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

Алюминий (Aluminium), Al
В 1827 г. выдающийся немецкий химик, врач по образованию Фридрих Велер получил никогда и никем не виданный металл. Несколько раньше этот же металл был получен Эрстедом. Вначале Велером металл был выде ...

Коллоиды как лекарственные средства.
Столь чужеродно звучащее слово «коллоид» происходит от греческого слова «коlla» – клей. Коллоиды знакомы нам под другими названиями. Так, большие молекулы протеинов, полисахаридов и нуклеиновых кисл ...

Теория симметрии молекул
Понятие симметрии играет важную роль во всех естественных науках. Свойствами симметрии обладают структуры многих молекул, ионов, образуемых ими реагирующих систем. Математической основой ...