有色金屬中摻入稀有稀有金屬，可 改變金屬材料的結構與性 能。YBaCuYBa2Cu

27、3O7 的結構相當于失去部分O 的鈣鈦礦（5）超導材料超導材料 1987年，中科院趙忠賢和美國Houston大學朱經武等獨立發現 YBa2Cu3O7 的超導體，Tc 達95 K 。 石油裂化、汽車 尾汽凈化、合成橡膠和石油化工等.（7 7）農業中的應用）農業中的應用汽車尾氣處理器：里面的催化劑是稀土化合物（6）在催化中的應用）在催化中的應用用作石油裂化工業中的稀土分子篩裂化催化劑，具有活性高、選擇性好、汽油的生產率高等特點。稀土屬低毒物質，對人畜無害，對環境無污染；稀土作為植物的生長、生理調節劑，對農作物具有增產、改善品質和抗逆性三大特征； 合理使用稀土，可使農作物增強抗旱、抗澇和抗倒伏能力。

28、 當前，我國年消費稀土約1 1001 200噸，農田施用稀土面積達5 0007 000萬畝/年，增產糧、棉、豆、油、糖等68億公斤，直接經濟效益1015億元。 （8 8）醫藥中的應用）醫藥中的應用 抗凝血：RE 對 Ca2+ 具有拮抗作用 燒傷藥物 抗炎、殺菌 抗動脈硬化作用 抗腫瘤 降血糖（9）織物）織物纖維染色纖維染色皮革鞣制和染色鍍鉻技術塑料助劑稀土制劑對皮膚病的療效病 例 例數/人 痊愈/人 有效/人 無效/人 有效率/% 膿 皰 瘡 96 46 35 15 84.4蟲 咬 皮 炎 44 21 17 6 86.4 多發性癤瘡 34 17 12 5 85.3總 計 174 84 64 2

29、6 85.1 RE常用于腦損傷和大腦梗塞等方面的診斷以及腎、脾、心肌缺血、損傷、腎盂造影等方面。12.3 錒錒系元素系元素(Actinides)錒系元素又稱5f 過渡系或第二內過渡系元素，都是具有放射性的元素。錒系元素中只有Th和U存在自然界的礦物中，其中最重要的U礦是瀝青U礦。放射性元素與核能工業密切相關，可用作核反應堆燃料。并在空間技術、氣象學、生物學、醫學等也有重要作用。錒系金屬具有銀白色光澤，在暗處遇到熒光物質能發光。與鑭系金屬相比，錒系金屬具有較高的熔點和密度。錒系金屬化學性質相似，金屬性較強，僅次于堿金屬和堿土金屬。12.3.1釷及其化合物釷及其化合物1.金屬釷 錒系元素中，以釷和

30、鈾及其化合物最常見；其它元素研究甚少。錒系元素中，以釷和鈾及其化合物最常見；其它元素研究甚少。存在 Th（釷）是天然放射性元素，在自然界中主要存在于獨居石和釷石中。 釷石ThSiO4為四方晶系，晶形酷似鋯石，呈四方雙錐狀或短柱狀，集合體呈粒狀、致密塊狀；黑色、褐色、黃色、橘黃色、橙色，半透明，玻璃光澤、斷口油脂光澤。 釷石主要產于偉晶巖中或以副礦物產于花崗巖和正長巖中，也常見于與堿性巖有關的碳酸巖中，是提取釷的主要原料。獨居石 在從獨居石中提取稀土元素時，可分離出Th(OH)4；將提純后的Th(OH)4 通過煅燒可得到ThO2，再用金屬鈣在 1200K、氬氣氛中進行熱還原，即可得到金屬釷。制備

