Лантаноидное сжатие Лантаноиды

В пределах каждой побочной подгруппы отмечается значительное сходство в свойствах элементов пятого и шестого периода. Это связано с явлением лантаноидного сжатия (см. разд. 3.4.2). В связи с тем, что в пределах одного периода с возрастанием порядкового номера размеры атомов элементов уменьшаются, то соответствующее уменьшение радиусов атомов в ряду лантаноидов имеет важное следствие. В результате лантаноидного сжатия размеры атомов и ионов элементов шестого периода, расположенных сразу после лантаноидов (Н , Та, и далее), очень близки к размерам атомов и ионов соответствующих элементов пятого периода (2т, Nb, Мо и т. д.) в то же время для элементов четвертого и пятого периодов эти характеристики заметно различаются (табл. 21.3). [c.498]

Химические свойства 4/-элементов (лантаноидов) в основном схожи со свойствами лантана, поэтому разделение лантаноидов (называемых также редкоземельными элементами) сильно затруднено. Поскольку 4/-электроны слабо экранируют заряд атомного ядра, размеры ионов лантаноидов +3 уменьшаются от Ьа к Ьи они мало отличаются от размеров иона У +, принадлежащего предыдущему периоду. Этот эффект получил название лантаноидного сжатия. Он проявляется и у соответствующих пар элементов других побочных подгрупп — циркония 7г и гафния Н в IV группе, ниобия КЬ и тантала Та в V, молибдена Мо и вольфрама в VI группе. [c.153]

Аналогично уменьшаются с ростом порядкового номера элементов радиусы попов, образуемых лантаноидами (радиус иона Се + равен 107 пм, а Lu + — 85 пм. Эта закономерность называется лантаноидным сжатием. В ионах лантаноидов число электронных слоев одинаково. Увеличение заряда ядра усиливает притяжение электронов к ядру, и вследствие этого уменьшается радиус ионоа , [c.49]

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]

Неизменность радиуса у атомов элементов побочных подгрупп при переходе от пятого к шестому периоду объясняется так называемым лантаноидным сжатием . Суть этого явления заключается в следующем. Обычно в группе элементов сверху вниз в результате увеличения числа электронных слоев радиус атома должен увеличиваться, в периоде слева направо под влиянием увеличения заряда ядра—уменьшаться. В побочных подгруппах при переходе от четвертого к пятому периоду наблюдается некоторое увеличение радиусов атомов, но от пятого к шестому периоду радиусы не увеличиваются. Особенность шестого периода состоит в том, что он включает в себя 14 элементов-лантаноидов, стоящих между лантаном и гафнием, у которых заполняется третий сверху электронный слой. Увеличение заряда ядра на 14 единиц без изменения числа электронных слоев вызывает уменьшение радиусов атомов лантаноидов — лантаноидное сжатие. Следовательно, при переходе от лантана к гафнию радиус его атома уменьшается в большей степени, чем это наблюдается при переходе от III к [c.272]

При исключительной близости свойства лантаноидов, однако, все же отличаются при этом некоторые их свойства в ряду Се—Ьи изменяются монотонно, другие — периодически. Монотонное изменение свойств объясняется лантаноидным сжатием — постепенным уменьшением в ряду Се—Ьи атомных и ионных радиусов. [c.641]

Электронные оболочки. От атома меди к атому золота число электронных уровней возрастает от 4 до 6, но радиусы атомов изменяются нелинейно радиус атома серебра больше, чем меди и золота. Эта особенность связана с особым положением атома золота, которое в периодической системе расположено за лантаноидами и, следовательно, испытывает эффект лантаноидного сжатия (табл. 37). [c.149]

Различия в свойствах элементов семейства, связанные с лантаноидным сжатием и характером заполнения 4/-орбиталей, конечно, невелики. Однако на общем фоне поразительно большого сходства эти различия имеют важное значение, в частности, для отделения лантаноидов друг от друга. [c.641]

