第25章f区金属镧系与锕系金属
第25章 f区金属 镧系与锕系金属
。1.镧系元素 ·2.稀土元素 ·3,锕系元素
• 1. 镧系元素 • 2. 稀土元素 • 3. 锕系元素
25-1镧系元素 ·1-1镧系元素的通性 镧系元素中是否包括镧(Z=57),至今还没有一致的 意见。一种意见认为镧原子基态不存在f电子(4f0),因此 把镧排除在镧系元素之外，镧系元素只包括14个元素(Z 58-71)；另一种意见认为虽然镧在基态时不存在f电 子但镧与它后面的14个元素性质很相似，所以应把镧作 为镧系元素。此外，第三副族镧之上的元素为钇(Z=39), 由于镧系收缩（后面讨论）的影响，使得钇的原子半径 (181pm)、三价离子半径(89.3pm)接近铽(Tb)和镝(Dy) 的原子半径和三价离子半径，因此钇在矿物中与镧系共生 通常把钇和镧系元素称为希土元素。至于钪（亿=21），它 的离子半径比较小(73.2pm),其化学性质介于铝和镧系 元素之间。一般不把它列入希土元素。通常镧系元素用Ln 表示希土元素用RE表示
25-1 镧系元素 • 1-1 镧系元素的通性 • 镧系元素中是否包括镧（Z＝57），至今还没有一致的 意见。一种意见认为镧原子基态不存在f电子(4f0)，因此 把镧排除在镧系元素之外，镧系元素只包括14个元素（Z ＝58—71）；另一种意见认为虽然镧在基态时不存在f电 子,但镧与它后面的14个元素性质很相似，所以应把镧作 为镧系元素。此外，第三副族镧之上的元素为钇(Z＝39)， 由于镧系收缩(后面讨论)的影响，使得钇的原子半径 (181pm)、三价离子半径(89．3pm)接近铽(Tb)和镝(Dy) 的原子半径和三价离子半径，因此钇在矿物中与镧系共生。 通常把钇和镧系元素称为希土元素。至于钪(Z＝21)，它 的离子半径比较小(73．2pm)，其化学性质介于铝和镧系 元素之间。一般不把它列入希土元素。通常镧系元素用Ln 表示希土元素用RE表示
电子层结构 ● IB族元素基态价电于层结构为： Sc Z=21 3d14s2 Y Z=39 4d15s2 La Z=57 5d16s2 Ac Z=89 6d17s2 ·周期表中，这一副族中的四个元素是四个过渡系的第一个 成员。在Sc和Y之后，随着原于 序数增加，电子相应地填 充在3d和4d层，构成第一和第二过镀系（或称3d过渡系和 4d过渡系)。但在镧以后，增加的电子填充在4f层，当4f层 克因坠鼠外前灵 系或4f过渡系。同样在Ac以后5f轨道当然也会形成第三内 过渡系或5f过渡系
• 一、电子层结构 • IIIB族元素基态价电于层结构为： • Sc Z＝21 3d14s2 • Y Z＝39 4d15s2 • La Z＝57 5d16s2 • Ac Z＝89 6d 17s2 • 周期表中，这一副族中的四个元素是四个过渡系的第一个 成员。在Sc和Y之后，随着原于序数增加，电子相应地填 充在3d和4d层，构成第一和第二过镀系(或称3d过渡系和 4d过渡系)。但在镧以后，增加的电子填充在4f层，当4f层 填满以后，再填人5d层。f有7个轨道，每个轨道可容纳二 个电子，因此在镧以后会出现14个元素，称为第一内过渡 系或4f过渡系。同样在Ac以后5f轨道当然也会形成第二内 过渡系或5f过渡系
镧系元素原子的电子层构型见P900表23-1。由表可见，第 个f电子在铈原子出现，但是随着原于序数增加，4轨道 中电子的填充也不是有规则的增加。出现两种类型的电子 层结构，即[Xe]4fn-15d16s2和[Xe]4fn6s2。至于某一镧系 元素的原子按照那一类型排列，则根据烘特规则，即等价 轨道全充满，半充满或全空的状态是比较稳定的。La的价 电子层站构为4f05d16s2(全空)，Gd为4f75d16s2(半满)， Lu为4f145d16s2(全满)，因4f轨道已填满，余下一个电子 填充在5d轨道上。 由于镧系元素原子最外面两层电子结构相似，而不向的 在4f内层，因此它们的化学性质非常相似
• 镧系元素原子的电子层构型见P900表23-1。由表可见，第 一个f电子在铈原子出现，但是随着原于序数增加，4f轨道 中电子的填充也不是有规则的增加。出现两种类型的电子 层结构，即[Xe]4fn-15d16s2和[Xe]4fn6s2。至于某一镧系 元素的原子按照那一类型排列，则根据烘特规则，即等价 轨道全充满，半充满或全空的状态是比较稳定的。La的价 电子层站构为4f05d16s2(全空)，Gd为4f75d16s2(半满)， Lu为4f145d16s2(全满)，因4f轨道已填满，余下一个电子 填充在5d轨道上。 • 由于镧系元素原子最外面两层电子结构相似，而不向的 在4f内层，因此它们的化学性质非常相似