Свойства соединений церия в различных степенях окисления

Свойства соединений церия Се(+3).

Ce(N03)3+3NaOH -> Ce(OH)3+3NaN03;

Се(ОН)3+ЗНС1 -> CеCl3+3H2O;

Ce(OH)3 + NaOH не идет

2Ce(N03)3 + 3(NH4)C204 -> Ce2(C204)3(бел)+6NH4N03;

2Ce(N03)3 + 3Na2C03 -> Ce2(C204)3(бел)+6NaN03;

Ce(N03)3 + 3NaF -> CeF3(бел)+3NaN03;

Ce(N03)3 + Na3P04 -> CePO(бел )+ 3NaN03;

NaBiO3 + 6HN03+2Ce(N03)3->2Ce(N03)4(желт)+ B(N03)3 + NaN03 +3 H20

B(+5) +2e -> B (+3) окислитель Еок=1.86 В

Ce(+3) -e -> Ce (+4) восстановитель Евос=161 В

Е =Еок - Евос = 0,25 В.

Св-ва соединений церия Се(+4).

Ce(S04)2(желтый р-р)+ 4NaOH -> Ce(OH)4 + 2Na2S04:

Се(ОН)4 + NаОН не идет (водный р-р)

Ce(OH)4 + 2NaON -> Na2CeO3 + 3H20;

Ce(OH)4 + 2H2SO4 -> Ce(SO4)2 + 4H2O;

2Ce(OH)4 + 8HCl -> 2CeCl3 + Cl2 + 8H2O

Ce(+4) +e ->Ce(+3) окислитель Eок=1.61 В

2CI(-1) -2e -> Cl2(0) восстановитель Eвост=1.36 В:

2Ce(SO4)2 + KI ->(pH <7) -> I2 + K2SO4 + Ce2(SO4)3

Ce(+4) +e ->Ce(+3) окислитель Eок=1.61 В

2I (-1) -2e -> l2 восстановитель Eвост=-0.54;

2Се(SO4)2 + Н2O2 -> Се2(SO4)3 + O2 + Н2SO4

Ce(+4) +e ->Ce(+3) окислитель Eок=1.61 В

2O(-1) -2е -> O2 (0) восстановитель Eвост=1.23 В.

Качественные реакции на ионы церия.

Се(NО3)3 + ЗNН4OН -> Се(ОН)3 + ЗNН4NО3;

2Се(ОН)3 + Н2O2 -> Се(ОН)4;

Се(ОН)4 + Н202 -> Се(ОН)3(ООН) + Н2O.

Свойства европия.

Электронное строение.

Еu [ ] 4f 6 [ ] 5d 1 6s 2 +3. Аналог R(+3) РЗ (4f), некоторых 3d (Sc, La, Y, Ac).

Eu [ ] 4f 7 [ ] 5d 0 6s 2 +2. (Ca, B). EuSO4.

Окислительно-восстановительные свойства.

Eu ( +2) Eu (+3)

Eu2(S04)3 +Zn -> (pH < 7) -> 2EuS04 + ZnS04.

Отделение Eu от других редкоземельных элементов связано с его способностью образовывать

труднорастворимый сульфат в двухвалентном состоянии: R2(S04)3 — раствор.

Кислотно-основные свойства европия.

Еu(ОН)3 + ЗНСl -> ЕuСl3 + ЗН2O

Eu + 2Н2O -> Еu(ОН)2 + Н2.

Eu(OH)2+H2SO4 -> EuSO4 + Н2O

Еu(ОН)(3/2) + NaOH - не идет.

СеС + Н20 -> Се(ОН)4 + СН4.

СеС2 + Н20 -> Се(ОН)4 + C2H4.

EuC2 + Н20 -> Се(ОН)2 + Eu2C2.

СаС2 + Н20 -> Са(ОН)2 + С2Н2.

Билет №18. Свойства 5f- элементов (актиноиды). Особенности электронного строения. Сопоставление свойств лантаноидов и актиноидов в реакциях комплексообразования. Свойства тория, урана и их соединений. Свойства химических соединений актиноидов в различных степенях окисления.

Актиноиды

Особенности.

Электронное строение: Э [ ] 5f ^(1-14) [ ] 6d^17s^2

Наиболее тяжелые элементы следуют за актинием.

Все элементы претерпевают радиоактивный распад.

Е (5f)~ E(6d), близко к ядру => степени окисления [+3, +7].

Th (+4), Pa (+5), U (+6), Np (+6), Pu (+7), Am (+6), Cm (+4).

Актиноидное сжатие.

Свойства тория.

Th [ ] 5f1 [ ] 6d1 7s2, +3, аналог R

Th [ ] 5f0 [ ] 6d2 7s2 +4, аналог 4d: Zr, Hf.

Th + O2 -> ThO2. Взрыв.

Получение: Тh3(РO4)4 + 12NaOH -> (t) -> 3Th(OH)4 + 4Na3РO4.

Свойства соединений тория Th^(+4).

Th(N03)4 + 4NaOH -> Th(OH)4| + 4NaN03.

Th(OH)4 + NaOH не идет.

Th(OH)4 + 4HCI -> ThCl4 + 4H20.

Тh(NО3)4 + 2Na2C03 + H2O -> ТhОСО3 + 4NANO3 + Н2О + CO2.

ThOCO3 + 3Na2C03 + H2O -> Na4[Тh(СО3)4] + 2NaOH. Kч=8.

Th(N03)4 + 2(NH4)C2O4 -> Th(C204)2 + 4NH4NO3.

Th(C204)2 + 2(NH4)C204-> (NH4)4[Th(C204)4] K4=8.

ThF4 + 4Na2C03 -> Na4[Th(CO3)4] + 4NaF.

Th(N03)4 + K4[Fe(CN)6] -> Th[Fe(CN)6] + 4KN03.

