Лантаноиды электронные конфигурации

Таблица 3.2. Формальные и реальные электронные конфигурации атомов лантаноидов

Но атомы металлов третьего переходного ряда, от Ьи до Н , не настолько больше атомов соответствующих металлов второго переходного ряда, как можно было бы ожидать. Причина этого заключается в том, что после Ьа вклиниваются металлы первого внутреннего переходного ряда-лантаноиды. Переход от Ьа к Ьи сопровождается постепенным уменьшением размера атомов по причине возрастания ядерного заряда-этот эффект носит название лантаноидного сжатия. Поэтому атом гафния оказывается не столь большим, как следовало бы ожидать, если бы он располагался в периодической таблице непосредственно за Ьа. Заряд ядра у 2г на 18 единиц больше, чем у Т1, а у НГ он на 32 единицы больше, чем у 2г. Вследствие указанного обстоятельства металлы второго и третьего переходных рядов имеют не только одинаковые валентные электронные конфигурации в одинаковых группах, но также почти одинаковые размеры атомов. Поэтому металлы второго и третьего переходных рядов обладают большим сходством свойств между собой, чем с металлами первого переходного ряда. Титан напоминает 2г и НГ в меньшей мере, чем Zr и НГ напоминают друг друга. Ванадий отличается от МЬ и Та, но сами названия тантал и ниобий указывают, как трудно отделить их один от другого. Тантал и ниобий были открыты в 1801 и 1802 гг., но почти полвека многие химики считали, что имеют дело с одним и тем же элементом. Трудность выделения тантала послужила поводом назвать его именем мифического древнегреческого героя Тантала, обреченного на вечный бесцельный труд. В свою очередь ниобий получил свое название по имени Ниобы, дочери Тантала. [c.438]

Каковы электронные конфигурации лантаноидов и почему их свойства очень близки [c.40]

На рис. 240 показана зависимость энергии (энтальпии) атомизации тригалидов лантаноидов от их порядкового номера. Низкие значения энергий атомизации тригалидов европия (4/ 6 ) и иттербия (4/ б5 ) указывают на увеличение стабильности электронной конфигурации 4/ (полное заполнение 4/-уровня) и 4/ (наибольшее число непарных 4/-электронов). Это находит квантовомеханическое объяснение. Достаточно высокую энергию связей обеспечивают бз- и 5 -электроны. Привлечение же для образования связей глубже расположенных 4/-электронов вызывает снижение энергии атомизации. Особенно это сказывается в случае наиболее стабильных конфигураций и [c.552]

Как правило Хунда проявляется в порядке заполнения электронами подуровней 4/ и 5/ у лантаноидов и актиноидов Какие электронные конфигурации наиболее устойчивы для /-элементов [c.170]

Элементы побочной подгруппы III группы периодической системы № 58—71 называются лантаноидами (общий символ Ln). Наряду с этим употребляют название — редкоземельные элементы (РЗЭ). Сюда же иногда присоединяют скандий и иттрий, хотя они имеют другое электронное строение. Скандий описан в I гл. Иттрий рассмотрим вместе с лантаноидами. Электронные конфигурации нейтральных атомов показаны в табл. 13 [1]. [c.46]

Составьте электронные конфигурации для атомов следующих элементов И1Б группы а) лантана, гадолиния и лютеция в нулевой степени окисления, б) церия и неодима в степени ( + И1), в) церия в степени окисления (+IV). Почему все лантаноиды(И1) обнаруживают большое сходство в химических свойствах [c.129]

Общая характеристика. К семейству актиноидов относятся 14 /-элементов с порядковыми номерами 90—103, расположенных в периодической системе между актинием (Ас) и лоуренсием (Ьг) (см. 4.4). Внешняя электронная конфигурация атомов актиноидов, аналогичная лантаноидам, может быть представлена формулой где п изменяется от О до 14, а т может принимать значения О, 1 или 2, Для описания электронной конфигурации достаточно указать лишь число 5/- и 6 -электронов, число же остальных электронов остается без изменения. Подобно лантаноидам, у актиноидов постепенное заполнение 5/-орбитали четырнадцатью электронами приводит к актиноидному сжатию (ем. 4.4). [c.359]