31、制備Th(OH)4 ThO2 + H2O煅燒ThO2 + 2Ca Th + 2CaO1200KAr 要制備較純的金屬釷，可先將 ThO2 氟化，再采用電解熔鹽法制備。ThO2 + 4HF ThF4 + 2H2O金屬釷的主要性質 釷Th銀白色，在1400以下為立方面心，1400時為立方體心；質地較軟；放射性半衰期約為1.41010 年。 釷的化學性質比較活潑，長期暴露在大氣中漸變為灰色；不溶于稀酸和氫氟酸，但溶于發煙鹽酸、硫酸和王水中；硝酸能使釷純化，苛性堿對它無作用。高溫時可與鹵素、硫、氮、碳、氫等直接發生反應，生成相應的化合物。 釷是高毒性元素，經中子轟擊，可得鈾233，是潛在的核燃料。 氧

32、化釷（ThO2）為白色固體粉末，與硼砂共熔，可得晶體狀態的ThO2 。經過強熱灼燒過的ThO2 ，幾乎不溶于酸。過去氧化釷主要用作煤氣燈的紗罩。 ThO2可由釷粉末在O2中燃燒制得，也可由氫氧化釷、硝酸釷或草酸釷加熱分解制得。氧化釷氧化釷Tu + O2 ThO2 ThO2是制備金屬釷的材料，可用作由水煤氣合成汽油時的催化劑；在鎢絲制造中添加約1%的TuO2 ，可增強抗震強度。2.釷的化合物氫氧化釷氫氧化釷 氫氧化釷Th(OH)4白色固體粉末，不溶于水、堿和氫氟酸，溶于無機酸。 Th(OH)4可由釷鹽與燒堿或濃氨水作用制得，也可由硝酸釷溶液與草酸反應生成草酸釷沉淀，再與NaOH反應制得。Th4+

33、 + 4OH- Th(OH)4（膠體）Th4+ + 2C2O42- Th(C2O4)2（白色）Th(OH)4 + 2Na2C2O44NaOH Th(OH)4是制備ThO2的原料，可從提取稀土元素時得到，是制備各種釷鹽的主要原料。硝酸釷硝酸釷 硝酸釷Th(NO3)44H2O 為無色或白色六角板狀結晶，強氧化性，與有機物摩擦或撞擊能引起燃燒或爆炸；有吸濕性，易溶于水和有機溶劑，水溶液呈酸性；無水硝酸釷在 500分解為ThO2 。 硝酸釷大量用于生產汽燈紗罩（需加有1%的鈰鹽），是制備釷化合物的原料；也用于電真空、合成化學、耐火材料等方面。汽燈紗罩Th(NO3)4 ThO2 + 3O2+ 4NOTh

34、(NO3)44H2O 已知的鈾礦物有170多種，但具有工業開采價值的鈾礦只有20 30種，其中最重要的是瀝青鈾礦，主成分為二氧化鈾（U02。呈瀝青黑色，條痕黑色，樹脂光澤或半金屬光澤。硬度3 5，比重6.5 8.5。具強放射性，是提取鈾的最主要原料。 鈾資源主要分布在美國、加拿大、南非、西南非、澳大利亞等國家和地區，我國鈾礦資源也十分豐富。12.3.2鈾及其重要化合物鈾及其重要化合物1.1. 鈾礦鈾礦制備制備 因鈾礦石的品位很低(約1/1000)，而用作核燃料的最終產品的純度又要求很高(U99.9)，使鈾的冶煉不象普通金屬那樣簡單。其大體步驟如下：鈾礦濃縮重鈾酸銨含鈾6070硝化硝酸鈾酰萃取磷酸三丁酯純化硝酸脫硝UO3加熱還原UO2氟化HFUF4金屬熱還原Ca或Mg產品（金屬鈾）煅燒 鈾U銀白色放射性金屬，是自然界找到的最重的物質(= 19.07g/cm3)之一，具有延展性，正交晶系，在接近0K時有超導性。 U的化學性質比較活潑，能和所有的非金屬作用，能與多種金屬形成合金；在空氣中易氧化，生成一層發暗的氧化膜，能與酸作用。 U是重要的核能源燃料。是重要的核能源燃料。 2.金屬鈾泰山核電站3.鈾的化合物鈾的化合物 硝酸鈾酰UO2(NO3