稀土化学与稀土材料讲述.pptx

稀土材料化学 绪 论 关于本课程： 1）学习本课程的意义。 2）本课程与其他专业基础课的相同和不同点 a）理论知识不多，应用部分较多。 b）相应的教学模式不同。 c）对学生的要求不同。 d）考核方式有区别。 考察国内一流大学化学及应用化学专业的的课程设置；考虑我校应化专业的具体要求；根据我校的具体现状，总结几轮的教学经验和教训，建构一个有利于人才培养过程的教学框架。 具体形式为：教师课堂讲授（14学时）－全班学生查资料准备好ppt－学生分别讲授（18学时）－教师总结－试卷考核加平时成绩－完成教学。  关于本课学习方式 1）教师课堂讲授稀土基本知识。（老师讲） 2）学生查阅资料，课堂讨论。（学生参与） 3）学生课堂讲相关的知识。（学生讲） 3）习题、复习思考题。 4）课堂考试（结束时） 5）交文字资料和讲课的ppt。作为平时成绩。 本课程为考试课，成绩按100分计。其中期末考试占60％，上课考察20％，平时成绩占20％。 课程教学目标 《稀土化学》是应用化学及材料类专业的专业基础课。它是该专业学生知识结构中的重要一课，学生通过本课程的学习，将了解我国稀土资源的分布，熟悉和掌握各种稀土元素的化学和物理性质，了解稀土的一般提取方法。更重要的是要了解稀土在材料各学科中的应用，使其开阔思路，为以后的工作打下专业基础。同时通过学习，也可以使学生得到一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养。 第一章 稀土元素及稀土矿物 1）稀土元素的重要性： 能源, 信息和材料 三大重要支柱. 稀土元素由于其结构的特殊性而具备了其他元素所不具备的光、电、磁等特性，从而可以制备出许多应用于高新技术的新材料。故被人们称为新材料的宝库。是当今世界科学的重要研究方向之一。 第一节 稀土元素及命名 一般来说，我们把位于元素周期表的第三副族， 包括钪（Sc，）、钇（Y，）和镧系元素 [包括镧（La，））、铈（Ce，）、镨(Pr，)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、 钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)] 的十七种元素总称为 稀土元素。 特 别 提 示 1）由于钪的性质与其他元素有很大的差别，所以一般来说我们所常指的稀土元素都是指除钪以外的16个元素。 2）稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，“土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。 稀土元素的命名 稀土元素最早由芬兰著名化学家加多林（J ，Gadolin）于1794年发现的。他在硅铍钇矿中发现了“钇土”即氧化钇。由于分离困难，直到1947年才全部完成了15个稀土元素的分离。前后研究工作由多位科学家持续了近一个半世纪才完成。 第二节 结构和分类 一个电子的运动状态要从4个方面来进行描 述，即它所处的 电子层(K、L、M，主量子数）、 电子亚层（s、p、d、f，角量子数）、 电子云的伸展方向 （s电子云是球形对称的，在空间各个方向上伸展的程度相同。P电子云在空间有三个伸展 方向。d电子云可以有五种伸展方向，f电子云可以有七种伸展方向，磁量子数） 电子的自旋方向（＋ ? ，－ ?，自旋量子数） 原子核外电子排布的原理 处于稳定状态的原子，核外电子将尽可能地按能量最低原理排布。另外，由于电子不可能都挤在一起，它们还要遵守保里不相容原理和洪特规则。一般而言，在这三条规则的指导下，可以推导出元素原子的核外电子排布情况 。但是对于多电子元素，还要考虑钻穿效应和屏蔽效应。 最低能量原理 电子在原子核外排布时，要尽可能使电子的能量最低。 电子本身就是一种物质，它在一般情况下总想处于一种较为安全（或稳定）的一种状态（基态），也就是能量最低时的状态。 当有外加作用时，电子也是可以吸收能量到能量较高的状态（激发态），但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。 一般来说，离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数的增加，电子的能量越来越大；同一层中，各亚层的能量是按s、p、d、f（我们称为轨道）的次序增高的。这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p…… 保里不相容原理 在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在，即每一个轨道中只能容纳两个