Лантаниды структура электронная

Если бы нейтральные атомы и элементарные ионы (т. е. ионизированные атомы) представляли собой бесструктурные шары, свойства их определялись бы величинами только зарядов и радиусов. Однако в действительности громадное значение имеет структура электронных оболочек. Как правило, решающую роль для определения важнейших химических свойств играет при этом самая внешняя оболочка. Уже гораздо менее резко выражена зависимость свойств атомов и ионов от второго снаружи слоя (причем влияние его структуры сказывается тем слабее, чем больше электронов в самом внешнем и меньше их в рассматриваемом втором). Значение структуры еще глубже лежащих электронных слоев обычно (кроме атомов лантанидов и актинидов) сводится почти к нулю. Поэтому при выделении аналогов можно в первом приближении считаться со структурой только внешней оболочки, учитывая особенности и второй лишь по мере надобности (главным образом в атомах переходных металлов). [c.233]

Положение лантанидов в периодической системе. Структура электронной оболочки атомов лантанидов. Особое положение гадолиния и лютеция. Валентность лантанидов. Восстановительная активность. Отношение к кислороду, воде и кислотам. Окислы и гидроокиси лантанидов. Окраска и парамагнитные свойства ионов. Лантанидное сжатие. Наиболее важные соли. Разделение ионов лантанидов. Комплексные соединения. [c.333]

Энергии уровней 5/ и Ы настолько близки, что могут перекрываться, и поэтому наличие 5/-электронов может зависеть даже от валентности элемента и фазового состояния его соединения. Одинаковая структура электронной оболочки объясняет аналогию спектров поглощения актинидов и лантанидов положение и характер полос поглощения, сплощное поглощение в ультрафиолетовой области и т. д. [c.491]

Особенности электронных конфигураций атомов актинидов (образование 5/-подуровня) приводят к тому, что эти элементы, как и лантаниды, образуют отдельное семейство, выделяемое из таблицы в виде отдельного ряда. В клеточном варианте длиннопериодной формы периодической системы элементов Д. И. Менделеева (приведена на заднем форзаце) учтена тонкая структура электронных подуровней атомов. В этой таблице периодической системы по горизонтали расположены периоды, а по вертикали— группы аналогов. [c.113]

У лантанидов увеличение заряда ядра сопровождается застройкой третьего снаружи электронного слоя при сохранении структуры внешних слоев. В результате химические свойства лантанидов очень близки. [c.207]

В следующем элементе, № 72, новый электрон включается уже во второй снаружи слой. Элемент этот должен, следовательно, иметь структуру 2, 8, 18, 32, 10, 2 и с химической стороны быть аналогом не предшествующих ему лантанидов, а циркония (2, 8, 18, 10, 2). Поэтому и искать его следовало не в тех рудах, где обычно встречаются лантаниды (и где элемент № 72 уже много лет тщетно искали), а в циркониевых минералах. Действительно, элемент № 72 (Н ) был найден в циркониевой руде (1923 г.). [c.221]

Лантанидами (или лантаноидами) называются четырнадцать элементов с порядковыми номерами от 58 до 71, в атомах которых пополняется электронами 4/-подуровень. У атомов всех элементов на внешнем, шестом, уровне находятся по два з-электрона. В атомах только двух элементов 64-гадолиния и 71-лютеция в 5й-подуровне имеется по одному электрону, а в атомах всех остальных лантанидов этот подуровень остается незаполненным. Различие в структуре подуровней видно из схемы [c.333]

Как видио нз данн.ых таблицы, два внешних электронных слоя в атомах почти всех лантанидов построены однотипно, а основное изменение претерпевает трет п й слой, число электронов которого прн переходе от Ьа к Ьы возрастает с 18 до 32. Так как химические свойства элементов связаны со структурой главным образом внешних электронных слоев, изменение числа электронов в третьем отражается на иих довольно слабо. В связи с этим все лантаниды по свойствам похожи друг на друга и являются как бы членами гомологического ряда лантана. [c.366]

Изложенное выше относится к сопоставлениям свойств атомов или ионов при данных эффективных радиусах. Сами эти радиусы зависят от структуры не только внешних, но и всех внутренних электронных оболочек. Действительно, переход той или иной из них по ряду структур 8 18->32 должен сопровождаться последовательным усилением действия положительного поля ядра на внешние части атома или иона, что (при неизменном общем числе электронных слоев) ведет к уменьшению его радиуса. Например, в результате происходящей у элементов семейства лантанидов достройки внутреннего слоя от 18 до 32 электронов радиусы их ионов последовательно уменьшаются от 122 пм у ЬаЗ+ (2, 8, 18, 18, 8) до 99 пм у ЬцЗ+ (2, 8, 18, 32, 8). [c.474]

Слоистое в энергетическом отношении строение а/гао. ов, обнаруживающееся в структуре рентгеновских спектров, как уже упоминалось, очень важно для правильного понимания природы главных групп периодической системы. Знакомство с этим строением в той мере, в какой оно отражается в тонкой структуре рентгеновских/спектров, обнаруживающей подразделение отдельных электронных оболочек, позволяет понять также и особенности строения побочных подгрупп периодической системы, включая и группы лантанидов и актинидов. [c.259]

Некоторые парамагнитные ионы металлов, особенно многие ионы лантанидов, индуцируют изменение химического сдвига ядерного резонанса соседних ядер. Псевдоконтактные сдвиги возникают вследствие наличия дальних взаимодействий, эффективность которых зависит как от природы иона металла, так и от стереохимических особенностей расположения отдельных ядер относительно иона металла. Прежде чем приступить к дальнейшему рассмотрению этого эффекта, следует отметить, что имеется и другой механизм изменения химического сдвига резонанса под влиянием парамагнитного иона — так называемый контактный сдвиг. Последний возникает в результате прямой делокализации электронов через химические связи от иона металла на ядра, резонанс которых наблюдается, и он не зависит от расстояния, в общем случае не дает сведений о структуре, однако его необходимо учитывать при анализе псевдоконтактного сдвига. [c.390]

Свойства элементов тесно связаны с электронной структурой их атомов, а поэтому целесообразно начать обсуждение актинидов и лантанидов с рассмотрения их электронных конфигураций. [c.104]

Химический сдвиг сигнала протонов, расположенных вблизи атома, имеющего неподеленную пару электронов (основания Льюиса), может заметно меняться при координации к такому атому какого-либо иона лантанидов (в координации участвует неподеленная пара). В качестве реагента используют комплекс лантанида с органическим соединением. Структуры некоторых [c.288]

Большинство лантанидов имеют спектры с дискретной структурой, которые обусловлены переходами внутри 4/-оболочки. Характерная резкость линий спектра обусловлена малым взаимодействием 4/-оболочки со внешней средой. Сплошное поглощение в дальней ультрафиолетовой области объясняется переходами электронов с оболочки 4/ на внешнюю оболочку 5 . [c.141]

Магнитный момент таких атомов и пропорциональная квадрату магнитного момента величина, называемая парамагнитной восприимчивостью, определяются электронной структурой. Поэтому исследование поведения ионов и атомов в магнитных полях может дать сведения о строении электронных оболочек. Особенно удобным оказалось исследовать таким образом свойства трехвалентных ионов лантанидов. В самом деле, при образовании трехвалентных положительных ионов лантанидов отрываются три электрона с пятой (5 ) и шестой (б ) оболочек, а во всех оболочках, кроме четвертой, имеется четное число электронов, причем половина электронов имеет спин + /2, а половина — /2, так что суммарный спин равен нулю. Поэтому магнитные свойства всего иона в целом определяются только строением /-слоя четвертой электронной оболочки — числом /-электронов и величиной их суммарного спина. [c.158]

Электронные структуры наружных электронных оболочек атомов лантанидов и актинидов [c.160]

Лантаниды (редкоземельные элементы) Се, Рг, КЬ, Рт, Зт, Ей, 0(1, ТЬ, Ву, Но, Ег, Тт, УЬ, Ьи и актиниды ТЬ, Ра, и, Кр, Ри, Ат, Ст, Вк, С1, Ев, Рт, Мб, Ко, Ь , обладая электронной структурой, отличной от электронной структуры четырех переходных металлов, будут изучаться отдельно. [c.19]

Важно иметь в виду, что электронные структуры, указанные в табл. 6, являются структурами нейтральных (не ионизированных) газообразных атомов, тогда как в химии мы обычно встречаемся с электронными структурами ионов и соединений. Соотношение между электронной структурой газообразного атома элемента и ь>лектронной структурой его соединения может быть гораздо сложнее. Например, в случае актинидов и лантанидов нет необходимости предсказывать преимущественную вероятность трехвалентного состояния, исходя из электронных структур газообразных атомов, так как обычно имеется только два так называемых валентных электрона (7х или 6х), которые указывают на преимущественную возможность двухвалентного состояния. [c.119]

Плутоний принадлежит к элементам VH периода таблицы Менделеева и следует в нем за ураном и нептунием. В отношении места этих элементов в периодической системе в настоящее время наиболее распространена теория Сиборга [3, гл. 17 170, 203, гл. 11 646, 648]. По этой теории у элементов, начиная формально с тория и кончая лауренсием, происходит последовательное заполнение четырнадцатью электронами внутреннего энергетического уров1НЯ 5/. Так как количество внешних валентных электронов (один электрон 6d и два —7s) при этом не меняется и остается рав ным количеству валентных электронов актиния, химические и физические свойства членов ряда должны быть сходны, а сам ряд получил название актинидов. Подобная закономерность четко выражена у лантанидов, имеющих электронную структуру сверх структуры ксенона if ndQs и главную валентность 3. [c.13]

Определение электропроводности таких растворов, содержащих элементы иттриевой группы, показало [1, 2], что значительная часть ионов, редкоземельных элементов находится в составе комплексных анионов [Ме" (504)3] , что дает основание рассматривать двойные сульфаты как комплексные соединения. Для скандия также установлено [3] образование комплексных анионов в сульфатных растворах, в отличие от алюминия, сульфатные комплексы которого неустойчивы. Это связано, очевидно, с различием в. структуре электронных оболочек скандия и алюминия поэтому можно предположить, что устойчивость сульфатных комплексов в ряду скандий— лютеций должна падать от скандия до лантана, а затем медленно увеличиваться от лантана к лютецию [4] (эффект ионного радиуса). Но даже для лантана, обладающего из всех лантанидов наименьшей склонностью к образованию комплексных соединений, наблюдается перенос ионов к аноду. Известно также, что кислый сульфат лантана, осаждаемый из концентрированных растворов Ьа2(504)з в концентрированной серной кислоте, представляет собой комплексную лантано-серную кислоту Нз[Ьа(804)з1 [1, 5]. [c.14]

Начиная с америция, электронные конфигурации элементов,, по-видимому, подобны конфигурациям лантанидов и вполне отвечают актинидной теории. Из электронных структур и валентных состояний тяжелых элементов вытекают свойства 5/-элект-ронов, отличающиеся от свойств 4/-электронов лантанидов. Энергия связи 5/-электронов мала и сравнима с энергией связи б электронов. Это приводит к тому, что первые элементы ряда — ТЬ, Ра и и могут отдавать все валентные электроны в том числе и 5/-электроны, с образованием устойчивых к восстановлению многозарядных ионов. У следующих за ними элементов энергия связи 5/-электронов все еще остается в пределах энергии химической связи, благодаря чему нептуний, плутоний и америций могут проявлять высокую валентность 6. Даже для кюрия, имеющего сравнительно устойчивую семиэлектронную конфигурацию в 5/-слое, известны четырехвалентные соединения-СтОг и Стр4, образующиеся за счет отщепления одного 5/-электрона. [c.15]

Несмотря на то, что актинидная теория позволила предсказать химические свойства транскюриевых элементов, она совершенно недостаточно объясняет поведение первых, к тому же наиболее изученных элементов ряда. Дело прежде всего заключается в том, что главная валентность первых пяти элементов, следуюш,их за актинием, выше трех. Валентные состояния ТЬ, Ра, и, Np, Ри и Ат уже не являются малыми отклонениями от главной валентности 3, как это имеет место у лантанидов, а образуют самостоятельную закономерную последовательность. Электронные структуры, химия этих элементов, а также требование непрерывности размещения элементов в периодической системе по атомным номерам подсказывают иной подход к определению обсуждаемого ряда. [c.16]

Как известно, название актиниды патучило сейчас широкое распространение, и в настоящее время бачьшинство ученых считают, что элементы, начиная с актиния, следует располагать в периодической системе Менделеева как семейство, аналогичное семейству лантанидов [2, 7, 50, 51, 148, 170, 221, 294]. Но все-таки электронную структуру и место этих элементов в периодической системе нельзя рассматривать как твердо установленные [227]. Сходство химических свойств актинидов, в частности Ра, Th и U, с лантани-дами, с одной стороны, и элементами переходных подгрупп IVa, Va и Via, с другой стороны, говорит о двойственности химической природы актинидных элементов [147, 148]. Поскольку разность энергетических уровней таких удаленных подгрупп, как 5/ и 6d [c.6]

Анализ показал, что возможно ограничиться рассмотрением шести различных типов АЦ [42, 44] (табл. 1). Центры, представленные в табл. 1, отличаются составом ближайшего лиганд-ного окружения связи Nd- . У центров типа I максимальное количество атомов хлора, а у центров VI - углеводородных радикалов. Конечно, связь Nd-R, скорее всего, в таком виде (табл. 1) не существует, а стабилизируется за счет координации молекул ароматического растворителя либо за счет образования слабых мостиковых связей при взаимодействии Nd-R с AIR3. Для каждого типа АЦ были проведены квантово-химические расчеты геометрического и электронного строения пяти возможных изомерных структур (табл. 1, рис. 5), отличающихся между собой способом связывания концевого звена растущей полимерной цепи с атомом лантанида [42, 44]. Для АЦ I-V типов энергетически выгоднее л-структуры относительно о-структур. При этом, при переходе от I к V типу АЦ различие в энергиях между п- и а-структурами снижается с 44.8 до 13.9 кДж/моль. Для VI типа АЦ более выгодной является о-структура. [c.314]

Спин-орбитальное взаимодействие 4/-электронов хорошо описывается приближенной теорией Рассела — Сандерса. Система энергетических уровней иона содержит ряд мультиплетных термов, отвечающих различным значениям квантовых чисел L или S, тогда как значения I для отдельных электронов остаются неизменными. Мультиплетные термы расщепляются слабым спин-орбитальным взаимодействием на компоненты, отличающиеся значениями квантового числа / (см. раздел III, Б). Орбиты 4/ локализуются внутри ионов и сильно экранированы от полей окружающих ионов или молекул 5s и 5р -электронами. Это объясняет сходство узких полос в спектрах водных растворов и расплавленных солей. Ионы или молекулы среды создают электростатическое поле в пространстве, где локализованы 4/-орбиты. Это поле частично или полностью расщепляет мультиплетные уровни (эффект Штарка), причем величина расщепления незначительна и составляет около 100 см К Подобное слабое расщепление полем лигандов легко наблюдать в кристаллах, где линии поглощения очень узки и позволяют использовать спектры для изучения взаимодействия ионов лантанидов с окружающей средой. Так как в спектрах расплавленных солей линии много шире, чем в спектрах кристаллов, то группы линий перекрываются между собой, образуя полосы, так что тонкая структура расщепления полем лигандов исчезает. [c.368]

