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鑭系元素

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原子序數 名稱 符號
57 La
58 Ce
59 Pr
60 Nd
61 Pm
62 Sm
63 Eu
64 Gd
65 Tb
66 Dy
67 Ho
68 Er
69 Tm
70 Yb
71 Lu

鑭系元素是第57號元素到71號元素15種元素的統稱。鑭系元素的外層和次外層的電子構型基本相同,電子逐一填充到4f軌域上。鑭系元素也屬於過渡元素,只是鑭系元素新增加的電子大都填入了從外側數第三個電子層(即4f電子層)中,所以鑭系元素又可以稱為4f系。為了區別於元素周期表中的d區過渡元素,故又將鑭系元素(及錒系元素)稱為內過渡元素。由於鑭系元素都是金屬,所以又可以和錒系元素統稱為f區金屬。鑭系元素用符號Ln表示。

所有鑭系元素既能生成化學性質類似的三價化合物,個別鑭系元素也能生成比較穩定或不很穩定的四價或二價化合物,所以15個元素的化學性質並不完全相似,在光學、電磁學等物理性質也有較大的差別。

鑭系元素原子基態電子構型是4f0~145d0~16s2

爭論[編輯]

(Lu)是否屬於鑭系元素有爭論。最近的色譜分析顯示,鎦和應屬於IIIB族,而非鑭系和錒系。[來源請求]但為了方便敘述,現今仍習慣將其與鑭系合稱。參見錒系元素中關於鐒的地位的爭論。

氧化態[編輯]

鑭系元素在固態溶液中或其他溶劑中的特徵氧化態是+3。由於鑭系元素在氣態時,失去兩個6s電子和一個5d電子或失去兩個6s電子和一個4f電子所需的電離能比較低,所以一般能形成穩定的+3氧化態。除+3特徵氧化態外,鑭系元素還存在著一些不常見的氧化態。例如:存在+4氧化態,原因是它們的4f層保持或接近全空、半滿或全充滿的狀態比較穩定,但只有+4氧化態的能存在於溶液中,它是很強的氧化劑

同理,鈰、釹、還存在+2氧化態。

原子半徑和離子半徑(鑭系收縮)[編輯]

與同原子半徑逐漸增大的規律恰恰相反,從則是逐漸減小。這種鑭系元素的原子半徑和離子半徑隨原子序數的增加而逐漸減小的現象稱為鑭系收縮

原子序數 元素名稱 原子半徑(pm) +2離子半徑(pm) +3離子半徑(pm) +4離子半徑(pm)
58 鈰(Ce) 182.47 —— 103.4 92.0
59 鐠(Pr) 182.79 —— 101.3 90.0
60 釹(Nd) 182.14 —— 99.5 ——
61 鉕(Pm) 181.12 —— 97.9 ——
62 釤(Sm) 180.41 111.0 96.4 ——
63 銪(Eu) 204.18 109.0 95.0 ——
64 釓(Gd) 180.13 —— 93.8 84.0
65 鋱(Tb) 178.33 —— 92.3 84.0
66 鏑(Dy) 177.40 —— 90.8 ——
67 鈥(Ho) 176.61 —— 89.4 ——
68 鉺(Er) 175.66 —— 88.1 ——
69 銩(Tm) 174.62 94.0 86.9 ——
70 鐿(Yb) 193.92 93.0 85.8 ——
71 鎦(Lu) 173.49 —— 84.8 ——

離子的顏色[編輯]

原子序數 元素名稱 離子 溶於水後離子顏色
57 鑭(La) La3+ 無色
58 鈰(Ce) Ce3+ 無色
59 鐠(Pr) Pr3+ 綠色
60 釹(Nd) Nd3+ 紫色
61 鉕(Pm) Pm3+ 桃色
62 釤(Sm) Sm3+ 淺黃色
63 銪(Eu) Eu3+ 無色
64 釓(Gd) Gd3+ 無色
65 鋱(Tb) Tb3+ 淺桃色
66 鏑(Dy) Dy3+ 淺黃色
67 鈥(Ho) Ho3+ 黃色
68 鉺(Er) Er3+ 紅色
69 銩(Tm) Tm3+ 淺綠色
70 鐿(Yb) Yb3+ 無色
71 鎦(Lu) Lu3+ 無色

磁性[編輯]

鑭系元素具有順磁性(鑭的化合物除外),鑭的化合物呈反磁性。

參見[編輯]