Th[Fe(CN)6] + 4Na2C03 -> Na4[Th(C03)4] + Na4[Fe(CN)6].

Качественные реакции на Th^(+4)

Th(N03)4 + HCI + "торон" -> соединение малинового цвета.

H2O + HCI + "торон"—> соединение оранжевого цвета.

Отделение тория.

От Ce^(3+) and R^(3+)

Кислотно-основное:

R(ОН)3 + ЗНСl -> (рН = 6,5) -> RCl3 + 3H2O.

Th(OH)4 + 4НСl -> (рН = 3) -> ThCl4 + 4H2O.

2Се(ОН)3 + 8НСl -> (рН = 1) -> 2СеСl3 + Cl2 + H2O.

Комплексообразование (Th^(+4) — мощный комплексообразователь):

ThCl4 + (NH4)2C2O4 -> (NH4)4[Th(C204)4] + 4NH4Cl

RСl3 + 3{NH4)2C204 -> R2(C204)3 + 3NH4CI.

От (UO2)^(+2), Th^(+4)

На образоваии труднорастворимых фторидов.

ThCl4 + 4KF -> ThF4 + 4KCI.

UO2Cl2 + 2KF -> UO2F2 (раствор) + 2KCI.

На комплексообразовании:

ThCl4 + 4(NH4)2C2O4 -> (NH4)4[Th(C2O4)4]^(4-) + 4NH4CI.

2RCI3 + Na2C2O4 -> R2(С2О4) + NaCI.

От U^(+6)

ThCl4 + 4KF -> ThF4 + 4KCI.

UO2Cl2 + 2KF -> UO2F2 (раствор) + 2KCI.

Получение тория.

Th(C2O4)2 -> (t) -> ThO2 + 2CO + 2CO2.

Металлотермия: Th02 + Ca -> (t) -> Th3 + CaO. Без воды. Иначе взрыв.

Электролиз расплава: K2[ThFe6](KCI, NaCI) -> Th3 (порошкообразный) + Cl2.

Иодидное рафинирование (газотранспортные реакции):

ThI4 (Дельта, ну треугольничик такой)Th + 2I2. Th02/Th3N4/ThC+l2 не идёт.

1 зона: Th + I2 -> (t) -> Thl4 (газ) -> во вторую зону.

2 зона: Thl4 -> (t) -> Th (чистый) + 2I2.

Свойства урана.

U [ ] 5f 3 6d 1 7s 2 +3 (малоустойчив, аналог R^(+3))

U [ ] 5f 2 6d 2 7s 2 +4 (уст, аналог Th, Ti, Zr. Hf)

U [ ] 5f 1 6d 3 7s 2 +5 (неустойчив)

U [ ] 5f 0 6d 4 7s 2 +6, (аналог Cr(+6), Mo(+6), W(+6) [S(+6)].

Свойства металлического урана.

Активен (Фи)(U(+4)/U) = - 1,2 V.

a — распад, t полураспада = 4*10^(9), tплавления = 1100c.

U + O2 -> UO2; 2U +3O2 -> 2UO2; 3U + O2 -> U3O8 - защитная плёнка.

2U + N2 -> 2UN; U+2C -> UC2; U + 3CI -> UCl6; U + 3F2 -> UF6. UCl6 и UF6 —летучие газообразные.

Химические свойства урана.

U^(+3) (аналог R^(+3)) U^(+4) (аналог Th^(+4)).

Свойства U(+6).

U(+6) амфотерен и в растворе не присутствует никогда. Пример амфотерности:

5U(S04)2 + 2КМn04 + 2H20 -> (рН < 7) -» 5UO2SO4 + 2МnSO4 + K2S04 + 2Н2S04.

2U(S04)2 + Zn (восст) -> U2(SO4)3 + ZnS04

Качественная реакция на U(+4).

U(SO4)2 + KF -> UF4 + K2SO4

U(SO4)2 + К4[Fe(СN)6] -> U[Fe(CN)6].

Гидролиз солей U(+6).

U + Н2O (Дельта) U(ОН)4^(+2) +4Н+, рН < 7.

UO2(ОН2) (основание) (Дельта)H2UO4 (кислота).

U(+6) амфотерен. Примеры:

Взаимодействие с кислотами: UO2(OH)2 + H2MeO4 -> UO2MeO4 + H2O.

Взаимодействие с основаниями: 2UO2(OH)2 + 2NaOH -> Na2U2O7 + 2H2O.

Растворимость.

Растворимы: UO2SO4,UO2Cl2,UO2(NО3)2.

Нерастворимы: UO2(OH)2, MeU2O7, UO2HPO4.

Качественная реакция на U(+4)

U(SO4)2 + KF -> UF4 + К2SO4

UO2SO4 + K4[Fe(CN)6] -> (UO2)[Fe(CN)6] (тёмно-коричневый)+ 2K2SO4.

(UO2)2[Fe(CN)] + 6NaOH -> Na2U2O7 + Na4[Fe(CN)6].

Качественные реакция на ион диоксоурана UO2(+2) .

2UO2(NO3)2+ K4[Fe(CN)6] -> (UO2)2[Fe(CN)6](кор) + 4КNО3

(UO2)2[Fe(CN)6] + 6Nа(ОН)(изб) -> Nа2U2O7(жёлт) + Na4[Fe(CN)6] + 3H2O.

Комплексообразование.

Na2U2O + 6NаСО3 + 3H20 -> 2Na4[UO2(CO3)3].

UO2SO4 (окислитель) + Zn + 2Н2SO4 -> U(SO4)2 + ZnSO4 + 2H2O.

Очистка урана.

(примеси — Ra) U3O8 + MnO2 + 4H2SO -> 3UO3SO4 (раствор + примеси) + МnSO4 + 4Н2O.

1) Ra + Н2SO4 -> RaSO4 + 2Н+. Очистка от активных примесей.

