Tính chất lý học và hóa học của các nguyên tố đất hiếm .... Đặc trưng thay đổi bán kính ion được xác nhận bằng nhiều dữ kiện nghiên cứu các thông số mạng lưới tinh thể và thể tích phân t
GIỚI THIỆU VÀI NÉT VỀ NGUYÊN TỐ HIẾM 3
Độ âm điện của các NTĐH (theo Paolin h)
Độ điện âm tăng dần từ CE đến Lu (từ 1,12 - 1,27 eV)
Độ điện âm của các nguyên tố như Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tu, Yb và Lu phản ánh khả năng hút electron của nguyên tử trong phân tử Cụ thể, các giá trị độ điện âm dao động từ 1,12 đến 1,27, cho thấy sự khác biệt trong khả năng tương tác với electron giữa các nguyên tố này.
Khi nguyên tử A và B có khả năng hút electron như nhau thì năng lượng liên kết A-B bằng:
Nếu độ âm điện của nguyên tử A và B khác nhau, liên kết giữa chúng sẽ không phải là liên kết cộng hóa trị thuần túy Liên kết A-B sẽ có năng lượng trung bình giữa năng lượng liên kết A-A và B-B.
B có độ chênh lệch ∆ và:
Độ chênh lệch ∆ giữa hai nguyên tử A và B sẽ lớn hơn khi độ âm điện của chúng khác nhau Nếu χ A và χ B lần lượt là độ âm điện của nguyên tử A và B, chúng được đo bằng đơn vị.
6 eV (1eV = 96.5 KJ/mol), ta sẽ có: | | 0.102
Thế ion hóa của nguyên tử và ion đất hiếm
Thế ion hóa đầu tiên được xác định qua thực nghiệm, trong khi các thế ion hóa thứ hai và thứ ba chủ yếu được tính toán Thế ion hóa tổng cộng (Ln = Ln 3+ + 3e) được xác định dựa trên dữ kiện nhiệt hóa học của các clorua đất hiếm Để tính toán, người ta xác định nhiệt tạo thành các ion Lantan từ trạng thái khí, bao gồm tổng của thế ion hóa và nhiệt thăng hoa Ban đầu, nhiệt thăng hoa của tất cả các nguyên tố đất hiếm được ước tính là 90 KCal, tương ứng với nhiệt thăng hoa của La Giá trị thế ion hóa đã được làm rõ hơn sau khi có các dữ kiện thực nghiệm về nhiệt thăng hoa.
Thế ion hóa của nguyên tử và ion của các nguyên tố trong dãy nguyên tố hóa học được trình bày trong bảng số Sự biến đổi của thế ion hóa tổng cộng trong dãy nguyên tố hóa học được minh họa qua hình ảnh.
Trong dãy các nguyên tố đất hiếm, thế ion hóa tổng cộng tăng tuyến tính từ La đến Eu và từ Tb đến Yb Giá trị cực đại của thế ion hóa ở Eu và Yb là do sự ổn định của lớp vỏ f khi Eu 2+ và Yb 2+ có lớp vỏ này được làm đầy một nửa và đầy toàn phần, khiến việc tách electron thứ 3 trở nên khó khăn Bên cạnh đó, trong dãy La-Gd-Lu, sự biến đổi thế ion hóa diễn ra theo một đường thẳng.
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu
Hình 1.1 Sự biến đổi thế ion hóa trong dãy các NTĐH
Bảng 1.2 Thế ion hóa của nguyên tử và ion các NTĐH, eV
NTĐH ∑In NTĐH ∑In NTĐH ∑In NTĐH ∑In
Bán kính ion
Bán kính ion của các nguyên tố không định hình (NTĐH) được xác định dựa trên khoảng cách giữa ion NTĐH và nguyên tử oxy trong oxit có cấu trúc mạng lưới hình lục giác và hình lập phương.
Bảng đã chỉ ra các bán kính ion thường được sử dụng trong nghiên cứu các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) Trong dãy các NTĐH, bán kính ion giảm dần do sự gia tăng điện tích hiệu dụng, mà nguyên nhân là do sự chắn không hoàn toàn của điện tích hạt nhân bởi các electron f Sự giảm bán kính không diễn ra một cách đồng đều, với một điểm lồi tại Gd (R) Sự thay đổi bán kính ion được xác nhận qua nhiều nghiên cứu về thông số mạng tinh thể và thể tích phân tử của các hợp chất NTĐH Tương tự như sự thay đổi của các thông số mạng tinh thể và thể tích phân tử, sự thay đổi bán kính ion cũng có thể diễn ra đột ngột trong một số trường hợp Ở đầu mỗi phân nhóm (nhóm Ceri và nhóm Ytri), sự giảm bán kính ion rất rõ rệt so với cuối các phân nhóm, điều này có thể được giải thích bởi ảnh hưởng của trường tinh thể Dưới tác động của các ion âm trong tinh thể, mức f bị suy biến và tách thành nhiều phân mức, số lượng và vị trí của các phân mức này phụ thuộc vào sự phân bố đối xứng của điện tích âm.