В ряду лантаноидов имеет место уменьшение радиусов ионов Э " " от 0,104 для Ьа до 0,084 нм для Ей. Это явление — лантаноидное сжатие (см. 4.4) — оказывает сильное влияние на физикохимические свойства элементов. Вследствие лантаноидного сжатия от Ьа к Ьи постепенно усиливается прочность связи валентных электронов и уменьшается основность. Постепенное изменение основности в ряду лантаноидов экспериментально подтверждается способностью их солей к гидролизу Из значений электродных потенциалов для реакции Ьп Ьп +- -Зе следует, что лантаноиды являются очень сильными восстановителями. [c.358]

Меньше снижается радиус от прибавления р-, к-, /-электронов. Для д,- и /-элементов вдоль периода радиусы уменьшаются незначительно, так как происходит заполнение глубинных подоболочек. Такое закономерное, хотя и малое, уменьшение радиусов в ряду лантаноидов получило название лантаноидного сжатия. Лантаноидное сжатие имеет важные последствия для свойств атомов, стояш их за лантаноидами. Радиусы атомов, стоящих за лантаноидами, меньше, чем значения, ожидаемые в отсутствии лантаноидов. В связи с тем, что лантаноиды находятся в III побочной подгруппе таблицы ПС, изменение радиусов атомов элементов данной подгруппы отличается от такового для атомов элементов всех остальных побочных подгрупп. [c.81]

В остальных побочных подгруппах элементы 6-го периода располагаются за лантаноидами. Поэтому в 6-ом периоде по сравнению с 5-ым периодом увеличение радиуса атома за счет роста главного квантового числа внешней электронной оболочки почти компенсируется уменьшением радиуса из-за лантаноидного сжатия. В результате радиусы этих -элементов по сравнению с радиусами -элементов 5-го периода не увеличиваются, а остаются почти постоянными. [c.81]

Аналогично уменьшаются с ростом порядкового номера элементов радиусы ионов, образуемых лантаноидами (радиус иона Се равен 115 пм, а Ьи - 100 пм). Эта закономерность называется лантаноидным сжатием. В ионах лантаноидов число электронных слоев одинаково С увеличением заряда ядра притяжение электронов к ядру усиливается, вследствие чего уменьшается радиус ионов. [c.54]

Но наряду с внутренней периодичностью многие свойства лантаноидов меняются монотонно. Прежде всего это относится к постепенному уменьшению радиусов трехзарядных ионов лантаноидов с ростом их порядкового номера. Равномерность изменения радиусов ионов вызвана одинаковыми конфигурациями 6з- и 5 -энергетических подуровней (5 , бз ) и последовательным увеличением числа электронов на подуровне 4/. Явление уменьшения радиусов трехзарядных ионов лантаноидов с ростом порядкового номера элемента называется лантаноидным сжатием. Монотонно в ряду лантаноидов изменяются величины стандартных электродных потенциалов Е° (см. табл. 35) и др. [c.322]

Радиусы атомов лантаноидов были определены из кристаллических структур металлов. Большинство их имеет гексагональные решетки, европий имеет решетку объемноцентрированного куба, а иттербий — кубическую. Для церия, празеодима и неодима известно по две различные модификации. На рис. 12 показано изменение величин радиусов атомов (сплошная линия) лантаноидов в зависимости от увеличения 2. Элементы, проявляющие валентность 2, характеризуются резким возрастанием радиусов их атомов (у европия и иттербия), а для остальных вместе с ростом 2 происходит уменьшение радиусов атомов, сжатие последних, называемое лантаноидным сжатием или контракцией. [c.59]

Плотность гафния в 2 раза больше плотности циркония. Это находит объяснение в эффекте лантаноидного сжатия гафния как первого элемента, расположенного в периодической системе за лантаноидами. [c.78]

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]

Если проследить за изменением величин кажущихся радиусов атомов лантаноидов (рис. 48), то от первого элемента — церия к последнему — лютецию, исключая аномалию у европия и иттербия, они постепенно уменьшаются это явление получило название лантаноидного сжатия, или контракции. Последняя наблюдается и для ионов лантаноидов (рис. Н7). Лантаноидная контракция имеет большое значение для обсуждения свойств элементов, стоящих в VI периоде после 71 элемента. [c.276]

Явление уменьшения радиусов трехзарядных ионов лантаноидов с ростом их атомного номера известно под названием лантаноидного сжатия. Оно объясняется тем, что электроны 4/-подуровня находятся внутри атома и ожидаемое. .. (уменьшение, увеличение) радиуса благодаря увеличению числа электронов на этом подуровне компенсируется всевозрастающим притяжением электронов к ядру, заряд которого непрерывно возрастает. [c.402]

Лантаноидное сжатие заметно сказывается на свойствах элементов, следующих за лантаноидами. В табл. 7.44 приведены размеры ионов некоторых элементов IV, V и VI периодов, причем положительный заряд иона равен номеру группы. Мысленно представьте себе, как изменяются радиусы ионов при движении вдоль по периоду и вниз по группе. [c.404]

Структура атомов элементов, включающих 32-электронный слой з-, р , й , / ), который сформировался у лантаноидов (л=4, 7= ==58—71),— лантаноидное сжатие (уменьшение радиуса атомов) — от лантаноидов распространяется на последующие элементы, что сказывается на свойствах элементов с 2>71 (начиная с НГ). Например, плотность металлов от НГ до Аи — Hg примерно вдвое больше плотности -металлов пятого периода (2>39, начиная с 2г). Это закономерно, так как атомные массы -металлов, расположенных после лантаноидов, приблизительно вдвое больше атомных масс их аналогов в пятом периоде, а атомные радиусы (у 2г 0,160 нм, у НГ 0,159 нм и т. д.), и, следовательно, атомные объемы близки. Максимальную плотность имеет осмий (22,5 г/см . Химические свойства -элементов пятого и шестого периодов сходны. Так, 2г по свойствам ближе к Н5, чем к Т1 МЬ ближе к Та, чем к V Мо — к Ш, чемкСг Тс—к Ке, чем к Мп Ru— кОз, чем к Ре НЬ — к 1г, чем к Со Рс1 — к Р1, чем к N1 Ag — к Аи, чем к Си С(1 — к Hg, чем к 2п, [c.89]

Практически совпадают значения атомных радиусов для молибдена и вольфрама, хотя эти элементы являются представителями разных периодов Системы. Обусловлено это тем, что увеличение радиусов в результате возрастания числа электронных слоев при переходе от V к VI периоду компенсируется 4/-сжатием при заполнении /-орбитали у лантаноидов. Поскольку лантаноиды вклиниваются в самом начале -элементов VI периода, последующие за лими элементы вставной декады характеризуются аномально низкими величинами эффективных атомных радиусов. 4/-сжатие лантаноидов называется лантаноидной контракцией. [c.69]

Самым низким потенциалом ионизации обладает первый элемент каждого периода (щелочные металлы) убывают они от лития к францию, что определяет и нарастание восстановительной активности металлов в том же направлении. Эти закономерности характерны для всех элементов главных подгрупп. В побочных подгруппах ( -элементы), наоборот, возрастает потенциал ионизации у нижних элементов, стоящих за лантаноидами (от гафния к ртути). В связи с этим они весьма пассивные металлы, обладающие очень слабыми восстановительными свойствами, более слабыми, чем у вышестоящих элементов в той же подгруппе. Это — следствие так называемого лантаноидного сжатия. Оно заключается в том, что 14 электронов, застраивающих 4/-подуровень, не могут полностью экранировать действие возрастающего заряда ядра на внешние валентные 6з-электроны. Поэтому прочность связи б5-электронов с ядром постепенно возрастает, радиусы [c.80]