2) UO2SO4 + ЗNа2СО3 -> Na4[UO2(CO3)3] + Na2SO4. Карбонатная очистка.

Очистка урана от тория:

1 ст). Сорбция на твёрдом катиониде.

Th^(+4) + 4RНS03 -> Th(RSO3)3 + 4Н+

UO2 + 2RHS03 -> UO2(РSO3)2 + 2H+

2 ст) Десорбция. В качестве десорбента используют раствор кислоты НСl разной концентрации, который

подбирается так, чтобы десорбция катионов происходила сепективно (только по одному катиону).

Получение урана.

Na4[UO2(СО3)3] + ЗН2SO4 -> UO2SO4 + 3U2CO3 + 2Na2SO4

Осаждение) UO2SO4 + 2NaOH (мало) -> UO2(OH)2 + 2Na2SO4

Термическое разложение) UO2(OH)2 -> (t) -> UО3 + Н2O#

Восстановление) UО3 + Н2 -> UO2 + Н2O

Синтез фторида) UO2 + HF-> (t = 6ООс) -> UF4 + 2H2O

Металлотермия) UF4 + Са -> (t > Тпл) -> U(плавл) + CaF2.

Свойства соединений урана U^(+6).

UO2(NO3)2+2NaOH(мало) -> UO2(OH)2 + 2NaNO3.

UO2(OH)2 + 2NaOH(изб) -> Na2U2O7 + 3H2O.

Na2U2O7 + 6Na2CO3 + 3H2O -> 2Na4[UO2(CO3)3] + 6NaOH. КЧ=6;

UO2SO4 + Zn + 2H2SO4 -> U(SO4)2 + ZnO4 + 2H2O

UO2SO4 + NaF <--> UO2F2 + Na2SO4.

U(SO4)2+4NaF -> UF4 + 2Na2SO4.

2UO2SO4 + K4[Fe(CN)6] -> (UO2)2[Fe(CN)6] + 2K2SO4.

U(SO4)2+K4[Fe(CN)6] -> U[Fe(CN)6] + 2K2SO4.

Билет №19. Методы разделения элементов. Краткая характеристика методов осаждения, экстракции, ионного обмена. Применение транспортных химических реакций для получения металлов высокой степени чистоты.

Разделит. система:

(В1+В2) --->(P)---> (B1) + (B2)

P – t,p,реагенты.

Главной особенностью подавл. большинства хим. разделительных систем является их гетерогенность (т.е. наличие различных фаз.): Целевое в-во ионизируется в одной, а примесь в другой фазе.

По природе разд поцессы делятся на химические, физические (фильтрация...) и физико-химические.

Методы разделения элементов:

Экстракция – это процесс извлечения в-ва из одной жидкой фазы в др. жидкую фазу.

В основе этого метода лежит закон Бертло – Нернста : Растворенное в-во распределяется между двумя несмеш. фазами, таким образом, что относ. равновесн. концентрации в-ва в обеих фазах не зависят от общей концентрации и явл. пост. величиной при условии, когда в каждой из фаз в-ва имеют одну и туже молярную массу (не электролит). В случае ассоциации или диссоциации в-ва в фазе выражение закона осложняется. Краспр. = Са/Cb = D(y-/y)/

Осаждение – метод основан на образовании в тех или иных условиях осадка, далее раствор отделяют от осадка фильтрацией через пористый материал, отделяемый компонент концентрируется либо в осадке либо в растворе.

Ионный обмен – в раствор содержащий разделяемые в-ва вводят ионно-обменные смолы (иониты, катиониты, аниониты), эти смолы представляют собой твердые в-ва, практически не растворимые в воде, растворах кислот, щелочей металлов. Эти смолы содерж функциональные группы, способные к ионному обмену. RSO3H(катионит) + NaCl(p-p) = RSO3Na(осадок) + HCl.

Газотранспортные реакции:

Газотранспортными реакциями наз. гетерогенные обратимые реакции при помощи которых можно осуществить перенос в-ва из одтой зоны в другую (Т1<Т2).

Процесс состоит из трех стадий:

1) В первой Т зоне происходит образование из тв. Ме и газ. реагента летучего продукта.

2) Перенос летучего продукта и зоны Т1 в Т2

3) Во второй зоне происходит разложение летучего продукта на чистый Ме (без примесей) и газообразного реагента, который возвращается в зону Т1.

Газотранспортные реакции осущ. обычно в запаянных ампулах, закрытых реакторах или в трубках, помещенных в печь с градиентом температур, в потоке транспортирующего газа (галогены, водород и др.). Этот метод пригоден только для очистки от элементов заметно отличающимся по своим хим. св-вам от основного.

ЦЕРИЙ.

1. Се – церий.

Серебристо-белый (в виде порошка — серый), тяжелый пластичный парамаг­нитный металл. Во влажном воздухе покрывается оксидной пленкой. Не реа­гирует с холодной водой, щелочами, гидратом аммиака. Сильный восстанови­тель; реагирует с горячей водой, кислотами, водородом, кислородом, галоге­нами.

2Се + 6Н₂О (гор.) = 2Се(ОН)₃ + ЗН₂

2Се + 6НСl (разб.) = 2СеС1₃ + ЗН₂

Се + 4НМО₃ (разб.) = Се(NО₃)₃ + NO + 2Н₂О

2Се + nН₂ = 2СеН_n

Се + О₂ = СеО₂

2Се + ЗС1₂ = 2СеС1₃

2Се + 3S = Се₂Sз

2Се + N₂ = 2СеN

Се + 2С(графит) = СеС₂

2. Ce₂O₃ – оксид церия (III).

Желтый, тяжелый, тугоплавкий, термически устойчивый. Не реагирует с хо­лодной водой, поглощает влагу и СО₂ из воздуха. Реагирует с кипящей водой. Проявляет основные свойства: переводится в раствор кислотами. Окисляется кислородом.

