Лантаноиды
тся
четырехвалентные ионы... В остальном же металлический церий неотличим от
лантана. Только окисная пленка, которой покрыт металл, слегка желтоватого
оттенка.
ПРАЗЕОДИМ.
Почти вся история редких земель - это история разделения. Лантан
открыли, разделив окись церия. А через два года после открытия лантановой
земли Карлу Мозандеру удалось разделить и ее. Свойства новой земли были
черезвычайно близки свойствам La2O3 и потому элемент новой земли назвали
дидимом-от греческого (((((((, что означает "близнец" или "парный".
Дадим оказался вдвойне близнецом ! В 1882 году после скрупулезного
спектроскопического исследования окиси дидима Богуслав Браунер сообщил о ее
неоднородности. А через три года Ауэр фон Вельсбах сумел аналитически
разделить дидим на два элемента. Их назвали празеодимом (по гречески
(((((((( - "светло-зеленый" ) и неодим ( "новый дидим" ).
Большинство солей празеодима, и правда, светло - зеленые, а сам
металл внешне не отличить от лантана и церия - белый, покрытый окисной
пленкой.Правда, окись празеодима на окислу церия и лантана не похожи ни по
внешнему виду, ни по строению. Это вещество темно-серого, почти черного
цвета; его состав Pr6O11, а молекулярный вес - 1021,5.
Как и церий, празеодим склонен проявлять валентность 4+, помимо
обычной для всех лантаноидов валентности 3+. В остальном он длиже всего к
неодиму. А поскольку и церий и неодим распространены значительно больше,
чем элемент N59, он не выдерживает пока конкуренции с ними. Почти всегда
празеодим используют в смеси с неодимом или церием.
Хотя элемент дидим официально был "закрыт" еще в прошлом веке, с этим
названием можно встретиться и в самых современных книгах: до сих пор
природную смесь неодима с празеодимом называют так.
У празеодима один стабильный природный изотоп - с массовым числом
141. Радиоактивные изотопы элемента N59 образуются в природе и в атомных
реакторах при делении ядер урана. Между прочим, в реакрорах образуется и
стабильный празеодим-141 - один из "реакторных ядов". Но этот "яд" не очень
сильный; по сечению захвата тепловых нейтронов 141Pr намного уступает
изотопам других лантаноидов, кроме церия.
Радиоизотопы празеодима короткоживущи. Самый тяжелый из них - с
массовым числом 148 - имеет пнриод полураспада 12 минут. Еще меньшее время
живет самый легкий изотоп этого элемента - празеодим-133, впервые
полученный в 1968-1969 годах в Объединенном институте ядерных исследований
в Дубне.
НЕОДИМ.
"Новый близнец" - второй по распространенности среди всех
лантаноидов. Его в земной коре даже больше, чем самого лантана - 2,5*10-3
и 1,8*10-3 % соответственно. Есть даже неодимовый минерал - эшинит. В этот
минерал входят окислы кальция, тория, тантана, ниобия, иттрия, лантана и
лантаноидов, из которых в нем больше всего церия и неодима.
Природный неодим состоит из 7 изотопов - с массовыми числами от 142
до 146, а также 148 и 150. Самый распространеный из них - неодим-142.
Второй по распространенности изотоп - неодим-144 слабо радиоактивен; период
его полураспада - 5*1015 лет - величина на много порядков большая, чем
возраст нашей планеты. А вот исскуственные изотопы неодима, напротив, живут
очень недолго. Лишь один из них - неодим-141 имеет период полураспада чуть
больше 2 месяцев. Времы жизни остальных исчисляется в лучшем случае
считанными днями.
В отличии от празеодима, соединения неодима окрашены неодинаково.
Так, окись неодима Nd2O 3 - голубого цвета, его нитрат, бромид и йодит-
сиреневого. Последний, правда, на свету разлагается и буреет - выделяется
элементарный йод. Трифторид неодима окрашен в розовый цвет, сульфид Nd2S3-в
зеленый, карбид - в коричнево-золотистый, а гексаборид NdB6 - в синий.
Наибольшее практическое значение из всех этих соединений приобрела
окись неодима. Ее используют в электрических приборах как диэлектрик,
отличающийся малым коэффициентом теплового расширения. Входит она и в
рецептуры некоторых стекол. Области применения других соединений элемента
N60 ограничены стеклом, керамикой и глазурями.
Значительно шире используется сам неодим. Из всех лантаноидов элемент
N60 лучше всего влияет на свойства магниевых, алюминиевых и титановых
сплавов.
В России созданы высокопрочные магниевые сплавы, легированные
неодимом и цирконием. Предел длительной прочности при повышенных
температурах на много больше, чем у магниевых сплавов, легированных другими
элементами.
Алюминий, легированный неодимом, химически взаимодействует с ним.
Образуются соединения состава NdAl4 и NdAl2. В итоге 5 %-ная добавка
неодима вдвое увеличивает предел прочности алюминия ( с 5 до 10 кг/мм2 ).
Во много раз возрастает твердость сплава.
Подобным же образом неодим действует и на свойства титана.1,2 % церия
увелечили предел прочности титана с 32 до 38-40 кг/мм2, а примерно такая же
добавка неодима - до 48-50 кг/мм2.
ПРОМЕТИЙ.
Прометий - один из 4 исскуственных не трансурановых элементов. В
природе он образуется в результате радиоактивного распада ядер тяжелых
элементов. Обнаружить прометий в земной коре удалось лишь после того, как
он был получен исскуственным путем.
Элемент N61 открыли в 1947 году американские исследователи Маринский,
Гленденин и Кориел среди продуктов, образуюшихся в ядерном реакторе.
Сейчас известно 14 изотопов прометия. Все они радиоактивны. Самый
долгоживущий из них - прометий-145 с периодом полураспада около 18 лет.
Практически наиболее важен прометий-147 (период полураспада 2,64 года),
который используют в миниатюрных атомных батареях, способных давать
электроэнергию в течение нескольких лет. Такие батарей можно использовать
как источник тока на космических кораблях, управляемых снарядах,
радиоустройствах, часах и даже слуховых аппаратах.
В прометиевой атомной ботарее происходит двукратное преобразование
энергии. Сначало излучение прометия застовляет светиться специальный
люминесцирующий состав (фосфор), а световая энергия преобразуется в
электрическую в кремниевом фотоэлементе. На одну батарейку используется
всего 5 мгм окиси прометия-147. Особенность прометия-147 в том, что он не
испускает гамма-лучей, а дает лишь мягкое бета-излучение, задерживаемое
даже тонким слоем фосфора и корпусом батареи.
САМАРИЙ.
В середине прошлого века на Урале был найден черный блестящий
минерал. В книге Н.А.Фигуровского "Открытия элементов и происхождение их
названий" (как и в большинстве книг по истории науки) говорится, что этот
минерал открыт русским горным инженером В.Е.Самарским. Авторы книги "От
водорода до ...?" П. Р. Таубе и Е. И. Руденко утверждают несколько иное.
"В середине прошлого века на Алтае и Урале смотрителем горного округа
был инженер В. Е. Самарский. Особыми талантами он не отличался. Однажды
рабочие принесли ему найденный в Ильменских горах неизвестный минерал очень
красивого бархатно-черного цвета. Присутствовавший при этом угодливый
чиновник предложил назвать минерал в честь смотрителя горного округа
самарскитом. "Находчивость" чиновника была одобрена, минерал "окрещен" и
вошел в коллекцию... Так было увековечено имя инженера Самарского, ничем
не заслужившего такой чести".
Так или иначе, первая глава истории самария связана с Россией. Вторая-
с Францией.
В 1878 году французский химик Делофонтен работал с самарскитом и
выделил из него окись дидима. Основным оружием искателей новых элементов в
эти годы уже был спектральный анализ. В спектре дидима, полученного из
самарскита, Делафонтен обнаружил две новые голубые линии. Решив, что они
принадлежат новому элементу, он сразу же дал этому элементу название:
деципий - от латинского decipere, что значит "обманывать,одурачивать".
Вскоре появились и другие сообщения о необычных спектральных линиях в
окиси дидима. Окончательно подтвердил неоднородность этого вещества другой
французский химик - Лекок де Буабодран. Он, как и Делафонтен, нашел две
новые голубые линии (с длинами волн 400 и 417 (), но эти линии отличались
от линий деципия. В 1879 году Лекок де Буабодран назвал новый элемент
самарием.
Через год швейцарский химик Ж. Ш. Мариньяк нашел в самарските еще
один новый элемент. Он получил из самарскита две фракции, одна из которых
давала точно такой же спектр, как у элемента, открытого Буабодраном. Так
было подтверждено открытие самария. Другая же фракция, как показал
спектральный анализ, содержала новый элемент. В честь одного из первых
исследователей редких земель Юхана Гадолина этот элемент был назван
гадолинием. Деципий же вскоре "закрыли": он оказался смесью самария с
другими редкоземельными элементами, прежде всего с неодимом и празеодимом.
Элементарный самарий был получен в начале ХХ века, но еще несколько
десятилетий не находил применения. Сегодня элемент (и его соединения)
довольно важен для атомной энергетики: самарию свойственно большое
поперечное сечение захвата тепловых нейтронов - около 6500 барн. Это
больше, чем у бора и кадмия - традиционных материалов регулирующих
стержней. Керамические материалы, в которые входят окись самария (порошок
бледно
| | скачать работу |
Лантаноиды |