Chƣơng 1 TỔNG QUAN
1.4. GIỚI THIỆU VỀ XERI VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA XERI
1.4.1. Trạng thỏi tự nhiờn và phƣơng phỏp điều chế
Mặc dự xeri thuộc nhúm cỏc nguyờn tố gọi chung là kim loại đất hiếm nhƣng trờn thực tế nú cũn phổ biến hơn chỡ. Xeri cú sẵn ở lƣợng tƣơng đối lớn (68 mg/L trong vỏ trỏi đất). Nú đƣợc sử dụng trong một số hợp kim của kim loại đất hiếm.
Xeri cú thể dễ dàng phỏt hiện trong cỏc hỗn hợp đất hiếm bằng thử nghiệm định tớnh rất nhạy; bổ sung amoniac và peroxit hidro vào dung dịch cỏc hỗn hợp nhúm lantan sẽ sinh ra màu nõu sẫm đặc trƣng nếu cú mặt xeri.
1.4.2. Vị trớ và tớnh chất vật lý của Xeri
Xeri nằm ở ụ thứ 58 của bảng tuần hoàn cú nguyờn tử lƣợng là 140,116 đvC. Xeri là kim loại trắng bạc (dạng bột màu đen) nặng, dẻo, thuận từ [17].
Bảng 1.5. Một số đặc điểm của Xeri
Khối lƣợng riờng (g/cm3) 6,77 Độ dẫn điện (Hg =1) -
Nhiệt độ núng chảy (o
C)
795 Nhiệt dung riờng
(J.mol-1.K-1) 26,94 Nhiệt độ sụi (o C) 3443 Mật độ (g.cm-3) 6,770 Nhiệt lƣợng núng chảy (kJ.mol-1) 5,46
Nhiệt bay hơi
1.4.3. Tớnh chất húa học của Xeri
Xeri bị phủ màng oxit trong khụng khớ ẩm, khụng phản ứng với nƣớc nguội. Nú là chất khử mạnh: phản ứng với nƣớc núng, axit, hidro, oxi, halogen.
2Ce + 6H2O → 2Ce(OH)3 + 3H2 2Ce + 6HCl(loóng) → 2CeCl3 + 3H2
Ce + 4HNO3(loóng) → Ce(NO3)3 + NO + 2H2O 2Ce + nH2 → 2CeHn (2< n ≤3, 400 - 500 oC) Ce + O2 → CeO2 (160 - 180 oC, đốt trong khụng khớ) 2Ce + 3Cl2 → 2CeCl3 (200 oC) 2Ce + 3S → Ce2S3 (400 - 600 oC) 2Ce + N2 → 2CeN (450 - 500 oC) Ce + 2C → CeC2 (1000 oC)
Xeri bị oxi húa chậm trong nƣớc lạnh nhƣng nhanh trong nƣớc núng. Kim loại nguyờn chất cú thể bốc chỏy khi cào xƣớc.
1.4.4. Cỏc hợp chất của Xeri
Xeri đioxit CeO2 là chất dạng tinh thể màu vàng nhạt, cú mạng lƣới kiểu CaF2. Nú khú núng chảy, rất bền với nhiệt và khụng tan trong nƣớc. Sau khi đó nung, oxit đú trở nờn trơ về mặt húa học; khụng tan trong dung dịch axit và kiềm nhƣng tỏc dụng khi đun núng.
Điều chế: nhiệt phõn hidroxit, nhiệt phõn một số muối của Ce (III) khi cú mặt oxi.
4Ce(OH)3 + O2 = 4CeO2 + 6H2O
Xeri (IV) hidroxit Ce(OH)4 là chất dạng kết tủa nhầy, màu vàng, thực tế khụng tan trong nƣớc và cú thành phần biến đổi CeO2.xH2O. Là bazơ yếu, bị thủy phõn mạnh khi tan trong nƣớc. Do đú, nú cú thể kết tủa trong mụi trƣờng axit mạnh pH khoảng 1, trong khi những lantanoit (III) hidroxit khỏc
kết tủa trong mụi trƣờng cú pH từ 6,5 đến khoảng 8. Nú tan trong axit tạo nờn dung dịch cú màu da cam của ion [Ce(H2O)n]4+. Xeri (IV) hidroxit đƣợc tạo nờn khi kiềm tỏc dụng với dung dịch muối của xeri (IV).
Muối của xeri (IV) khụng nhiều, thƣờng gặp là CeF4, Ce(SO4)2, Ce(CH3COO)4. Muối của Ce (IV) khụng bền, bị thủy phõn rất mạnh trong nƣớc nờn ion Ce4+
chỉ tồn tại trong dung dịch cú mụi trƣờng axit mạnh, cú tớnh oxi húa tƣơng đối mạnh.