Các phân mức năng lượng tách ra luôn thấp hơn, trong khi mức suy biến ban đầu lại cao hơn Khi số electron f trong dãy NTĐH tăng từ 1 đến 14, các phân mức năng lượng cũng tăng dần Đầu tiên, các phân mức có năng lượng thấp được làm đầy trước, sau đó mới đến các phân mức có năng lượng cao hơn Điều này xảy ra do các obitan đặc trưng của phân mức năng lượng thấp hơn hướng đến từ phía ligan.
Các obitan với phân mức năng lượng cao hướng đến ligan, do đó, khi các obitan đầu được làm đầy, các electron sẽ chắn hạt nhân một cách hiệu quả hơn so với khi các obitan sau được làm đầy.
Sự tăng điện tích hiệu dụng ở đầu mỗi phân nhóm dẫn đến sự giảm bán kính các ion đất hiếm Đối với các nguyên tố La, Gd và Lu, với số electron lần lượt là 0, 7 và 14, sự thay đổi bán kính ion diễn ra đều đặn do sự phân bố đồng đều của các electron f trong hai trường hợp sau.
Thuyết trường tinh thể giải thích một cách toàn diện sự biến đổi bán kính ion, dựa trên số mạng lưới tinh thể và thể tích phân tử thu được từ các dữ liệu thực nghiệm.
Bán kính ion của Ytri nằm giữa Dy và Ho, cũng như giữa Ho và Er Bảng số chỉ ra rằng bán kính ion của các nguyên tố đất hiếm với số oxi hóa 4+ gần với Th4+ (1,10 Å) và U4+ (1,05 Å) Ngoài ra, các nguyên tố đất hiếm với số oxi hóa 2+ có bán kính gần với các ion kim loại kiềm thổ, cụ thể là Ca2+ (1,06 Å) và Sr2+ (1,27 Å).
Bảng 1.3 Bán kính ion của các NTĐH, A 0 : ĐH Theo gordsmid NTĐH Theo gordsmid
Năng lượng hidrat hóa của các ion đất hiếm
Nhiều tính chất của hợp chất NTĐH trong dung dịch nước phù thuộc vào năng lượng hiđrat hóa của chúng
Nhiệt hydrat hóa của các ion đất hiếm (∆Hh) được xác định thông qua nhiệt tạo thành ion ở thể khí (∆Hk) và nhiệt tạo thành ion trong dung dịch (∆Hag) theo một phương trình cụ thể.
∆H h = - ∆H ag + ∆H k - 1,02 Jn Ở đây n bằng điện tích của cation
Một số giá trị nhận được ở bảng
Bảng 1.4 Nhiệt hidrat hóa các NTĐH
892 Đại lượng nhiệt hiđrat hóa đối với một số NTĐH cũng được xác định theo phương trình Born:
Nhiệt hidrat hóa phụ thuộc vào số thứ tự nguyên tử và tăng lên khi bán kính ion giảm Sự gia tăng nhiệt hidrat hóa trong dãy La 3+ - Gd 3+ - Lu 3+ gần như theo đường thẳng Tuy nhiên, đối với các nguyên tố lớp vỏ 4f chưa được làm đầy, có sự sai lệch trong sự phụ thuộc này, cho thấy sự tăng của nhiệt hidrat hóa tuyệt đối Điều này có thể được giải thích bởi ảnh hưởng của trường phối tử.
La Ce Pr Nd PmSm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu
Hình 1.2 Sự thay đổi nhiệt hidrat hóa trong dãy các NTĐH
Thế oxi hóa - khử
Một trong những đặc trưng quan trọng của ion các nguyên tố hóa học trong dung dịch là thế oxi hóa - khử của chúng Thế này được xác định dựa trên nhiệt tạo thành ion trong dung dịch nước và giá trị entropi của các ion Thông tin về thế điện cực của phản ứng được trình bày trong bảng số.
Từ những dữ kiện này suy ra là các Lantanit kim loại tự do là các tác nhân khử rất mạnh
Các dữ kiện cho thấy lớp vỏ f của trống có độ bền cao khi được làm đầy một nửa và đầy hoàn toàn Cụ thể, ion Ce(IV) (f 0) khó bị khử thành ion (III) 3 điện tích hơn so với Pr(IV) (f 1) Đồng thời, Eu(II) (f 7) và Yb(II) (f 14) được xác định là các tác nhân khử yếu hơn so với các ion đất hiếm hóa trị II khác.
Tính chất oxi hóa khử trong dung dịch được xác định bởi mối quan hệ giữa năng lượng cần thiết để đạt được mức oxi hóa cụ thể (thế ion hóa) và năng lượng duy trì trạng thái ổn định trong dung dịch nước (năng lượng hidrat hóa).
Bảng 1.5 Thế ion hóa của các NTĐH
Bảng 1.6 Thế điện cực của các NTĐH
La -2.90 Lu -2.72 Đã tính được năng lượng tự do của phản ứng oxi hóa khử:
Ln n+ aq + 1/2 H 2 O aq = Ln 3+ aq + H + aq + 1/4O 2 (k) (1) và: Ln 2+ aq + H + aq = Ln 3+ aq + 1/2H 2 + 1/4O 2 (k) (2) Ở đây Ln_các NTĐH phân nhóm Ceri
Kết quả tính toán cho thấy độ bền của nước oxi hóa 3+ được xác nhận đối với tất cả các NTĐH khi ΔZ o âm Đặc biệt, giá trị tuyệt đối ΔZ o của phản ứng (1) là nhỏ nhất đối với Ce và Pr, trong khi phản ứng (2) có những đặc điểm riêng.
Nghiên cứu cho thấy khả năng tạo ra các ion giả bền như Ce 4+, Pr 4+, Eu 2+ và Sm 2+ trong dung dịch, với sự giảm của thế điện cực phản ứng Ln = Ln 3+ + 3e trong dãy NTĐH Sự thay đổi này tương tự như các tính chất khác như Cr, I, AHh, và sự quan sát điểm gãy ở Gd cho thấy sự biến đổi trong thế oxi hóa - khử trong dãy NTĐH có thể được giải thích bởi sự tăng không đồng đều của điện tích hiệu dụng trong trường phối tử của các phân tử nước.
La Ce Pr Nd PmSm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu
Hình 1.3 Sự thay đổi thế oxi hóa khử trong dãy NTĐH
CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM 12
Tính chất lý học và hóa học của các nguyên tố đất hiếm
Nguyên tố đất hiếm thường có màu trắng bạc, ngoại trừ Praseodymi và Neodymi có ánh vàng, và ở trạng thái bột, chúng có màu từ xám đến đen Hầu hết các nguyên tố này kết tinh theo dạng mạng lưới sáu phương, trừ Xeri có cấu trúc lập phương tâm mặt, Samarium dạng thoi, Europi lập phương tâm khối, và Ytterbi kết tinh dạng lập phương tâm mặt Tất cả đều có khả năng chuyển hóa đa hình, với dạng sáu phương chuyển thành lập phương ở nhiệt độ cao Xeri có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất (797 °C) trong khi Luteti có nhiệt độ nóng chảy cao nhất.
(1652 o C) Nhiệt độ sôi thấp nhất ở Europi (1430 o C) và cao nhất ở Lantan, Xeri
Kim loại nhẹ nhất là Europi với tỷ trọng 5,3 g/cm³, trong khi Luteti là kim loại nặng nhất với tỷ trọng 9,79 g/cm³ Tiết diện thâu tóm nơtron nhiệt thấp nhất thuộc về Xeri (0,70 barn) và Ytri (1,38 barn), trong khi Gadolini có tiết diện cao nhất (44.000 barn) Các kim loại nguyên chất như Lanta và Xeri có độ dẫn nhiệt cao, độ cứng từ 20-30 Brinel và có khả năng rèn, nén, cán thành lá hoặc kéo thành dây dẫn Áp suất hơi của chúng giảm theo thứ tự Europi > Ytterbi > Samarium > Luteti > Thulium > Holmium > Dysprosium > Erbium > Gadolinium, trong đó Europi, Ytterbi và Samarium vẫn có áp suất hơi đáng kể dưới nhiệt độ nóng chảy Các nguyên tố đất hiếm ở giữa có độ bền cao chống ăn mòn, trong khi các nguyên tố ở đầu và cuối dãy như Lantan và Luteti dễ bị ăn mòn hơn.
