镧系收缩及后果.doc

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1、镧系收缩及后果1．镧系收缩现象镧系元素的原子（离子）半径，随着原子序数的增大而缩小，这种现象称为镧系收缩。(a)Ln原子半径与原子序数的关系(b)Ln3+离子半径与原子序数的关系2．镧系收缩的特点：原子半径收缩的较为缓慢，相邻原子半径之差仅为1pm左右，但从La～Lu经历14个元素，原子半径收缩积累14pm之多。离子半径收缩要比原子半径明显的多。【问题1】为什么出现镧系收缩？电子填入f轨道，f轨道疏松，造成核对最外层电子引力增大，导致原子（或离子）半径收缩。【问题2】为什么在原子半径总的收缩趋势中，铕与镱原子半径比相邻元素的原子半径大得多？这是

2、电子层构型的影响：Eu、Yb分别有半充满的4f7和全充满的4f14，这种结构比起4f电子层未充满的其他状态对原子核有较大的屏蔽作用。【问题3】为什么原子半径收缩小，而离子半径却收缩的十分明显？在原子中，随核电荷的增加相应的电子填入倒数第三层的4f轨道（倒数第一层为6s，第二层为5s，5p轨道），它比6s和5s，5p轨道对核电荷有较大的屏蔽作用，因此随原子序数的增加，最外层电子受核的引力只是缓慢地增加，从而导致原子半径呈缓慢缩小的趋势。而离子比金属原子少一电子层，镧系金属原子失去最外层6s电子以后，4f轨道则处于第二层（倒数第一层为5s，5p轨道

3、），这种状态的4f轨道比原子中的4f轨道（倒数第三层）对核电荷的屏蔽作用小，从而使得离子半径的收缩效果比原子半径明显。【问题4】在Ln3+离子半径减小曲线中，为什么在Gd3+离子处出现微小的不连续？因为Gd3+的电子层构型为4f7，这种半充满的电子结构屏蔽效应略有增加，有效核电荷略有减小，所以Gd3+离子的离子半径减小程度较小。这种效应叫做钆断效应。3．镧系收缩的后果（1）Y3+离子半径为88pm，落在Er3+（88.1pm）附近，因而自然界中，Y常同镧系共生，成为稀土元素成员。（2）镧系后面元素的原子半径、离子半径分别和同族上面一个元素的原子

4、半径和离子半径相为接近。第五周期Zr(Ⅳ)Nb(Ⅴ)Mo(Ⅵ)离子半径80pm70pm62pm第六周期Hf(Ⅳ)Ta(Ⅴ)离子半径79pm69pm62pm上述三对元素半径十分接近,化学性质十分相似，常伴生在一起,难以分离。