Общие свойства лантаноидов

Книги по химии / Химия лантаноидов / Общие свойства лантаноидов
Страница 1

Лантаноиды – это 14 элементов, следующих за лантаном, у которых к электронной конфигурации лантана последовательно добавляются 14 4f-электронов. В табл. 2.1 приведены электронные конфигурации лантаноидов и их наиболее устойчивые степени окисления. Общая электронная конфигурация лантаноидов – 4f2–145d0–16s2.

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 5d-электрона на 4f-уровень (4f96s2). Далее до иттербия наблюдается монотонное увеличение числа электронов до 4f14, а у завершающего ряд лютеция вновь появляется 5d-электрон (4f145d16s2).

Таблица 2.1

Электронная конфигурация и степени окисления лантаноидов

Элемент

Электронная конфигурация

Степень окисления

Церий

Ce

4f26s2

+3, +4

Празеодим

Pr

4f36s2

+3, +4

Неодим

Nd

4f46s2

+3

Прометий

Pm

4f56s2

+3

Самарий

Sm

4f66s2

+2, +3

Европий

Eu

4f76s2

+2, +3

Гадолиний

Gd

4f75d16s2

+3

Тербий

Tb

4f96s2

+3, +4

Диспрозий

Dy

4f106s2

+3, +4

Гольмий

Ho

4f116s2

+3

Эрбий

Er

4f126s2

+3

Тулий

Tm

4f136s2

+2, +3

Иттербий

Yb

4f146s2

+2, +3

Лютеций

Lu

4f145d16s2

+3

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 (Рис. 2.1).

Вторичная периодическая зависимость металлических радиусов, температуры плавления и магнитного момента

Рис. 2.1

Участие 4f-электронов в образовании химической связи обусловлено предварительным возбуждением на уровень 5d. Энергия возбуждения одного электрона невелика, поэтому обычно лантаноиды проявляют степень окисления +3. Однако некоторые из них проявляют так называемые аномальные степени окисления – +2, +4. Эти состояния окисления связывают с образованием наиболее устойчивых электронных конфигураций 4f0, 4f7, 4f14. Так, Ce и Tb приобретают конфигурации f0 и f7, переходя в состояние окисления +4, тогда как Eu и Yb имеют соответственно конфигурации – f7 и f14 в состоянии окисления +2. Однако существование Pr (IV), Sm (II), Dy (IV) и Tm (II) свидетельствует об относительности критерия особой устойчивости электронных конфигураций 4f0, 4f7 и 4f14. Как и для d-элементов, стабильность состояния окисления наряду с этим фактором характеризуется термодинамическими параметрами реального соединения.

Страницы: 1 2

Смотрите также

Химия и медицина
...

Химия в сельском хозяйстве и её направления
Химизация — это одно из направлений научно-техниче­ского прогресса, основанное на широком применении химиче­ских веществ, процессов и методов в различных отраслях, на­пример в сельском хозяй ...

Спектрометрическое исследование процесса сульфирования отработанного моторного масла
...