什么是镧系收缩,对元素性质有何影响?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/19 03:41:47
什么是镧系收缩,对元素性质有何影响?
什么是镧系收缩,对元素性质有何影响?
什么是镧系收缩,对元素性质有何影响?
什么叫镧系收缩?原因结果,原因：是由于4F电子对原子核的屏蔽作用较弱而引起的,原子半径和离子半径的大小取决于原子或离子的最高能级中电子有效电荷Z*忽然主量子数,对镧系元素的原子和离子来说量子数相同Z*不同,因为镧系元素是填充4F电子,4F电子是个屏蔽作用较弱的电子,4F电子虽然处在内层,但由于F轨道的形状太分散,在空间伸展的太远,使4F电子对原子核的屏蔽不完全,不能像轨道形状比较集中的内层电子那样有效地屏蔽核电荷,结果随着原子序数的增加,外层电子所受的有效核电荷的引力也递增,因而使外层电子壳层依次有所缩小,此外由于4F轨道的形状太分散,4F电子之间的屏蔽作用也不完全,在填充4F电子的同时,每个4F电子所经受的有效核电荷也在逐渐增加,结果4F电子壳层也逐渐缩小,整个电子壳层依次收缩的积累造成了镧系收缩 结果：1由于镧系收缩的结果,是钇的三价离子（Y3+）半径(88PM)在离子半径的序列中落在铒的三价离子Er3+半径(88PM)的附近,因此钇的化学性质与镧系元素非常相似,在自然界常和镧系元素共生,成为稀土元素的一种.2:使镧系元素的第三过度系元素的离子半径洁净于第二过度系同族元素:如IVB组中的Zr4+(80PM)he Hf4+(79PM),VB族的Nb5+（70PM）和Ta5+（69PM）VIB的Mo6+（62PM）和W6+ （62PM）,因此锆和铪,铌和钽,钼和钨这三对元素的化学性质相似,在矿物中共生并分离困难.3：使地VIII族中的铂系和重铂系即（Ru-Os,Rh-Ir,Pd-Pt） 各对元素分别在原子半径,和离子半径上极为接近,造成了个相应元素同类化合物的相似和分离困难.4：造成Au,Hg的不活泼性及第六周期P区主族元素Tl,Pb,Bi呈现惰性电子对效应,因此他们低价态较高价态稳定.为什么镧系元素的原子半径收缩中Eu和Yb的原子半径突然增大而铈的原子半径减少出现峰谷现象?答:这是由于在他们的金属晶格里除2个6S电子作为传导电子外一般还有一个5d或4f电子起传导电子的作用,因此它们的金属价一般+III甲,但是Ce的金属价为+IV(4f)而铕(Eu)和镱(Yb)的金属价为+II(4f7,4f14)金属价为+IV的参加成键的电子数较多(4f1-145d0-16S2) 原子之间的吸引力较大,即金属键强,原子间结合紧密,金属价为+II的Eu,Yb由于分别具有半充满的4f 7和全充满的4f14这比4f电子层其他状态来说对原子核有较大的评屏蔽作用又由于+II价的铕和Yb只能以两个电子参加成键,成键电子数较少,原子间吸引力较小,即金属键较弱,原子间结合松弛些.因此,反映在金属原子半径的变化趋势中铈显得比较小,出现一个谷值,而铕和镱则比较大,出现两个峰值,此现象称为峰谷变化.为什么Ce,Tb呈现+IV氧化态而Eu和Yb则却呈现+II氧化态?答:Ce:4f15d16s2à4f0 (Ce4+)失去4个电子 (Tb)4f95d06s2à4f7(Tb4+):失去4e Eu 4f75d06s2à6f7失去2个电子 Yb 4f145d16s2à4f14 (Yb2+) 失去2个电子 根据洪特规则当4F轨道保持或接近全空(4F0)半充满(4F14)状态时比较稳定
镧系元素随原子序数增大原子半径缓慢减小，与一般情况不同，一个重要原因是它们原子序数增大填充的电子是填充在上一能层一个新的能级。影响就是它们核外电子排布相似，性质相似。