Се₂О₃ + ЗН₂О = 2Се(ОН)₃

Се₂О₃ + 6НС1 (разб.) = 2СеС1₃ + ЗН₂О

Се₂О₃ + 2СО₂ + Н₂О = 2СеСО₃(ОН)

2Се₂О₃ + О₂ = 4СеО₂

3. CeO₂ – оксид церия (IV).

Церианит. Светло-желтый, тугоплавкий, нелетучий, термически устойчивый. Не реагирует с водой; осаждается в виде кристаллогидрата СеО₂ * nН₂О из щелочного раствора. В прокаленном виде химически пассивный. Проявляет амфотерные свойства: реагирует с серной и азотной кислотами, щелочами при спекании. Окислитель; восстанавливается водородом, углеродом, ме­таллами.

2СеО₂ + 8НС1 (конц.) = 2СеС1₃ + С1₂ + 4Н₂О ,

2СеО₂ + 6НС1 (разб.) + Н₂О₂ = 2СеС1₃ + О₂Т + 4H₂O

СеО₂ + 2Н₂SО₄ (конц.) = Се(SО₄)₂ + 2Н₂О

4СеО₂ + 6Н₂SО₄ (разб.) = 2Се₂(SО₄)₃1 + О₂ + 6Н₂О

СеО₂ + ЗНNОз (конц.) = Се(NО₃)₃ОН + Н₂О

СеО₂ + 2NaОН = Na₂СеО₃ + Н₂О

2СеО₂ + Н₂ = Се₂О₃ + Н₂О

СеО₂ + 2Н₂ = Се + 2Н₂О

2СеО₂ + С (графит) = Се₂Оз + СО

2СеО₂ + Са = Се₂О₃ + СаО

4. Ce(OH)₃ – гидроксид церия.

Белый, аморфный (обладает адсорбционной способностью) или кристаллический. При нагревании разлагается. Не растворяется в воде, не реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Проявляет основные свойства: реагирует с кислотами. Восстановитель; окисляется кислородом. Поглощает СО₂ из воздуха.

2Се(ОН)з = Се₂О₃ + ЗН₂О

Се(ОН)₃ = СеО(ОН) + Н₂0
Се(ОН)₃ + ЗНС1 (разб.) = СеСl₃ + ЗН₂О.

Се(ОН)₃ + СО₂ = СеСО₃(ОН) + Н₂О
4Се(ОН)₃ (суспензия) + О₂ = 4СеО₂ + 6Н₂О
4Се(ОН)₃ + Са(С1О)₂ = 4СеО₂ + СаС1₂ + 6Н₂О.

5. Се(NО₃)₃ – нитрат церия (Ш).

Белый, при нагревании разлагается. Хорошо растворяется в воде (гидролиз по катиону), азотной кислоте. Разлагается щелочами. Слабый восстановитель.

2Сe(NO₃)₃=2CeO₂ + 6NO₂ + O₂

Сe(NO₃)₃*6H₂O= Сe(NO₃)₃ + 6H₂O

2{Сe(NO₃)₃*6H₂O}=2Ce(NO₃)O + 4NO₂ + O₂ + 12H₂O

Сe(NO₃)₃ +8H₂O=[Ce(H­₂O)₈]³⁺ + 3NO₃^-

2Сe(NO₃)₃ + 3H₂SO₄=Ce₂(SO₄)₃ + 6HNO₃

Сe(NO₃)₃ + 3NaOH (разб.)=Ce(OH)₃ + 3NaNO₃

2Сe(NO₃)₃ + 3H₂=Ce₂O₃ + 6NO₂ + 3H₂O

2Сe(NO₃)₃ + 3Na₂CO₃ (разб.)=Ce₂(CO₃)₃ + 6NaNO₃

2Сe(NO₃)₃ + 3K₂CO₃ (разб.)=Ce₂(CO₃)₃ + 6KNO₃

2Сe(NO₃)₃ + 3(NH₄)₂CO₃ (разб.)=Ce₂(CO₃)₃ + 6NH₄NO₃

2Сe(NO₃)₃ + K₂S₂O₆(O₂)+ 2H₂O=2Ce(NO₃)₃OH + K₂SO₄ + H₂SO₄

6. Се(NО₃)_3­­­­­OH – гидроксид-тринитрат церия.

Красный (в виде кристаллогидрата), при нагревании разлагается. Хорошо растворяется в подкисленной холодной воде, полностью гидролизуется по катиону (без образования осадка). Разлагается кипящей водой, щелочами, концентрированной хлороводородной кислотой. Сильный окислитель в водном растворе.

{4Ce(NO₃)₃ОН*ЗН₂О} = 4СеО₂ + 12NО₂ + ЗО₂ + 14Н₂О

6Ce(NO₃)₃ОН (разб.) + 12Н₂О (хол.) = [Се₆(ОН)₁₂]¹²⁺ (желт.) + 6Н₃О⁺ + 18NO₃^-

Ce(NO₃)₃ОН (разб.) + Н₂О = СеО₂ + ЗНNОз
2Ce(NO₃)₃ОН + 8НС1 (конц.) = 2СеС1з + С1₂ + 6НNО₃ + 2Н₂О.
Ce(NO₃)₃ОН + 3NaОН (разб.) = СеО₂ + ЗNaНОз + 2Н₂О.
Ce(NO₃­)₃ОН + ЗНNОз + FeSО₄ = Се(NО₃)з + Fe(NО₃)з + Н₂SО₄ + Н₂О,
2Ce(NO₃)₃ОН + Н₂О₂ = 2Се(NО₃)₃ + О₂ + 2Н₂О

7. СеCl_3­­­­­ – хлорид церия (III).

Белый, плавится и кипит без разложения. Хорошо растворяется в холодной воде (гидролиз по катиону), хлороводородной кислоте. Разлагается кипящей водой щелочами.

СеCl_3­­­­­*7H₂O=Сe(Cl)O + 2HCl + 6H₂O

СеCl_3­­­­­*7H₂O=CeCl₃ + 7H₂O

СеCl₃ (разб.) + 8Н₂O (хол.) = [Се(Н₂O)₈]³⁺ + ЗСl^-

СеCl₃ + H₂О = СеС1(ОН)₂ + 2НС1

СеCl₃ + 3NаОН (разб.) = Се(ОН)₃ + ЗNaС1.

СеCl₃ + ЗНF (разб.) = СеF₃ + ЗНС1.

2СеCl₃ + ЗН₂S = Се₂S₃ + 6НС1

СеCl₃ + 4F₂ = 2СеF₄ + ЗС1₂

СеCl₃ + ЗСа = ЗсаСl₂ + 2Се

2СеCl₃ -электролиз-> 2Се (катод) + ЗС1₂ (анод).

ЕВРОПИЙ.

Eu – европий.

Белый пластичный металл. Во влажном воздухе покрывается оксидно-гидроксиой пленкой. Пассивируется в холодной воде, реагирует с ней в щелочной среде. Сильный восстановитель; окисляется горячей водой, кислотами, хлором, серой. Ион Еu²⁺ имеет светло-желтую окраску (почти бесцветен), ион Еu³⁺ — светло-розовую (почти бесцветен).

Еu + 2Н₂О = Еu(ОН)₂ + Н₂.

2Eu + 6Н₂О (гор.) = 2Eu(OH)₃ + 3H₂

2Eu + 6НС1 (разб.) = 2EuCl₃ + 3H₂

Eu + 6HNO₃ (конц.) = Eu(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O.

4Eu + 3O₂ = 2Eu₂O₃

4Eu + 6H₂O + 3O₂ = 4Eu(OH)₃.

2Eu + 3C1₂ = 2EuCl₃

2Eu + 3S = Eu₂S₃ (бел.)
Eu + Eu₂S₃ = 3EuS (кор.-фиол.)

EuO – оксид европия (II).

Темно-красный (в виде порошка — коричневый), тугоплавкий, летучий (в ва­кууме). Проявляет основные свойства: реагирует с холодной водой, кислотами-неокислителями. Окисляется горячей водой, азотной кислотой.

EuO + Н₂О (ход.) = Eu(OH)₂

2EuO + 6Н₂О (гор.) = 2Eu(OH)₃4- + ЗН₂

EuO + ЗНС1 (разб., хол.) = ЕuС1₂ + Н₂О.

EuO + 4HNO₃ (конц., гор.) = Eu(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

3. Eu₂O₃ – оксид европия (III).

Светло-розовый (почти белый), тугоплавкий, термически устойчивый. Не реа­гирует с холодной водой, щелочами, гидратом аммиака. Проявляет основные свойства: реагирует с горячей водой, кислотами. Восстанавливается углеро­дом, европием, лантаном, атомным водородом.

Eu₂O₃ + ЗН₂О (гор.) = 2Eu(OH)₃

Eu₂O₃ + 6НС1 (разб.) = 2EuCl₃ + ЗН₂О.

Eu₂O₃ + 3H₂SO₄ (конц.) - Eu₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Eu₂O₃ + 3H₂S = Eu₂S₃ + 3H₂O

Eu₂O₃ + С (графит) = 2EuO + CO

Eu₂O₃ + Eu = ЗеuО

Eu₂O₃ (суспензия) + Н₂О + 2Н° (А1, конц. NaOH) = 2Eu(OH)₂

Eu₂O₃ + 2La = La₂O₃ + 2Eu

4. Eu₂(SO₄)₃ – сульфат европия (III).

Белый (кристаллогидрат — светло-розовый), при прокаливании разлагается. Умеренно растворяется в воде (слабый гидролиз по катиону), концентрирован­ной серной кислоте. Реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Восстанавли­вается атомным водородом.

2Eu₂(SO₄)₃ = 2Eu₂O₃ +6SO₂ + ЗО₂

Eu₂(SO₄)₃ * 8Н₂О = Eu₂(SO₄)₃ +8H₂O

Eu₂(SO₄)₃ (разб.) + 16H₂O = 2[Eu(H₂O)₈]³⁺ + 3SO₄^2-

[Eu(H₂0)₈]³⁺ + H₂0 <-> [Eu(H₂0)₇(OH)]²⁺ + H₃O⁺

Eu₂(SO₄)₃ + 6NaOH (разб.) = 2Eu(OH)₃ + 3Na₂SO₄

Eu₂(SO₄)₃ + 6(NH₃ * H₂O) [конц.] = 2Eu(OH)₃ + 3(NH₄)₂SO₄.

Eu₂(SO₄)₃ + 2H° (Zn, разб. НС1) = 2EuSO₄ + H₂SO₄

5. EuCl₂ – хлорид европия (II).

Белый, плавится без разложения, при сильном нагревании разлагается. Хорошорастворяется в холодной воде (гидролиза нет) и концентрированной хло­роводородной кислоте (в отсутствие кислорода). Мягкий восстановитель; реагирует с горячей водой, разбавленными кислотами. Медленно окисляется растворенным в воде О₂.

ЗЕuС1₂ = 2ЕuС1₃ + Eu

EuCl₂*2H₂O = EuCl₂ + 2H₂O

6EuCl₂ + 6H₂O (гор.) = 2Eu(OH)₃ + 4EuCl₃ + 3H₂

EuCl₂ (разб.) + nН₂О (хол.) = [Еu(Н₂О)_n]²⁺ + 2Сl^-

4[Eu(H₂O)_n)²⁺ + O₂ = 3[Eu(H₂O)₈]³⁺ + OH^- + Eu(OH)₃ + (4n-26)H₂O

2EuCl₂ + 2HC1 (разб., гор.) = 2EuCl₃ + H₂

EuCl₂ + 2NaF (конц., гор.) = EuF₂ + 2NaCl,

EuCl₂ + Na₂S (насыщ., хол.) = EuS + 2NaCl.

EuCI₂ + Na₂CO₃ (конц.) = EuCO₃ + 2NaCl.

6. EuCl₃ – хлорид европия (III).

Светло-желтый (кристаллогидрат — белый), при плавлении разлагается. Хоpoшо растворяется в воде (слабый гидролиз по катиону), концентрированной хлороводородной кислоте. Реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Восстанавливается водородом и электролитически.

2ЕuС1₃ = 2ЕuС1₂ + С1₂

ЕuС1₃*6Н₂О = ЕuСl₃ + 6Н₂О

ЕuС1₃ (разб.) + 8Н₂О = [Еи(Н₂О)₈]³⁺ + ЗСl^-
ЕuС1₃ + 3NaOH (разб.) = Еu(ОН)₃ + 3NaCl,
ЕuС1₃ + 3(NH₃*Н₂О) (конц.) = Еu(ОН)₃ + 3NH₄C1.
ЕuС1₃ + 3NaF = EuF₃ + 3NaCl.

2ЕuС1₃ + H₂ = 2ЕuС1₂ + 2HC1

ТОРИЙ.

Тh – торий.

Белый, пластичный пирофорный металл. Радиоактивен. На воздухе покрывается оксидной пленкой. Пассивирует в воде, серной, азотной и фтороводородных кислотах; не реагирует с щелочами, гидратом аммиака. Сильный восстановитель; реагирует с водяным паром, горячей концентрированной хлоро­водородной кислотой, «царской водкой», неметаллами.

Th + 4H₂O (пар) = Th(OH)₄ + 2Н₂

Th + 4НС1 (конц., гор.) = ThCl₄ + 2H₂

3Th + 4HNO₃ (конц.) + 12HCI (конц.) = ЗТhСl₄ + 4NO + 8Н₂О.

2Th + nН₂ = 2ТhH_n (2 <, п < 3,75).

Th + O₂ = ThO₂

Th + 2F₂ = ThF₄

Th + 2Сl₂ = ThCl₄

Th + 2S = ThS₂

3Th + 2N₂ = Th₃N₄

2. ТhO₂ – оксид тория (IV).

Торианит. Белый, тяжелый, термически устойчивый. В прокаленном виде химически пассивен; не реагирует с водой, кислотами (кроме концентрирован­ных серной и азотной кислот), щелочами, гидратом аммиака. Восстанавлива­ется кальцием при нагревании. Вступает в реакции комплексообразования.

Th0₂ + 3H₂S0₄ (конц., гор.) = [Th(HSO₄)(SO₄)]HSO₄ + 2Н₂О,

[Th(HSO₄)(SO₄)]HSO₄ = Th(SO₄)₂4- + H₂SO₄ (0° С, разбавление водой).

ThO₂ + 4HNO₃ (конц.) = Th(NO₃)₄ + 2H₂O

ThO₂ + 4HF = ThF₄ + 2H₂O

ThO₂ + 2С1₂ + 2СО = ThCl₄ + 2СО₂

ThO₂ + 2H₂S = ThS₂ + 2Н₂О

ThO₂ + SiO₂ = ThSiO₄

ThO₂ + 2Ca = Th + 2CaO

ThO₂ + 4KHSO₄ = Th(SO₄)₂ + 2K₂SO₄ + 2H₂O

3. Тh(OH)₄ – гидроксид тория (IV).

Белый, аморфный, при умеренном нагревании разлагается. Не растворяется в воде; не реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Проявляет оснбвные свойства, реагирует с кислотами. Поглощает СО₂ из воздуха.

Th(OH)₄ = ThO₂ + 2H₂O

Th(OH)₄ + 4НС1 (разб.) = ThCI₄ + 4Н₂О.

Th(OH)₄ + 4HF (конц.) = ThF₄ + 4Н₂О.

Th(OH)₄ (суспензия) + СО₂ = Th(CO₃)O + 2Н₂О

4. Тh(NO₃)₄ – нитрат тория (IV).

Белый, разлагается при нагревании. Хорошо растворяется в холодной воде (сильный гидролиз по катиону), концентрированных хлороводородной и азотой кислотах. Реагирует с кипящей водой, щелочами. Вступает в реакции обмена.

Th(NO₃)₄ = ThO₂ + 4NO₂ + О₂

2{Th(N0₃)₄*5Н₂0} = 2Th(N0₃)₂O + 4NO₂ + O₂ + 10Н₂О

2{Th(NO₃)₄ * 5Н₂О} + 5N₂O₅ = 2Th(NO₃)₄ + 10HNO₃

Th(NO₃)₄ (разб.) + nH₂O = [Th(Н₂О)_n]⁴⁺ + 4NO₃^-

[Th(Н₂О)_n]⁴⁺ + Н₂О <->[Th(H₂O)_n-1,(OH)]³⁺ + Н₃О⁺

Th(NO₃)₄ + 2H₂O= Th(NO₃)₂(OH)₂ + 2HNO₃

Th(NO₃)₄ + 4NaOH (разб.) = Th(OH)₄ + 4NaNO₃.

5. ТhСl₄ – хлорид тория (IV).

Белый, в вакууме летучий, плавится без разложения. Хорошо растворяется в холодной воде (сильный гидролиз по катиону), концентрированной хлороводородной кислоте. Разлагается кипящей водой, щелочами. Вступает в реакции обмена и комплексообразования.