В этом отношении актинидные элементы проявляют сходство с элементами группы лантанидов, которое объясняется подобием электронных структур этих групп элементов. У лантанидов происходит заполнение 4/-обо-лочки с ростом атомного номера, у актинидов — 5/-обо-лочки. Однако если трехвалентное состояние лантанидов является единственно устойчивым (за исключением Се), то для актинидов наряду с трехвалентной характерны устойчивые формы более высоких степеней окисления. Энергия образования и соответственно устойчивость соединений трехвалентных актинидов постепенно повышаются от урана к америцию напротив, устойчивость более высоких степеней окисления падает в этом направлении. Сравнительная легкость окисления и восстановления 11, Мр и Ри позволяет предположить, что энергия перехода электронов между уровнями 5f и 6с1 и энергия химического взаимодействия являются величинами одного порядка. Поэтому считают, что при переходе от одного соединения к другому или даже при изменении физического состояния вещества возможно изменение электронной структу- [c.6]

К внутренним орбиталям в случае 5/-орбиталей такой же, как и в случае 4/-орбиталей. Поэтому можно думать, что у тория и, вероятно, у протактиния нет 5/-электронов, но они появляются у урана и у последующих элементов. На рнс. 32.1 приближенно показано изменение энергий притяжения к ядру наиболее слабо связанных 5/- и 6й-электронов. Из спектральных, химических и других данных следует, что энергия 5/-уровня с увеличением атомного номера последовательно понижается по сравнению с 6й-уровнем. Сравнивая рис. 32.1 с аналогичным графиком для лантанидов,, южно заметить, что точка пересечения кривых для d- и /-орбиталей расположена по-разному относительно начала каждого ряда эле.ментов и что у 5/-орбиталей понижение энергии и сокращение размеров выражено не столь отчетливо, как у 4/-орбиталей. Таким образом, 5/-орби-тали простираются за пределы 6s- и бр-оболочек в большей степени, чем 4/-орбитали за пределы 5s- и 5р-оболочек. Увеличенная пространственная протяженность 5/-орбиталей была доказана экспериментально. Структура спектра ЭПР UFg, распределенного в решетке aFj, свидетельствует о взаимодействии ядер фтора с неспаренным электроном иопа, что позволяет предположить наличие неболь- [c.528]

Следовательно, в ряду актинидов в некотором интервале атомных номеров (в основном от и до Ат) энергии 5/-, М-, 75- и 7р-орбиталей примерно одинаковы. Если учесть, что эти орбитали к тому же перекрываются в пространстве, то вполне возможно, что каждая из них или все они югyт принимать участие в образовании связей. Это положение отражается и на химических свойствах актинидов, которые гораздо более склонны к образованию комплексов, чем лантаниды, где связи носят почти исключительно ионный характер. Действительно, помимо обычных комплексов с галогеки-дами, сульфатом и другими ионами, актиниды могут образовывать комплексы даже с я-лигандами, например с алкилфосфинами, тио-эфирами и л-циклопентадиенилом. Отличие от химии лантанидов обычно объясняется вкладом ковалентных структур, образующихся за счет гибридных орбит с участием 5/-электронов. [c.529]

Вследствие существования нескольких валентностей в группе уранидов химия их комплексных соединений разнообразней, чем у лантанидов, в которых склонность к комплексообразованию очень слаба. Необходимо отметить, что даже в трехвалентном состоянии тенденция у трансуранидов к таким образованиям кажется более сильной, чем у лантанидов. По этому вопросу представляют интерес исследования Диамонда, Стрита и Сиборга [16]. Трехвалентные трансураниды элюируются соляной кислотой (концентрация выше 6 М) значительна быстрей, чем лантаниды и актиний, который элюируется последним. Такой порядок для последнего элемента закономерен, поскольку электронная структура и заряд подобны структуре и заряду лантанидов. Сам элемент имеет большие размеры и, следовательно, более осно-вен и менее способен к образованию комплексов, чем лантаниды. С другой стороны, для трансуранидов можно было ожидать, что комплексные соединения с С1 менее стабильны, чем эти же ком- [c.134]

Со многнми элементами уран образует хпмич. соединения. Способность к образованию химич. соединений возрастает с увеличением различия в электронной структуре этих элементов по отношению к урану. Она зависит также от ряда других факторов, в частности от разницы в размерах атомов и в темп-рах плавления, поскольку при достаточно большой разнице в указанных величинах наблюдается несмешиваемость компонентов в жидком состоянии, и хпмич. соединения не образуются (щелочные п щелочноземельные металлы). Уран не образует устойчивых до темп-ры плавления хпмпч. соединений также с переходными металлами III — VI групп (включая лантаниды и актиниды). Однако в ряде систем, напр, с Ti, Zr, Mo, Np и Pu, образуются промежуточные фазы, испытывающие в области высоких темп-р превращения с образованием твердых р-ров на основе у-фазы. С переходными металлами VII — VIII групп уран образует ряд устойчивых хпмич. соединений. [c.178]

Сопоставление статистических данных по годам обнаруживает также постепенное смещение интересов исследователей справа налево по периодической таблице от металлов восьмой 1руппы к редким элементам, лантанидам и актинидам. Тем не менее в целом в работах, выполненных за последние 5 лет, продолжают превалировать структуры соединений переходных металлов с большим числом -электронов. На первых местах по числу исследованных структур стоят двухвалентные Си и [c.7]

У цезия начинается постройка шестой оболочки не только до образования 5(3-группы, но и на четвертой еще не начиналась постройка 4 -группы. Заполнение этой подгруппы, находящейся глубоко внутри атома, происходит только у элементов от цезия до Кассиопея, составляющих группу редкоземельных элементов, или лантанидов, Атомы этих элементов обладают одинаковой структурой двух наружных оболочек, но различаются по степени достройки внутренней четвертой оболочки. Известно, что эти элементы по своим химическим свойствам мало различаются, так как химические свойства определяются главным образом структурой наружных электронных оболочек. То же самое повторяется в седьмом периоде периодической системы. У элементов, следующих за актинием, — актинидов происходит достройка подгруппы f пятой оболочки. [c.492]

Положительный окислительно-восстановительный потенциал отвечает переходу в более устойчивое состояние, отрицательный — переходу в менее устойчивое состояние. Устойчивость трехвалентного состояния быстро возрастает от урана к америцию. Для кюрия вообще неизвестно никаких других состояний, кроме трехвалентного. Этот факт особенно важен для определения структуры седьмого периода системы Менделеева. Изучение лантанидов и расчеты показывают, что особой прочностью при заполнении /-мест в четвертой оболочке обладают структуры с 14 /-электронами, т. е. целиком заполненной /-группой и 7 /-электронами, т. е. наполовину заполненной /-группой. Поэтому лютеций (4/ 5 б5 ) и гадолиний (4р5йб5 ) обладают особо устойчивой трехвалентно-стью. [c.152]

Химические свойства элементов в пределах каждого из двух рядов /-элементов 4/-элементов (лантанидов) и 5/-элементов (актинидов) сходны между собой (особенно в ряду лантанидов). Это объясняется тем, что электронные структуры атомов этих элементов различаются лишь структурами пред-предвнешних слоев. Одинаковые структуры двух внешних слоев и близкие радиусы атомов и объясняют [c.109]

Некоторые значения ковалентностей лантанидов, не равные трем, объясняются устойчивостью определенных электронных структур. Так, четырехковалентность церия Се, электронная формула которого обусловлена устойчивостью конфигурации Двухковалентность европия Ей... 4 р й >р5з р 6з и четырехковалентность тербия ТЬ... обусловлены устойчивостью конфигурации с наполовину заполненным /-подуровнем. .Аз р й рБз р . Двухвалентность иттербия УЬ... объясняется устойчивостью конфигурации с полностью заполненным /-подуровнем. [c.140]

В faбл. 6 представлено строение электронных оболочек или предполагаемое строение газообразных атомов актинидов. Для сравнения подобные сведения да- ил и для лантанидов. В скобках приведены предполагаемые структуры. [c.117]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология