CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IV
II. CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM PHỤ IIIB
II. 1. Đặc trưng các nguyên tố phân nhóm phụ IIIB
Các nguyên tố phân nhóm phụ IIIB gồm có scandi (Sc), ytri (Y), lantan (La) và actini (Ac).
Dưới đây là đặc trưng về cấu tạo và vài đại lượng vật lí của các nguyên tố.
Nguyên tô'
Số thứ tự
Số điện tử vỏ ngoài cùng
Số oxy hóa cao nhất
Năng lượng ion hóa
lị (ev)
Bán kính nguyên
tư Ấ°
Thế oxy hóa khử E298(V)
Sc 21 3d14s2 + 3 6,54 1,64
Y 39 4d*5s2
1 , ?
+ 3 6,38 1,81
-2,52
La 57 5d 6s + 3 5,61 1,87
Ac 89 6d‘7s2 + 3 6,86 2,03
Trong những nguyên tô' nhóm này, nguyên tố scandi và ytri là những nguyên tố bộ d (vì điện tử đang điềnvào phân mức năng lượng cao nhất d). Còn lantan và actini là những nguyên tố bộ f (điện tử đang điền vào phân mức năng lượng cao nhất là f). Hai nguyên tô' này là những nguyên tô' đầu tiên của bộ f. Sau nó là 13 nguyên tố nữa hợp thành những họ nguyên tố lantan gọi là lantanoit, của nguyên tô' actini gọi là actinoit.
Các họ nguyên tố bộ f được nghiên cứu kĩ trong những chuyên khảo.
Họ lantanoit gồm các nguyên tố mà điện tử đallg phân bố vào phân lớp (n - 2)f với họ lantan là 4f. Gồm 14 nguyên tô từ 57
142
(lantan) đèn 71 (lutexi). Tính chất hóa học cùa các nguyên tó họ lan tan ã ỏ n s nhau, cáu hình điện tử ngoài cùns và sát nsoài cùng là 5d16s: . nên tính chát bóa học siòna các nguyên tỏ phân nhóm Illg- Tính chất siốns \in và lan tan.
Chúng có bán kính nauyẽn từ xáp xi nhau và nàn2 lươn2 ĩon hóa I] như lan tan và tãns dán theo sự tảng diện Uch hạt nhàn.
Thê điện cụt ũẽu chuẩn tãna.
Tron2 các hợp cháu các nsuyẽn tỏ này có sỏ' oxy hóa cao nhất + 3. ngoài ra còn có + 4 và + 2.
Hàm lươn2 nsuỵẽn tỏ' họ lantan trons vỏ quả đát rất phản lán.
chứa tron2 250 loại khoáns vật.
Các nguyên lò họ actinoit 2ồm Dguvên tỏ mà điện từ đan2 phản bò vào lớp thứ III phản lớp 5f. Các nsuyèn tô này đều có tính phóns xa. chi có uran. ihori và protactini có ưon2 các khoán2 ờ vò trái đất. Các nguyên tò' còn lại được điều chế nhàn lạo bản2 phản ứns bạt nhản.
Tươns tự các neuvẽn tỏ 2 họ trẽn, tron2 vỏ quả đát những nsuvẽn tỏ Sc và Y ó rát phàn tán: kbòns có trons những khoáns vật riêng- Việc tách nhữna nsuyẽn tó nàv ờ trạns thái tự do rát khó khãn.
I I - i Scandi. ytri và nhGms hợp chát 11.2-1. Đơn chái
Các nguvẽn tỏ Sc. Y. La và Ac ỡ dạns đơn chất là nhữna kim loại màu trắna. chúns có nhiệt độ nóng chảv và nhiệt độ sỏi cao:
Sc Y La Ac Nhiệt độ nóng chảy ° c
Nhiệt độ sôi ° c Tỉ trọng g/cm3
1539 2700 3,0
1525 3025 4,47
920 3470 6,16
1040 10,1
Chúng có hoạt tính hóa học tương tự kim loại kiềm và kiềm thổ. Khi đốt nóng chúng phản ứng với đa số á kim.
Trong dãy điện thế Sc và các nguyên tố khác đứng trưốc hydro. Sc không phản ứng với nước còn lantan ở điều kiện thường phân huỷ chậm nước:
2 La + 6H 20 = 2La(OH)3 + 3H2
Các kim loại nhóm này dễ dàng đẩy hydro ra khỏi dung dịch axít. Phản ứng với H N 03 như sau:
8Sc + IOHNO3 = 8Sc(N 03 )3 + 3NH4N 03 + 9 H 20 Riêng Sc khi đốt nóng hòa tan không đáng kể trong kiềm tạo hợp chất:
2Sc + 6KOH + 6H 20 = 2K3 [Sc(OH)6]2 + 3H2
Các kim loại trên được điều chế bằng phương pháp điện phân muối clorit nóng chảy hay nhiệt kim loại.
11.2.2. Hợp chất có sô'oxy hóa +3 của Sc, Y, La và Ac
* Oxýt R203 là những chất kết tinh màu trắng có nhiệt độ tạo thành cao. Hòa tan trong nước tạo hydroxýt tỏa nhiều nhiệt:
La203 + 3H20 = 2La(OH)3 144
Tuods lác với nưóc mạnh theo dãv từ Sc:0 - đẽn La-,0?
* Hydroxvt R(OH>v Tình bazơ làna theo dãy từ Sc(OH)3 đến La(OH>5 và độ hòa lan trong nước cũns lãns. La(OH)- có tính bazơ mạnh. Trong điều kiện thuờns tuơns tác với axít. hấp thụ khí c ạ ,-
Khi nuns So.03 và Sc(OH)? với oxýt tươna ÚH2 hav kiềm lạo thành hợp chất kiểu M'ScO,: Mn(ScO,V,: MmSc<X. V.V..
Các hợp chàt với halosen có the có còn2 thức chuns RXj. ơ đày có hợp chất ScF? dễ lạo phúc với các kim loại khác có còns thúc M; [ScF?]. M(ScFj)florit của scandi ScFj rất khó nóns chày, khòos tan ttone nước.
Các muòì của kim loại Irèn trona duns dịch nước dẻ kẽt tinh thành hợp chãi hydrat như Sc-.(S0 4>5-5H-,0. Y-,(S0+>:,-7H-.0.
LặC0?K.SH-0. Y-,(C05K-3H^0. v.v... Tuong tự như nhòm, scandi và các nsuvẽn tò nrơna tự dễ tạo muòi kép kiều VTRíSO.K NrRlCO-K. \r R (N 0 5)5. v.v... (ở đày \ r là kim toại kiềm).
K-CO- + L a-(C 0 5)? = 2KLa(CO-),