ThС1₄*8Н₂О = ТhСl₂О + 2НС1 + 7Н₂О

ТhС1₄ *8Н₂О = ThO₂ + 4НС1 + 6Н₂О
ТhС1₄ (разб.) + nН₂О (хол.) = [Тh(Н₂О)_n]⁴⁺ + 4СГ
ТhС1₄ + Н₂О = ThCl₂O + 2HC1
ТhС1₄ + 4NaOH (разб.) = ТЬ(ОН)₄ + 4NaCl.

ТhС1₄ + 2КС1 = K₂[ThCl₆]

ТhС1₄ + Na₂CO₃ (разб.) + 2NaOH = Th(CO₃)O + 4NaCl + H₂O

ТhС1₄ + 4Na = Th + 4NaCl

УРАН.

U – уран.

Белый металл (в виде порошка — темный); относительно твердый, ковкий, тяжелый, высокоплавкий, высококипящий. На воздухе медленно покрывается сине-серой оксидной пленкой. Пассивируется в концентрированной азотной кислоте. Вос­становитель; медленно реагирует с горячей водой, быстро — с кислотами, пероксидом водорода в щелочной среде. При нагревании окисляется водоро­дом, кислородом, азотом, галогенами, серой.

U + 2Н₂О = UO₂ + 2H₂

U + 4НС1 (конц.) = UCl₄ + 2H₂

4U + 14HNO₃ (разб.) = 4UO₂(NO₃)₂ + 3N₂O + 7H₂O

U + 2Н₂О₂ (конц.) = U(OH)₄

2U + 3H₂=2UH₃

3U + 40₂=(U₂^vU^VI)O₈

U + 2Cl₂=UCl₄

U + 2F₂=UF₄

U + S —> US₃, US₂, U₂S₃, U₃S₅

2. UO₂ – оксид урана (IV).

Уранинит. Коричневый с черным оттенком, высокоплавкий, летучий при на­гревании. Малореакционноспособный в обычных условиях; не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, гидратом аммиака. Проявляет основные свойства, реагирует с концентрированной серной кисло­той. Окисляется концентрированной азотной кислотой, кислородом, галогена­ми.

UO₂ + 2H₂SO₄=U(SO₄)₂ + 2H₂O

UO₂ + 4HNO₃ (конц.) = UO₂(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2Н₂О.
UO₂ + O₂ = (U₂^VU^VI)O₈

UO₂ + 3F₂ = UF₆ + O₂

UO₂ + С1₂ = (UO₂)C1₂

3. UO₃ – оксид урана (VI).

Желто-оранжевый, кристаллический или аморфный, при умеренном нагревании разлагается. Проявляет амфотерные свойства; реагирует с водой, кислотами, щелочами. Переводится в раствор действием карбонатов щелочных металлов.

UO₃ + Н₂О = UO₂(OH)₂

UO₃ + 2НС1 (разб.) = (UO₂)C1₂ + Н₂О,
UO₃ + H₂SO₄ (конц., гор.) = (UO₂)SO₄ + Н₂О,

UO₃ + 2HNO₃ (разб.) = UO₂(NO₃)₂ + Н₂О.
2UO₃ + 2NaOH (конц., гор.) = Na₂U₂O₇ (желт.) + Н₂О,
UO₃ + 2NaOH = Na₂UO₄ + H₂O

2UO₃ + 6F₂ = 2UF₆ + 3O₂

4UO₃ + 10СCl₄ = 4UC1₅ + 10СС1₂О + О₂
UO₃ + М₂СОз = M₂UO₄ (желт.) + СО₂ (М = Li, Na, К, Rb, Cs),

UO₃ + 3Na₂CO₃ (конц.) + H₂O = Na₄[U(CO₃)₃O₂] + 2NaOH.

4. UO₂(OH)₂ – гидроксид уранила.

Урановая кислота. Темно-красный кристаллический или желтый аморфный (осажденный). При нагревании разлагается. Не растворяется в воде, не реаги рует с разбавленными щелочами. Проявляет амфотерные свойства; реагирует с кислотами, концентрированными щелочами и гидратом аммиака.

2UO₂(OH)₂ = U₂O₅(OH)₂ (или H₂U₂O₇) + Н₂О

UO₂(OH)₂ = UO₃ + 2Н₂O

UO₂(OH)₂*H₂O= UO₂(OH)₂ + H₂O

UO₂(OH)₂ + 6H₂O<->[U(H₂O)₆O₂]²⁺ + 2OH^-

UO₂(OH)₂ + 2HCl (разб.)=(UO₂)Cl₂ + 2H₂O

UO₂(OH)₂ + 2NaOH (конц.)=Na₂U₂O₇ + 3H₂O

5. UO₂(NO₃)₂ – нитрат уранила.

Желтый, при нагревании разлагается. Хорошо растворяется в воде (гидролиз по катиону), концентрированной азотной кислоте. Реагирует со щелочами, гидратом аммиака, карбонатами щелочных металлов. Вступает в реакции обмена.

UO₂(NO₃)₂*6Н₂О (желто-зел.) = UO₂(NO₃)₂ + 6Н₂О
UO₂(NO₃)₂*6Н₂О = UO₂(OH)₂ + 2HNO₃ + 4Н₂О
UO₂(NO₃)₂ (разб.) + 6Н₂О = [U(H₂O)₆O₂]²⁺ + 2NO₃^-
2UO₂(NO₃)₂ + 6NaOH (конц.) = Na₂U₂O₇ + 4NaNO₃ + ЗН₂О.
2UO₂(NO₃)₂ + 6(NH₃*Н₂О) [конц.] = (NH₄)₂U₂O₇ + 4NH₄NO₃ + ЗН₂О,
(NH₄)₂U₂O₇ = 2UO₃ + 2NH₃ + H₂O
UO₂(NO₃)₂ + 2NH₄HS (гор.) = (UO₂)S + 2NH₄NO₃ + H₂S.
UO₂(NO₃)₂ + Na₂CO₃ (разб.) = (UO₂)CO₃ + 2NaNO₃

6. U(SO₄)₂ – сульфат урана (IV).

Белый, при высокой температуре разлагается. Хорошо растворяется в подкис­ленной холодной воде (сильный гидролиз по катиону), растворимость умень­шается с ростом температуры. Разлагается кипящей водой, щелочами. Силь­ный восстановитель; окисляется иодом.

U(SO₄)₂ (разб.) + 8Н₂O = [U(H₂O)₈]⁴⁺ (зел.) + 2SO₄^2-

U(SO₄)₂ + ЗН₂О = U(SO₄)0 • 2H₂O + H₂SO₄

U(SO₄)₂ + 4NaOH (разб.) = U(OH)₄ + 2Na₂SO₄

U(SO₄)₂ + 4HF (конц.) = UF₄ + 2H₂SO₄

U(SO₄)₂ + 2H₂O + I₂ = (UO₂)SO₄ + 2HI + H₂SO₄

7. UF₃ – фторид урана (III).

Красно-фирлетовый, плавится и кипит без разложения, термически устойчивый. Не растворяется в холодной воде, не реагирует с разбавленными кислотами. Разлагается кипящей водой. Восстанавливается кальцием, окисляется кислородом.

4UF₃=3UF₄ + U

2UF₃ + 8H₂O=2U(OH)₄ + H₂ + 6HF

4UF₃ + 6H₂O + О₂=4(UOF₂*H₂O) +4HF

4UF₃ + 4HF (разб.) + О₂ =4UF₄ + 2H₂O

4UF₃ + 12NaOH (конц.) + 2H₂O + O₂=4U(OH)₄ + 12NaF

2UF₃ + 3Ca = 2U + 3CaF₂

8. UF₄ – фторид урана (IV).

Зеленый, термически устойчивый, плавится и кипит без разложения. Плохо растворяется в холодной воде и разбавленных щелочах, лучше — в азотной кислоте. Разлагается концентрированными щелочами. Восстанавливается водородом, активными металлами. Окисляется фтором, кислородом. Образует фторокомплексы.

UF₄*2,5Н₂О = UF₄ • Н₂О + 1,5Н₂О

UF₄*2,5Н₂О = UF₄ + 2,5Н₂О

2UF₄ + O₂ = (UO₂)F₂ + UF₆

2UF₄ + F₂ = 2UF₅

2UF₄ + H₂ = 2UF₃ + 2HF

UF₄ + 2Mg = U + 2MgF₂

9. UF₅ – фторид урана (V).

Светло-желтый (почти белый, а-модификация) или светло-серый (р-модификация). При нагревании возгоняется и подвергается дисмутации. Реакционноспособный; разлагается водой, щелочами. Стабилизируется в растворе за счет комплексообразования.

2UF₅ = UF₄ + UF₆

2UF₅ + 2H₂O (гор.) = UF₄I + (UO₂)F₂ + 4HF.

2UF₅ + lONaOH (разб.) = U(OH)₄ + UO₂(OH)₂ + 10NaF + 2H₂O

UF₅ + MF = M[UF₆] (M = H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺)

10. UF₆ – фторид урана (VI).

Белый, легколетучий, термически устойчивый при нагревании и в сухом возду­хе. Энергично гидролизуется водой, разлагается щелочами. Сильный окисли­тель; восстанавливается водородом, бромоводородом. Образует фтороком-плексы.

UF₆ + 2H₂0 = (UO₂)F₂ + 4HF.

UF₆ + 6NaOH (разб.) = UO₂(OH)₂ + 6NaF + 2H₂O.

UF₆ + H₂ = UF₄ + 2HF

UF₆ + 2HBr (конц.) = UF₄ + Br₂ + 2HF.

UF₆ + UF₄ = 2UF₅

1)Отделение Sc от La и Y.

ScF₃↓ + 3NH₄F↓ → (NH₄)₃[ScF₆]

LaF₃↓; YF₃↓ + NH₄F → не идет

2)Отделение Ce⁺³, Ln⁺³ от Ce⁺⁴. Ce⁺³ и Ln⁺³ не дают КС, а Ce⁺⁴ дает ⇒

Ce(C₂O₄)₂ + 2(NH₄)₂C₂O₄ → (NH₄)₄[Ce⁺⁴(C₂O₄)₄]

Ce₂(C₂O₄)₃ + (NH₄)₂C₂O₄ → не идет

3)Отделение Eu от РЗЭ:

2EuCl₃ + Zn + 2H₂SO₄ → 2EuSO₄ + ZnCl₂ + 4HCl

(РЗЭ)Cl₃ + Zn → не идет

4) Отделение Th от РЗЭ:

Th(C₂O₄)₂↓ + 2(NH₄)₂C₂O₄ → (NH₄)₄[Th(C₂O₄)₄] p-p

(РЗЭ)(C₂O₄)₃↓ + (NH₄)₂CO₄ → не идет

5)Разделение Th и U.

Th(NO₃)₄ + 4KF → ThF₄↓ + 4KNO₃

UO₂(NO₃)₂ + 2KF → UO₂F₂p-p + 2KNO₃

6)Разделение UO и (РЗЭ) карбонатным методом:

UO₂CO₃тв + 2NaCO₃ → Na₄[UO₂(CO₃)₃]р-р

(РЗЭ)₂(CO₃)₃тв↓+ NaCO₃ → не идет

7)Десорбция Th и UO⁺₂, сначала раствором с концентрацией С1 вымывается UO₂, затем этим же раствором, но с концентрацией С2 вымывается Th.

UO₂(RSO₃)₂ + 2HCl → UO₂Cl₂ + 2HRSO₃↓

Th(RSO₃)₄ + 4HCl → ThCl₄ + 4HRSO₃↓