Лантаноиды
Страница 1

Лантаноиды – это 14 элементов, следующих за лантаном, у которых к электронной конфигурации лантана последовательно добавляются 14 4f-электронов. В табл. 8.12 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).

Элемент

Электронная конфигурация

Степень окисления

Элемент

Электронная конфигурация

Степень окисления

Церий

Ce

4f26s2

3, 4

Тербий

Tb

4f96s2

3, 4

Празеодим

Pr

4f36s2

3, 4

Диспрозий

Dy

4f106s2

3, 4

Неодим

Nd

4f46s2

3

Гольмий

Ho

4f116s2

3

Прометий

Pm

4f56s2

3

Эрбий

Er

4f126s2

3

Самарий

Sm

4f66s2

2, 3

Тулий

Tm

4f136s2

2, 3

Европий

Eu

4f76s2

2, 3

Иттербий

Yb

4f146s2

2, 3

Гадолиний

Gd

4f75d16s2

3

Лютеций

Lu

4f145d16s2

3

Таблица 8.12

Электронные конфигурации и степени окисления 4f-элементов (лантаноидов)

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. 8.15). Участие 4f-электронов в образовании химической связи обусловлено предварительным возбуждением на уровень 5d. Энергия возбуждения одного электрона невелика, поэтому обычно лантаноиды проявляют степень окисления III (табл. 8.12, рис. 8.15). 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

Научные основы технологии и оборудования гранулирования активных масс и формования положительных электродов литиевых источников тока
Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) и Государственном унитарном предприятии Особое конструкторско-технологи ...

Дисахариды и полисахариды
В живой природе широко распространены вещества, многим из которых соответствует формула Сх(Н2О)у. Они представляют собой, таким образом, как бы гидраты углерода, что и обусловило их названи ...

Получение и описание физико-химических свойств синтетических биодеградируемых полимеров
Биодеградируемыми полимерами называются полимерные материалы, разрушающиеся в результате естественных природных (микробиологических и биохимических) процессов. Полимер, как правило, считает ...