Однако в больших периодах в пределах семейств d- и /-элементов наблюдается постепенное уменьшение радиусов атомов (Гат). Уменьшение /"аг в ряду -элементов называется -сжатием. -Сжатие особенно заметно у атомов элементов УШВ-подгруппы. Например, г у Ре, Со и N1 соответственно равны 0,126 0,125 0,124 нм. Уменьшение г с ростом порядкового номера в ряду лантаноидов называют лантаноидным сжатием. Оно происходит в результате усиления притяжения электронов к ядру с ростом заряда ядра. [c.57]

Энергии ионизации у элементов, следующих за лантаноидами, больше, чем у стоящих над ними, что обусловлено лантаноидным сжатием. Пики у цинка, кадмия и ртути на кривой рис. 7 следует объяснять устойчивостью заполненного -подуровня, а минимумы у индия и таллия — сильным экранированием пары з-электронов. [c.59]

Поскольку у лантаноидов электроны заполняют трлько 4/-уровень, с ростом заряда ядра происходит сжатие электронной оболочки ( лантаноидное сжатие ). В связи с большой близостью ионных радиусов лантаноиды обнаруживают пгубо-кую аналогию в химических свойствах (экранирование 4/-орби-талей электронами 5s- и 5р-орбиталей). Несколько большее различие в свойствах проявляют скандий, иттрий и лантан. [c.608]

Вместе с тем имеет место нелинейный характер изменения радиусов атомов. При переходе от меди к серебру радиус атома увеличивается, а у золота уменьшается (табл. 38). Объясняется это тем, что золото расположено в периодической системе после лантаноидов и еще испытывает эффект лантаноидного сжатия. По этой же причине у металлов [c.434]

Радиусы атомов лантаноидов изменяются не линейно, у европия и иттербия наблюдается резкое увеличение атомных радиусов. У остальных лантаноидов по мере увеличения порядковых номеров радиусы атомов постепенно уменьшаются (рис. 92). Это явление получило название лантаноидного сжатия (или контракции) атомных радиусов (см. гл. И, П). [c.447]

В 34 говорилось, что в пределах одного периода с позрастанием порядкового юмера размеры атомов элемеитов уменылаются. Подобная закономерность наблюдается ме только для элементов главных подгрупп, но, за немногими исключениями, и для элементов побочных подгрупп. Такое же уменьшение радиусов атомов нмеет место и в случае лантаноидов лантаноидное сжатие). [c.642]

Значительные трудности представляет разделение смеси соединений различных РЗЭ. Эти элементы всегда встречаются вместе, и их соединения очень похожи по свойствам. Раньше для разделения их применяли дробную кристаллизацию (основанную на различии в растворимости). Чтобы получить чистые препараты, приходилось проводить тысячи операций по выделению кристаллов. В настоящее время соедннения РЗЭ разделяют, пропуская раствор солей РЗЭ через колонну, заполненную катионообменной смолой (в виде гранул). Данный метод основан на различной способности ионов РЗЭ к комплексообразованию, что связано с различием их ионных радиусов r , уменьшающихся при переходе от La к Lu вследствие лантаноидного сжатия. С уменьшением возрастает прочность комплексов Э+ с HjO, поэтому смола хуже адсорбирует находящие в водном растворе гидратированные ионы тяжелых лантаноидов. Степень разделения можно улучшить добавлением в раствор комплексообразователей. Для разделения РЗЭ используют также экстракцию. [c.603]

Элементы семейства лантаноидов чрезвычайно похожи друг на друга по свойствам. Для них наиболее характерна степень окисления +3, для Се также и +А. Гидроксиды лантаноидов Э(ОН)з, как правило, неамфотерны их Основные свойства ослабевают от Се к Ьи это связано с уменьшением радиусов ионов (лантаноидное сжатие). Так как гсе < Гсен, то основные свойства у Се(ОН)4 должны проявляться слабее, чем у Се(ОН)з. Действительно, Се(0Н)4 является основанием со слабо выраженными амфотерными свойствами. [c.92]