Oxy, khi kết hợp với khí đốt nóng, có khả năng khiến các nguyên tố đất hiếm bốc cháy trong khí quyển và tạo ra oxyt Lực tác động lên oxy giảm khi số thứ tự Z tăng, dẫn đến sự phân hủy của nước, giải phóng hydro Ngoài ra, các nguyên tố này cũng tan trong các axit như HCl và H2SO4 với mọi nồng độ, cũng như trong HNO3 đặc.
Chúng không tác dụng với kiềm ngay cả khi nung nóng
Các nguyên tố đất hiếm tác dụng với Halogen ở nhiệt độ khá cao, mức độ tác dụng giảm từ Flo đến Iod
Lưu huỳnh, Selen và Telu khi nung chảy với kim loại đất hiếm tạo thành các hợp chất như Sunphua, Selenua và Telurua Kim loại đất hiếm cũng phản ứng với Cacbon và các khí chứa Cacbon để tạo ra Cacbua LnC2 Khi kết hợp với Photpho, chúng tạo thành Photphua LnP Tác dụng với Hydro diễn ra chậm ở nhiệt độ thường nhưng nhanh hơn khi đốt nóng, tạo ra các Hydrua LnH3 và LnH2 Độ tan của Hydro trong kim loại đất hiếm giảm khi nhiệt độ tăng, và khi đốt nóng Hydrua trên 1000 oC trong chân không, chúng phân hủy hoàn toàn Ở nhiệt độ cao, kim loại đất hiếm phản ứng với Nitơ để tạo Nitrua LnN Kim loại đất hiếm là chất khử mạnh, có khả năng khử nhiều Oxyt thành kim loại, và CO, CO2 bị Xeri khử thành Cacbon ở nhiệt độ cao Chúng cũng tạo ra nhiều hợp kim và hợp chất với các kim loại khác như MeLn, MeLn2, MeLn3, Ln3Me, LnMe, LnMe2,… với Me là kim loại nhóm I, II, III.
Các hợp chất
2.2.1 Các Oxyt – Ln 2 O 3 Điều chế các Oxyt bằng nung HydrOxyt, Oxalat, Cacbonat hoặc một số muối có gốc bay hơi Nếu phản ứng tiến hành ngoài không khí, ta thu được Ln 2 O 3 (Oxyt 1,5) Chỉ có Xeri, Praseodymi, Terbi tạo thành các Oxyt cao CeO2, Pr6O11, Tb4O7 Xeri dễ tạo các hợp chất với Oxy và các hợp chất khác trong đó nó có hóa trị 4 Điều này rất quan trọng đối với thực tế bởi vì được ứng dụng để tách Xeri ra khỏi tất cả các nguyên tố đất hiếm khác
Các oxyt đất hiếm là những hợp chất bền và có nhiệt sinh cao, ví dụ như oxyt Lantan (La2O3) với giá trị 143 kcal/nguyên tử Chúng có thể được điều chế dưới dạng vô định hình hoặc tinh thể, với một số oxyt kết tinh theo mạng lưới lục phương và một số theo dạng lập phương, tùy thuộc vào điều kiện điều chế, chủ yếu là nhiệt độ Các oxyt này có khả năng chịu nhiệt tốt, trong đó nhiệt nóng chảy của La2O3 rất cao.
Nhiệt độ nóng chảy của Ce2O3 là 1965 °C trong khí quyển Nitơ, trong khi La2O3 có độ hòa tan rất thấp, chỉ 1,23 x 10^-5 mol/lit và Pr2O3 là 0,61 x 10^-6 mol/lit Các oxit này có khả năng hút ẩm và hấp thụ khí cacbonic từ không khí, đồng thời phản ứng với nước để tạo ra Ln(OH)3, một phản ứng tỏa nhiệt, đặc biệt với La2O3 Nhiệt độ hòa tan của các oxit này giảm khi số thứ tự Z tăng, và chúng dễ tan trong các oxit vô cơ, với độ tan cũng giảm dần.
17 ở các Oxyt cuối (Ytterbi và Luteti)
2.2.2 ĐiOxyt Xeri – CeO 2 ĐiOxyt Xeri là bột màu trắng có ánh vàng Sự khác nhau về ánh phụ thuộc vào cỡ hạt và tan chất La2O3 ĐiOxyt Xeri nóng chảy ở gần 2600 0 C Nó có độ dẫn điện cao hơn các Ln2O3 CeO2 có nhiệt sinh lớn, vì vậy nó rất bền Có thể khử ĐiOxyt Xeri tới kim loại bằng Hydro khi có mặt Niken ở nhiệt độ 1380 0 C Khi dùng Cacbon để khử, có thể khử ĐiOxyt Xeri tới Oxyt Xeri thấp hoặc Cacbua Xeri tùy điều kiện Người ta khử nó tới Oxyt 1,5 (Ce2O3) bằng Canxi ĐiOxyt Xeri đã nung nóng rất khó tan tan trong Axit Clohydric và Axit Nitric Nó chỉ dễ tan trong Axit Nitric khi có mặt F - hoặc H2O2 ĐiOxyt Xeri tan hoàn toàn nhưng khó khăn trong Axit Sunfuric đặc, sôi, khi có mặt chất khử như Hydroquinon có thể hòa tan ở nhiệt độ thấp hơn
Tính thụ động của CeO2 sau khi nung nóng có thể liên quan đến sự chuyển hóa từ các dạng tinh thể sang dạng lập phương ở 685 °C Để làm mất tính thụ động của ĐiOxyt Xeri và tăng khả năng hòa tan trong axit, cần khử nó xuống trạng thái hóa trị thấp hơn 4, từ đó tăng tính bazơ và phá hủy cấu trúc trơ của nó ĐiOxyt Xeri cũng có khả năng tạo thành dung dịch rắn với các Oxyt Sm2O3 theo tỷ lệ bất kỳ.
2.2.3 ĐiOxyt Praseodymi PrO 2 Điều chế ĐiOxyt Praseodymi bằng cách nung Oxyt ở áp suất Oxy cao và nhiệt độ gần 400 0 C, hoặc nung chảy Nitrat Praseodymi với Nitrat Kali ở 400 –
450 0 C Thành phần Oxyt thu được ít Oxy hơn PrO2 và thường là Pr6O11
CeO2 và PrO2 có khả năng hòa tan vô hạn trong nhau, trong khi chúng hòa tan có hạn trong các oxyt 1,5 Điôxyt praseodymi tương tác với các oxyt kim loại khác để tạo ra các hợp chất dạng LnMeO3, với Me có thể là Co, Ga, Fe, và các nguyên tố khác.
HydrOxyt đất hiếm Ln(OH)3 được lắng xuống dưới dạng kết tủa vô định hình khi dung dịch muối đất hiếm phản ứng với dung dịch Amoniac hoặc kiềm Tuy nhiên, các nghiên cứu về ảnh hưởng của điều kiện kết tủa đến thành phần của HydrOxyt vẫn còn hạn chế Giá trị pH của kết tủa này phụ thuộc vào bán kính ion Ln 3+, với khoảng giá trị từ 6,0 (đối với Luteti) đến 8,0.
Ce(OH)4 kết tủa ở pH rất thấp (0,7 – 1,0), được sử dụng để tách Xeri khỏi các nguyên tố đất hiếm khác Tất cả các HydrOxyt đều hấp thụ Cacbonit từ không khí, dẫn đến việc chứa một lượng Cacbonat Bazơ HydrOxyt đất hiếm có cường độ Bazơ nằm giữa Mg(OH)2 và Al(OH)3 Tính kim loại của các nguyên tố đất hiếm tăng từ Luteti đến Lantan, với Ytri đứng giữa Europi và eduin, do đó tính Bazơ của HydrOxyt giảm khi bán kính ion giảm Chúng thực tế không tan trong nước.
S = 0,5.10 -6 (Luteti) đến 8,8.10 -6 mol/l (Lantan) Tích số hòa tan:
T25, từ 1.10 -25 (Lu) đến 3.10 -22 (La), là nguyên liệu chính để sản xuất nhiều hợp chất đất hiếm HydrOxyt đất hiếm được sử dụng trong kỹ thuật phân chia các nguyên tố đất hiếm qua phương pháp kết tủa phân đoạn Khi dung dịch muối đất hiếm phản ứng với kiềm và H2O2, sẽ tạo ra HydroperOxyt với thành phần Ln(OOH)(OH)2.nH2O và Ce(OOH)(OH)3.n.H2O Tuy nhiên, các hợp chất này không bền, dễ bị phân hủy bởi nhiệt và axit, dẫn đến sự mất oxy hoạt động và giải phóng Ozon hoặc H2O2.
Hydrat Sunphat đất hiếm Ln(SO4)3.nH2O được điều chế bằng cách phản ứng Oxyt, HydrOxyt hoặc Cacbonat đất hiếm với Axit Sunfuaric loãng, sau đó cô đặc Số lượng n phụ thuộc vào điều kiện điều chế Để thu được Sunphat khan, có thể nhiệt phân Hydrat ở nhiệt độ 600 - 650°C hoặc tác dụng H2SO4 đặc, dư lên Oxyt khi đun nóng mạnh, rồi tách H2SO4 dư theo phản ứng.
Phản ứng hóa học giữa Ln2O3 và H2SO4 tạo ra 2Ln(SO4)3 và nước Tiếp theo, 2Ln(SO4)3 có thể phân hủy thành Ln2(SO4)3, SO3 và nước Các sunphat này có độ hòa tan cao trong nước, với độ hòa tan tăng dần từ Ln đến Eu, đạt đến 37,8g trong 100g nước ở 20°C Đáng lưu ý, độ hòa tan của sunphat giảm khi nhiệt độ tăng.
La 2 (SO 4 ) 3 9H 2 O là 2,12 ở 25 o C, 1,26 ở 50 o C và 0,981% khối lượng ở 75 o C tính
Sunphat đất hiếm có xu hướng tạo thành dung dịch quá bão hòa giống như Sunphat natri và canxi
Samarium, Europi và Ytterbi tạo thành hợp chất Sunphat Ln II SO4 III với hóa trị 2, đóng vai trò quan trọng trong việc phân chia các nguyên tố đất hiếm Các hợp chất này được thu nhận thông qua phương pháp khử catot các Sunphat đất hiếm hóa trị.
Bảng 2.2 Độ hòa tan của Ln 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O trong nước (Tính theo số gam muối khan trong 100g nước)
Sunphat Xeri Ce(SO4)2 được sản xuất bằng cách đun nóng CeO2 nghiền nhỏ với H2SO4 đặc, dư Chất này là tinh thể màu vàng đậm và dễ tan trong nước Dung dịch của Sunphat Xeri Ce có tính axit do quá trình thủy phân tạo ra các axit phức tạp như Hydroxosunphoxeric: H[Ce(OH)3SO4] và H4[Ce(OH)4(SO4)2].
Sunphat Xeri IV phân hủy ở nhiệt độ cao hơn 300 o C
2Ce(SO 4 ) 2 Ce 2 (SO 4 ) 3 + SO 3 + O Ce(SO 4 ) 2 H 2 O tạo thành khí hòa tan Ce(OH) 4 tỏng H 2 SO 4 đặc Nó đồng hình với TetraHydrat Sunphat thori và Zirconi
Sunphat đất hiếm tạo với Sunphat kiềm và Amon các hợp chất kéo
Ln 2 (SO 4 ) 3 Me 2 SO 4 nH 2 O Chúng kết tủa khi thêm vào dung dịch Sunphat kiềm hoặc mon những dung dịch Sunphat kép có thể chia họ đất hiếm thành 3 phân nhóm:
Nhóm Xeri bao gồm các nguyên tố La, Ce, Pr, Nd, Sm và Pm, nổi bật với khả năng tạo ra các sunphat kép không tan trong dung dịch bão hòa của sunphat amôn, natri và kali.
Phân nhóm Ytri gồm Y, Dy, Ho, Er, Tu, Yb, Lu, chúng tạo các Sunphat kép dễ tan;
Phân nhóm terbi gồm Eu, Gd và Tb, chúng chiếm vị trí trung gian, tức là tọa thành các Sunphat kép ít tan
Sau đây đưa ra ví dụ về độ tan của một vài Sunphat kép
K2SO4.Ln2(SO4)3.H2O trong dung dịch bão hòa K2SO4 (tính theo gam Ln2O3 tỏng 100ml dung dịch)
Sm Gd Y 0,05 0,77 4,685 Thành phần kết tủa Sunphat kép có thể biến đổi phụ thuộc vào lượng Sunphat kim loại kiềm thêm vào
Người ta ứng dụng tính tan khác nhau của Sunphat kép vào tách và phân chia sơ bộ họ đất hiếm
Người ta điều chế Nitrat đất hiếm bằng cách hòa tan Oxyt hoặc cacbonat trong HNO 3 , sau đó cô đặc dung dịch Phản ứng xảy ra như sau:
