镧系元素的盐类多数都含有结晶水。轻镧系元素和重镧系元素的很多盐类在溶解度上存在很大差別(见表23-9),因而提供镧系元素分组(铈组和钇组)方法。
从下表中可以看出钇组与铈组的区别是:(1)复硫酸盐溶于M2SO4溶液;(2)草酸盐溶于过量C2O42-溶液;(3)碳酸盐溶于过量CO32-溶液;(4)碱式硝酸盐微溶。根据溶解度的差別可将混合的镧系化合物很快地分离为两组——铈组和钇组。
表23-9 某些盐类在水中的溶解情况
阴离子 | 铈组(Z=大约57-62) | 钇组(Z=39,大约62-71*) |
F- |
不溶 | 不溶 |
Cl-、Br-、I-、ClO4-、 BrO3-、NO3-、Ac- |
易溶 |
易溶
|
OH- | 不溶 | 不溶 |
SO42-(MⅠ复盐) | 不溶于M2SO4溶液 | 溶于M2SO4溶液 |
NO3-(碱式) | 中等溶解 | 微溶 |
PO43- | 不溶 | 不溶 |
CO32- | 不溶;不溶于CO32-溶液 | 不溶;溶于CO32-溶液 |
C2O42- | 不溶;不溶于C2O42-溶液 | 不溶;溶于C2O42-溶液 |
* 也有将Z=63-71作为重镧系的。
(1)卤化物
镧系元素的氟化物LnF3不溶于水,即使在含3mol·L-1HNO3的Ln3+盐溶液中加入氢氟酸或F-离子,也可得到氟化物的沉淀。这是镧系元素离子的特性检验方法。
氯化物易溶于水,在水溶液中结晶出水合物。La-Nd的氯化物常含有七个水分子,而Nd-Lu(包括Y)的氯化物常含有六个水分子。无水氯化物不易从加热水合物得到,因为加热时生成氯氧化物LnOCl。制备无水氯化物最好是将氧化物在COCl2或CCl4蒸气中加热。也可加热氧化物与NH4Cl而制得。
Ln2O3+6NH4Cl →(~573K) 2LnCl3+3H2O+6NH3
无水氯化物均为高熔点固体,易潮解,易溶于水,溶于醇,从熔融状态的电导率高说明它们为离子性。
溴化物与碘化物与氯化物相似。
(2)硫酸盐
将镧系元素的氧化物或氢氧化物溶于硫酸中生成硫酸盐。由溶液中可以结晶出八水合物Ln2(SO4)3·8H2O。硫酸铈还有九水合物。无水硫酸盐可从水合物脱水而制得。
硫酸盐的溶解度随着温度升高而减小,所以影响重结晶。硫酸盐能生成很多硫酸复盐,特别是钠盐
Ln2(SO4)3·Na2SO4·2H2O
用于镧系元素分离为铈组和钇组。(见表23-9)。
(3)草酸盐
草酸盐(Ln2(C2O4)3)是最重要的镧系盐类之一。因为它们在酸性溶液中的难溶性,使镧系元素离子能以草酸盐形式析出而同其他许多金属离子分离开来。所以在重量法测定镧系元素和用各种方法使镧系元素分离,总是使之转为草酸盐,经过灼烧而得氧化物。
草酸盐沉淀的性质决定于生成时的条件。在硝酸溶液中,当主要离子是HC2O4-、NH4+离子,则得到复盐NH4Ln(C2O4)2·yH2O(y=1或3)。在中性溶液中,用草酸铵则轻镧系得到正草酸盐,重镧系得到混合物。用0.1mol·L-1HNO3洗复盐可得到正草酸盐。
草酸盐加热灼烧,经过脱水、生成碱式碳酸盐,最后生成氧化物。一般说,将草酸盐分解为氧化物,须在1073K加热30~40分钟。