Лантаноидное сжатие.
Периодическая система / Лантаноиды / Лантаноидное сжатие.

Лантаноидным сжатием называют открытое немецким геохимиком В. Гольдшмитом закономерное уменьшение размеров трехвалентного иона редкоземельных элементов от лантана к лютецию. Казалось бы , все должно быть наоборот: в ядре атома церия на один протон больше, чем в ядре атома лантана; ядро празеодима больше, чем ядро церия и т. д. Соответственно растет и число электронов, вращающихся вокруг ядра. И если представить атом таким, как его обычно рисуют на схемах, - в виде маленького диска, окруженного вытянутыми орбитами невидимых электронов, орбитами разных размеров, то, очевидно, прибыль электронов должна была бы увеличить размеры атома в целом. Или, если отбросить наружные электроны, число которых может быть неодинаковым, такая же закономерность должна наблюдаться в размерах трехвалентных ионов лантана и его команды.

Радиус трехвалентного иона лантана равен 1,22 Е, а такого же иона лютеция - всего 0,99 Е. Все не по логике, а как раз наоборот. Однако до

физического смысла лантаноидного сжатия докопаться нетрудно и без квантовой механики, достаточно вспомнить основные законы электромагнетизма.

Заряд ядра и число электронов вокруг него растут параллельно. Сила притяжения между разноименными зарядами тоже растет: более тяжелое ядро сильнее притягивает электроны, укорачивает их орбиты. А поскольку в атомах лантаноидов наиболее насыщены электронами глубинные орбиты, электрическое притяжение оказывает еще более сильное действие.

Близость ионных радиусов и общность химических свойств - вот главные причины совместного присутствия лантаноидов в минералах.

Всего известно около 70 собственно редкоземельных минералов и еще около 200 минералов, в которые эти элементы входят как примеси. Это свидетельствует о том , что "редкие земли" вовсе не такие уж редкие; и это старинное общее название скандия, иттрия и лантана с лантаноидами - не более чем дань уважения к прошлому. Они не редки: церия в земле больше, чем свинца, а самые редкие из редкоземельных распространены в земной коре на много больше, чем ртуть. Все дело в рассеяности этих элементов и сложности отделения их один от другого.

Лантаноиды распространены в природе не одинакого. Элементы с четными атомными номерами встречаются значительно чаще, чем их не четные соседи. Это обстоятельство, конечно, сказывается на масштабах производства и ценах на редкоземельные металлы. Самые труднодоступные лантаноиды-тербий, тулий, лютеций.

Смотрите также

Лантаноиды и актиноиды
...

Твердофазные потенциометические сенсоры, селективные к ванадий и вольфрамсодержащим ионам
...

Курс лекций по Коллоидной химии (Часть 2)
...