В дополнение к подобию по вертикали таблицы для некоторых элементов существует сходство и по горизонтали. Особенно ярко это выражено у лантаноидов, но довольно заметно оно и у переходных элементов. Различие электронных конфигураций у 14 лантаноидов сводится почти исключительно к степени заполнения 4/-подуровня если сравнить электронные формулы четырех элементов [c.103]

Классификация по электронной конфигурации рассматривае мого иона или атома металла. В соответствии с этой классификацией все комплексы металлов делятся на четыре категории. Категория I. Эта категория включает ионы металла, которые б своих комплексах имеют конфигурацию инертного газа, т. е. Ь или пз пр (где п равно 2, 3, 4, 5 или 6). Все эти ионы имеют сферическую симметрию. Сюда могут быть также отнесены оба ряда внутренних переходных элементов, лантаноиды и актиноиды в состоянии окисления +П1, так как незаполненный 4/- или 5/-электронный подуровень находится значительно глубже по сравнению с валентными электронами и оказывает на природу связи относительно небольшое влияние. Римскими цифрами [c.242]

К /-элементам относятся лантаноиды (14 элементов от Се до Ьи) и актиноиды (14 элементов от ТЬ до Ьг). Электронные конфигурации атомов /-элементов и некоторые константы, характеризующие физико-химические свойства лантаноидов и актиноидов, приведены в табл. 35. [c.318]

Характеристика элементов VllB-группы. Элементы УПВ-груп-лы — марганец, технеций, рений — завершают первые пятерки вставных декад d-элементов. Их валентная электронная конфигурация (п—l)d ns позволяет сделать вывод об относительной стабильности степени окисления +2, поскольку наполовину заполненная ii-оболочка отличается повышенной устойчивостью. Это положение должно быть особенно характерным для марганца в силу заметной энергетической неравноценности 4s- и З -состояний. Для технеция и особенно для рения энергетическое различие между (п— )й- и л5-оболочками становится меньше и особая роль л5-электронов утрачивается. Как и в рассмотренных ранее В-группах, наиболее тяжелый аналог марганца — рений — расположен в VI периоде после лантаноидов и можно ожидать большего сходства в свойствах между технецием и рением, чем между этими двумя элементами и марганцем. [c.371]

Электронные конфигурации атомов и некоторые свойства лантаноидов и актиноидов [c.319]

Внимательно рассмотрев электронные конфигурации, например, лантаноидов (элементы с порядковым номером от 58 до 71), можно понять, почему эти элементы вынесены в особую группу. Это же касается группы актиноидов, триад элементов восьмой группы, например Ки, КЬ, Рё и т. д. [c.62]

Лантаноиды (2 = 58 71) и актиноиды (2 = 90 103) в системе Менделеева образуют два своеобразных /-семейства. Очередные электроны в их атомах пополняют оболочку (п — 2) в количестве от 2 до 14 с типичной электронной конфигурацией вида [c.53]

Ярко выраженная поливалентность актиноидов отражает специфику электронного строения их атомов — близость энергетических состояний 5/-, 6d-, 7s- и 7р-подуровней, большую пространственную протяженность 5/-орбиталей по сравнению с 4/-и меньшую эф( )ективность экранирования внешних электронов. Только по мере заполнения 5/-орбиталей электронные конфигурации атомов несколько стабилизируются и элементы подсемейства берклия (Вк—Lr) проявляют более устойчивые низкие степени окисления +3 и +2. Для тория, протактиния и урана преобладают степени окисления -f4, -f5 и +6 соответственно, поэтому соединения этих элементов до некоторой степени напоминают соединения гафния, тантала и вольфрама. В настоящее время принадлежность их к семейству /-элементов (актиноидов) не вызывает сомнений. U, Np, Pu и Ат образуют группу уранидов, аналогично подгруппе церия в ряду лантаноидов, а элементы Ст—Lr образуют группу кюридов. [c.360]

В каждой группе периодической системы потенциал ионизации понижается с увеличением атомного номера, что связано с увеличением размера атома, в то время как тип электронной конфигурации сохраняется. Исключения составляют элементы, следующие за лантаноидами. Это является следствием так называемого лантаноидного сжатия, которое возникает из-за увеличения заряда ядра без появления более удаленных электронных уровней. [c.74]

Атомы лантаноидов имеют следующую электронную конфигурацию трех последних уровней 4/2 6s или 5d 6s (только для гадолиния [c.85]

У.элемента цезия начинается заполнение шестого слоя, но уровень 5(1 остается свободным. В этом уровне первый электрон появляется у атома лантана, но у следующих за ним элементов заполняется подуровень 4/, причем электрон с уровня 5с/ переходит на 4/, так что цезий имеет электронную конфигурацию [Хе] 4 65. Лантаноидов всего 14, так как четвертый слой достраивается в этой последовательности элементов с 18 до 32 электронов. Далее возобновляется заполнение пятого, а затем и шестого слоя. Для последовательности актиноидов характерно заполнение уровня 5/. [c.79]

Между электронными конфигурациями лантаноидов и актиноидов, несомненно, существует большое сходство. Однако у актиноидов (в отличие от лантаноидов) 6й- уровни для первых членов [c.207]

В рядах 5с — V—Ьа свойства закономерно изменяются от металла, проявляющего амфотерные свойства (5с), до типичного металла (Ьа). Свойства лантаноидов (табл. 17.38) очень близки, поскольку электронные конфигурации внешнего и предвнешнего валентного уровней одинаковы. [c.506]

Все лантаноиды обладают валентным состоянием 3 и образуют ионы типа Устойчивость состояния 3 связана с электронной конфигурацией иона М +. Назовите элементы, для которых валентное состояние 3 наиболее характерно, и объясните почему. [c.396]

В компактном состоянии прометий — типичный металл серебристого цвета с плотностью 7,26 г/см и Тп, = 1080 С. Электронная конфигурация атома в невозбужденном состоянии [Хе 4/ б5 Он является типичным лантаноидом, проявляя во всех соединениях [c.432]

ДЛЯ элементов с более высокими атомными номерами. Пятый период содержит элементы от рубидия (НЬ) до ксенона (Хе) шестой период начинается с цезия (Сз). Нужно отметить, что шестой период включает 14 элементов (2 = 58—71) со сходными свойствами, составляющих группу редкоземельных элементов (или лантаноидов), электронная конфигурация которых соответствует заполнению 4/-поду-ровня. [c.35]

Комплексные соединения. Трехзарядные ионы лантаноидов — элементов, относящихся к 4/-типу, обладают электронной конфигурацией (18 + + пе ), которой свойствен явно выраженный поляризующий эффект. Поэтому ионы лантаноидов обладают склонностью к комплексообразованию с преимущественным координационным числом, равным 6. Специфической особенностью ионов лантаноидов является комплексообразование с органическими лигандами, относящимися к классу оксикислот (лимонная кислота) или аминополиуксусных кислот (о которых говорилось выше). В связи с тем, что в последних, наряду с карбоксильной группой, имеются Ы-группы (амино, нитрило), они с ионами лантаноидов образуют внутрикомплексные (клешневидные) соединения. На свойстве ионов лантаноидов образовывать комплексные соединения с органическими кислотами основано их элюирование из сорбционных слоев ионнообменных смол. [c.284]

Клк видно из табл. 57, электронная конфигурация атомов лантаноиде в может быть выражена общей формулой 4/ 5з 5р 5й 6з У ни с достраивается третий снаружи слой (4/-подслой) при одина-кoвo числе электронов наружного (6з ) и у большинства лантаноидов преднаружного 5в 5р ) слоя. Согласно химическим и спектро-скоп11ческим данным при большой энергетической близости 4/- и 5с -со( тояний для лантаноидов 4/-состояние оказывается все же энер гетически более выгодным. Поэтому в их атомах (кроме Ос1) 5(1-элект-рон в отличие от Еа переходит в 4/-состояние. [c.639]

Ha рис. 249 показана зависимость энтальпии атомизации тригалидов лантаноидов от их порядкового номера. Низкие значения энтальпии атомизации тригалидов европия (4/ 6s ) и иттербия (4/i 6s ) указывают на увеличение стабильности электронной конфигурации 4f (полное заполнение 4/-уровня) и 4Р (наибольшее число непарных 4/-электронов). Это находит квантовомеханическое объяснение. Достаточно высокую энергию связей обеспечивают 6s- и 5с(-электроны. Привлечение же для образо-Рис. 249. Зависимость энтальпии атоми- вания связей глубже располо-зации тригалидов лантаноидов от поряд- женных 4/-ЭЛектр0Н0В ВЫЗЫ-кового номера вает снижение энтальпии [c.644]

Оксиды лантаноидов Э.Рз характеризуются высокими энтальпиями и энергиями Гиббса образования (AG/ = —1600 кДж/моль) и тугоплавкостью (т. пл. порядка 2000°С). Оксиды—основные соединения. В воде они практически не растворяются, но взаимодействуют с ней, образуя гидроксиды и выделяя тепло. Оксиды Э2О3 хорошо растворяются в НС и HNO3, но, будучи прокалены, как и А1Рз, теряют химическую активность. Со щелочами не взаимодействуют. Окраска оксидов определяется электронной конфигурацией иона (см. выше). [c.645]

Однако реальные электронные конфигурации атомов -элементов иногда отличаются от типичных за счет проскока электронов, имеющего место для 10 -элементов (см. вывод 4). Заселенность пз-электронной подоболочки у этих элементов как бы уменьшается в результате перехода одного или двух электронов на (п- l) -пoдoбoлoчкy. Для лантаноидов и актиноидов, которые относятся к 3-й побочной подгруппе, несовпадение формальных и реальных электронных конфигураций встречается гораздо более часто (табл. 3.2). [c.79]

Кристаллогидраты лантаноидов (III) имеют переменное количество молекул воды, например Э(ЫОз)з-oHjO, ЭВгз-бНгО, Э2(80.)з 8Н20, Ыс1(ВЮз)з-9Н20. Окраска аквокомплексов зависит от электронной конфигурации иона ЭР. [c.645]

После того как порядковый номер элементов достигает 57, энергия 4/-орбиталей становится достаточно низкой, чтобы они могли использоваться для заселения электронами в атомах. Таким образом, после бария в шестом периоде начинается последовательное заселение электронами 4/-орбиталей, которое происходит у атомов 14 лантаноидных металлов. Подобно этому, в седьмом периоде после 2 = 89, когда 5/- и 6 -орбитали приобретают практически одинаковую энергию, возникает 14 актиноидных металлов, в атомах которых происходит последовательное заселение электронами 5/-орбиталей. Электронные конфигурации атомов, принадлежащих этим двум рядам внутренних переходных металлов, показаны на рис. 9-3. Как и при заселении -орбиталей у переходных металлов, заселение /-орбиталей также сопровождается отклонениями от строгой закономерности, причем такие отклонения чаще встречаются у актиноидов, чем у лантаноидов. Но и в этом случае достаточно запомнить лищь общую закономерность, отложив обсуждение отклонений от нее на более позднее время. (Укажем только, что поскольку первый элемент в каждом из рядов /-элементов- Ьа и Ас-имеет валентную конфигурацию вместо /, то иногда считается, что эти ряды начинаются с Се и ТЬ, как это указано, например, в таблице периодической системы, помещенной на внутренней стороне обложки этой книги.) [c.451]

Как видно из табл. 54, электронная конфигурация атомов лантаноидов может быть выражена общей формулой У них достраивается третий снаружи слой (4/-подслой) при одинаковом числе электронов наружного (б5 ) и у большинства лантаноидов преднарул<-ного (55 5 ) слоя. Согласно химическим и спектроскопическим данным. [c.548]

Вследствие особой близости Ы- и 5/-состояний элементы подсемейства тория (ТН — Ст) выступают как /- и как -элементы и проявляют переменные степени окисления (табл. 58). По мере заполнения 5/-ор-биталей электронные конфигурации атомов стабилизируются и переход б -электронов в 5/-состояние становится все более затрудненным. Поэтому элементы подсемейства берклия (Вк — Ьг) ведут себя как типичные /-элементы и по свойствам близки к лантаноидам. [c.557]

Подуровень 3 заполняется до конца у меди, конфигурация атома которой fi3i 3 ) 3 °4i шш А I I4ir. У атома цинка конфигурация Я1Д/45 , а далее от Са до Кг застраивается 4р-подуровень до конфигурации КЬМ 45 /7 . Заполнение 3 -пoдypoвня в 4-м периоде делает его большим . В нем не 8, как во 2-м и 3-м, а 18 элементов. Аналогично строение атомов 18 элементов 5-го периода. В 6-м периоде 32 элемента благодаря тому, что у лантаноидов заполняются -четырнадцатью электронами вакантные /-орбитали Я-слоя. Электронные конфигурации атомов этих периодов, а также последнего, 7-го, полезно рассмотреть самостоятельно, пользуясь таблицей приложения. [c.63]

Энергетические состояния 5/-, 6 -, 7р-подуровней близки, поэтому однозначное определение электронной конфигурации атомов элементов, расположенных после Ас (2=90 по 2= 103), встретило значительные затр удне-ния. В 1945 г. американский ученый Сиборг выдвинул актиноидную гипотезу, согласно которой второе редкоземельное семейство начинается с тория (2=90—103), подобно тому как лантаноиды начинаются с церия. Семейство 5/-элемеитов (ТЬ—Ьг) было названо актиноидами . Но установление первоначально ожидаемой достаточно глубокой химической аналогии 5/-элементев с 4/-элементами оказалось сложной задачей. [c.81]

Общая характеристика. Внешняя электронная конфигурация атомов лантаноидов может быть представлена формулой 4/"5s 5p 5d 6s где п изменяется от О до 14, а т может принимать только два значения О и 1-. Для описания электронной конфигурации лантаноида достаточно указать лишь число 4/- и 5 -электронов, число же остальных электронов остается без изменения. Электронные подуровни 4/ и Ьё, довольно близки гю энергии и при известных условиях может происходить взаимный переход электронов. Основная степень окисления +3 в редкоземельном ряду осуществляется за счет двух электронов б5, одного 5й для 0с1 и Ьи и одного 4/-элект-рона для остальных лантаноидов. Значительно реже некоторые из них могут проявлять степени окисления +2 и +4. При этом наблюдается внутренняя периодичность в изменении степеней окисления (см. 4.4). В целом у атомов лантаноидов с увеличением порядкового номера проявляется общая тенденция, состоящая в замене конфигураций типа 4/ 5d конфигурациями типа 4/ 5й . Для последних членов ряда лантаноидов большая прочность связи 4/- по сравнению с 5й -эл8ктронами проявляется особенно отчетливо. У ионизированных атомов тенденция эта проявляется сильнее, чем у нейтральных атомов. Все лантаноиды образуют устойчивые ионы Э " , однако шесть из них могут проявлять и другие степени окисления +4 (Се, Рг, ТЬ) и +2 (5т, Ей, УЬ). Электронные конфигурации ионов можно представить общей формулой 4/"55 5р . Электроны 5s 5/7 экранируют 4/-электроны от влияния внешних полей, поэтому поведение ионов лантаноидов во многих отношениях напоминает поведение других ионов с внешней оболочкой благородных газов. [c.358]

У /-элементов заселяются преимущественно /-орбитали третьей сверху оболочки, которая закрыта восьмиэлектронной предвнешней и двухэлектронной внешней оболочками. Влияние изменения электронной конфигурации третьей сверху оболочки на свойствах практически не сказывается, и /-элементы, особенно лантаноиды, настолько похожи, что их помещают в одну клетку таблицы. [c.62]