Как и следовало ожидать, в пределах одной группы увеличение атомного веса ведет к уменьшению ионизационного потенциала. что связано с увеличением размера атома, в то время как тип элек тронной конфигурации сохраняется. Это значит, что влияние увеличения заряда ядра более чем уравновешивается увеличением размера атома и наличием большего числа экранирующих элек тронов. Однако есть исключения для такого изменения, а именно у элементов, следующих за лантаноидами. Эти элементы имеют больший ионизационный потенциал, чем элементы этой же груп пы, стоящие над ними, что является следствием лантаноидного сжатия, возникающего вследствие увеличения заряда ядра, не сопровождающегося появлением более удаленных электронных уровней. [c.119]

Электроны 4/-060Л0ЧКИ в реакциях участия не принимают, поэтому многие химические свойства лантаноидов оказываются сходными. Радиусы трехзарядных положительных ионов этих элементов уменьшаются от лантана (0,104 нм) до лютеция (0,084 нм) вследствие возрастания заряда ядра при неизменном числе электронных оболочек. Сокращение радиуса, называемое лантаноидным сжатием, является причиной ослабления основных свойств гидроксидов по мере роста порядкового номера лантаноидов. Так, гидроксид лантана — довольно сильное основание, тогда как эти свойства у гидроксида лютеция выражены очень слабо. Заполнение 4/-060ЛОЧКИ происходит так,- что в атоме церия в ней сразу появляются два электрона, а в атоме лантана эта оболочка вообще не содержит элекронов. В результате этого лантаноидов оказывается 14, если не относить к ним сам лантан, но причислить лютеций. Потенциалы ионизации лантаноидов лежат в пределах от 37 до 41 эВ для процесса Ме—>-Ме +. [c.207]

Существование в Периодической системе вставных d и /-рядов существенно влияет на ионизационные потенциалы и атомные (ионные) радиусы последующих элементов. Особенно велико влияние заполненного 4/1 -слоя, которое называется лантаноидным сжатием (контракцией). Это явление заключается в том, что наличие завершенного 4/14-уровня способствует уменьшению объема атома за счет взаимодействия оболочки с ядром вследствие последовательного возрастания его заряда. Поэтому, наприм(ф, с увеличением атомного номера в ряду лантаноидов происходит неуклонное уменьшение размеров атома. Это же явление объяенж т целый ряд особенностей, характерных для d- и sp-элементов VI периода, следующих за лантаноидами. Так, лантаноидная контракция обусловливает близость атомных радиусов и ионизационных потенциалов, а следовательно, и химических свойств -элементов V и VI периодов (Zr—Hf, Nb—Та, Мо—W и т. д.). Особенно ярко это выражено у элементов-близнецов циркония и гафния, поскольку гафний следует непосредственно за лантаноидами и лантаноидное сжатие компенсирует увеличение атомного радиуса, вызванное появлением дополнительного электронного слоя. Эффект лантаноидной контракции простирается чрезвычайно далеко, оказывая влияние и на свойства sp-элементов VI периода. В частности, для последних характерна особая устойчивость низших степеней окисления Т1+ , РЬ , Bi+з, хотя эти элементы принадлежат, соответственно, к III, IV и V группам. Это объясняется наличием так называемой инертной б52-эле- ктронной пары, не участвующей в образовании связей группировки электронов, устойчивость которой опять-таки обусловлена лантаноидной контракцией. У таллия, свинца и висмута участвуют в образовании связи лишь внешние бр-электроны (Tl[6s 6p ], Pb[6s 6p2], Bi[6s 6p ]). Аналогичное явление актиноидной контракции , по-видимому, также должно наблюдаться, хотя и в меньшей степени. Однако проследить это влияние пока невозможно вследствие малой стабильности трансурановых элементов и незавершенности VII периода. Таким образом, положение металла в Периодической системе и особенности структуры валентной электронной оболочки играют определяющую роль в интерпретации химических и металлохимических свойств элементов. [c.369]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология