Общая  характеристика  лантаноидов
Периодическая система / Лантаноиды / Общая  характеристика  лантаноидов
Страница 1

К семейству лантаноидов относят 15 элементов периодической системы Д. И. Менделеева: лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций. По характеру заполнения 4f – орбиталей лантаноиды делятся на подсемейство церия и подсемейство тербия. Первые 7 элементов (от церия до гадолиния включительно) относятся к подсемейству церия, а остальные 7 (от тербия до лютеция) относятся к подсемейству тербия.

Конфигурация валентных электронов атомов лантаноидов может быть выражена общей формулой 4f2-145d0-16s2 (рис 1). У них достраивается третий снаружи энергетический уровень (4f – подуровень) при одинаковом количестве электронов наружного энергетического уровня (6s2) и у большинства лантаноидов предвнешнего (5s25p6) энергетического уровня. По правилу Хунда у элементов подгруппы церия 4f орбитали заполняются по одному электрону, а те же орбитали у элементов подгруппы тербия – по второму электрону.

У церия на 4f-уровне находятся два электрона – один за счет увеличения порядкового номера по сравнению с лантаном на единицу, а другой переходит с 5d-уровня на 4f. До гадолиния происходит последовательное увеличение числа электронов на 4f-уровне, а уровень 5d остается незанятым. У гадолиния дополнительный электрон занимает 5d-уровень, давая электронную конфигурацию 4f75d16s2, а у следующего за гадолинием тербия происходит, аналогично церию, переход 5f-электрона на 4f-уровень (4f96s2). Далее до иттербия наблюдается монотонное увеличение числа электронов до 4f14, а у завершающего ряд лютеция вновь появляется 5f-электрон (4f145d16s2) (табл. 1).

Периодический характер заполнения 4f-орбиталей сначала по одному, а потом по два электрона предопределяет внутреннюю периодичность свойств лантаноидов. Периодически изменяются металлические радиусы, степени окисления, температуры плавления и кипения, величины магнитных моментов, окраска и другие свойства.

Энергия отрыва одного электрона с 4f-орбитали невелика. При незначительном возбуждении один из 4f-электронов (редко два) переходит в 5d-состояние. Остальные же 4f-электроны, экранированные от внешнего воздействия 5s25p6-электронами, на химические свойства большинства лантаноидов существенного влияния не оказывают. Таким образом, свойства лантаноидов в основном определяют 5d16s2-электроны. Поэтому лантаноиды проявляют большое сходство с d-элементами III группы – скандием и его аналогами.

Однако некоторые из них проявляют наряду с характерной степенью окисления +3 и так называемые аномальные степени окисления – +2, +4 (табл. 2).

La57 ↑ ↓ ↑

6s 5d 4f

Ce58 ↑ ↓ ↑ ↑

Pr59 ↑ ↓ ↑ ↑ ↑

Nd60 ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑

Pm61 ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

Sm62 ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

Eu63 ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

Gd64 ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

Tb65 ↑ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

Dy66 ↑ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑

Ho67 ↑ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

Er68 ↑ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑

Tm69 ↑ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

Yb70 ↑ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

Lu71 ↑ ↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

Страницы: 1 2 3 4

Смотрите также

Синтез тиоцианата ртути
Целью данной курсовой работы является изучение способов синтеза тиоцианатов, в частности тиоцианат ртути (ΙΙ). Свойства соединений ртути(II) специфичны, поэтому они интересны для ...

Производство этанола методом гидратации этилена
...

Химия как отрасль естествознания
Естествознание – наука о явлениях и законах природы. Современное естествознание включает многие естественнонаучные отрасли: физику, химию, биологию, а также смежные отрасли, такие, как физич ...