В таблице празеодим находится в поле /-элементов — лантаноидов. Его электронная конфигурация 4[ 6з . Как следует из строения электронной оболочки, максимальная валентность этого семейства, как правило, 3, но у празеодима может быть и 4. Его ионы — цветные, так как подвижны не только электроны наружного слоя (6 ), но и третьего, считая снаружи, слоя (4р). Празеодим получил свое название от греческого празайос — зеленый, потому что его соли — зеленого цвета. [c.104]

Внутренняя периодичность находит естественное объяснение, если учесть, что энергетически вырожденные р-, d- и /-орбитали заполняются в соответствии с правилом Гунда . Причем повышенной стабильностью обладают вакантные, полностью завершенные (р , /1 ), а также наполовину заполненные (р , d , р) вырожденные орбитали . В соответствии с этим, например, валентная электронная конфигурация кислорода (2s 2p ) оказывается несколько менее стабильной, чем у азота (2s 2p ). У d-элементов при переходе, например, от Мп (4s 3d ) к Fe(4s 3d ) наблюдается та же закономерность. Для 4/-элементов следует иметь в виду конкуренцию между 4/- и 5й-оболочками. У европия (6s4f ) БсС-оболочка вакантна, а 4/-оболочка заполнена наполовину. Поэтому 3-й ионизационный потен[1,иал характеризует энергию отрыва одного из электронов с 4/-уровня, обладающего стабильной 4/ -конфигурацией, а потому относительно высок. У следующего элемента — гадолиния (6s4p5d ) при сохранении стабильной 4/ -конфигурации очередной электрон попадает на 5й-оболочку и 3-й ионизационный потенциал отвечает отрыву именно этого электрона, который, естественно, значительно слабее связан с ядром. Аналогичная ситуация наблюдается при переходе от иттербия (6s4/ ) к лютецию (6s4/ 5d ). С этой точки зрения лютеций целесообразно рассматривать не как последний элемент в семействе лантаноидов, а как первый элемент в ряду 5 -металлов, а лантан, который хорошо вписывается в общую закономерность изменения ионизационного потенциала, должен возглавлять семейство лантаноидов. [c.20]

Третья группа элементов периодической системы — самая эле-мептоемкая. Она содержит 37 элемеитов, включая лантаноиды и актиноиды. Все элементы III группы, за исключением бора, являются металлами. Первый типический элемент бор — неметалл. В какой-то мере бор выполняет роль переходного элемента от металлического бериллия к углероду. Но 1юскольку у атома бора уже в нормальном состоянии на кайносимметричной 2уО-орбитали имеется один электрон (а в возбужденном состоянии 2 электрона), он функционирует как неметалл. Наконец, в третьей груние наблюдается наименьшая разница в свойствах элементов IIIА- и ШВ-групп. Элементы подгруппы галлия, как и А1, являются б р-металлами. В отличие от пих элементы подгруппы скандия принадлежат к sii-металлам. Но в характеристической степени окисления +3 элементы подгруппы галлия имеют внешнюю электронную конфигурацию (n—l)d а типовые аналоги скандия, как и А1(+3),— электронную структуру благородных газов Поэтому некоторые авторы располагают [c.137]

Не менее интересно рассмотреть переходную облас гь между /- и /-металлами. Лютеций и лоуренсий, завершающие ряд лантаноидов и актиноидов, имеют валентно-электронную конфигурацию (п—2)/ (п—1)с1 п5 . Предыдущие элементы иттербий у элемент 102 также имеют завершенную /-электронную оболочку (п — —2)/ я5 а электроны на п—1)с(-уровне отсутствуют. В соответствии с электронным строением отмеченные 4 элемента в основном состоянии, строго говоря, не могут быть отнесены к /-элементам, поскольку сформированный / -электронный слой обладает повышенной стабильностью и во взаимодействии может не участвовать. Действительно, для иттербия, например, весьма характерны производные со степенью окисления +2, а для лютеция и лоур( нсия, как и следовало ожидать, 4-3. В то же время иттербий в стегени окисления + 3 выступает как типичный /-элемент. Таким образом, на границе между /- и /-элементами наблюдается такая же двойственность в поведении, как и у элементов подгруппы мед и цинка при переходе от /- к 5р-металлам. [c.368]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология