Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » انكماش اللانثانيد

انكماش اللانثانيد

1925
  • Victor Goldschmidt
Laboratory experiment on lanthanide elements in inorganic chemistry.

(صورة توضيحية فقط)

انكماش اللانثانيدات هو التناقص المستمر في نصف القطر الذري والأيوني لعناصر اللانثانيدات (من اللانثانوم إلى اللوتيتيوم) مع تزايد العدد الذري. يحدث هذا التأثير بسبب ضعف حجب الشحنة النووية بواسطة إلكترونات 4f. وينتج عن ذلك أن تكون عناصر الدورة السادسة التي تلي اللانثانيدات صغيرة بشكل غير متوقع، على غرار نظيراتها من الدورة الخامسة.

انكماش اللانثانيدات مفهوم أساسي في الكيمياء غير العضوية، يُفسر الاتجاهات الدورية لعناصر الفئة f. عند الانتقال عبر سلسلة اللانثانيدات من السيريوم إلى اللوتيتيوم، يُضاف بروتون إلى النواة وإلكترون إلى الغلاف الفرعي 4f مع كل خطوة. مدارات 4f كبيرة ومنتشرة، مما يعني أنها ضعيفة جدًا في حجب إلكترونات التكافؤ الخارجية (في المدارين 5d و6s) عن الشحنة الموجبة المتزايدة للنواة. وبالتالي، تزداد الشحنة النووية الفعالة التي تتعرض لها هذه الإلكترونات الخارجية بشكل ملحوظ عبر السلسلة. هذا التجاذب القوي يجذب إلكترونات التكافؤ أقرب إلى النواة، مما يُسبب انخفاضًا تدريجيًا في نصف قطري الذرة والأيون.

لهذا الانكماش عواقب وخيمة على كيمياء العناصر التي تلي اللانثانيدات في الجدول الدوري (معادن الفترة السادسة الانتقالية، مثل الهافنيوم والتنتالوم والتنغستن). يُلغي الانخفاض الكلي في الحجم عبر سلسلة اللانثانيدات بشكل شبه مثالي الزيادة المتوقعة في الحجم عند الانتقال من المجموعة الخامسة إلى السادسة. ونتيجة لذلك، يتطابق نصف القطر الذري للهافنيوم (159 بيكومتر) تقريبًا مع نصف القطر الذري للزركونيوم (160 بيكومتر)، العنصر الذي يقع فوقه مباشرة. هذا التشابه في الحجم والتركيب الإلكتروني يجعل خصائصهما الكيميائية متشابهة بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى تواجدهما معًا في الطبيعة ويجعل فصلهما من أصعب العمليات في الكيمياء. يُلاحظ نفس التأثير في أزواج مثل النيوبيوم/التنتالوم والموليبدينوم/التنغستن. علاوة على ذلك، تساهم زيادة الشحنة النووية الفعالة وصغر الحجم في ارتفاع كثافات وطاقات التأين لعناصر ما بعد اللانثانيدات.

UNESCO Nomenclature: 2206
– Inorganic chemistry

يكتب

الخواص الكيميائية

خلل

أساسيات

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • تطوير نموذج بور للذرة
  • اكتشاف عناصر اللانثانيدات
  • صياغة ميكانيكا الكم ونظرية المدارات الذرية
  • قانون موزلي الذي يربط العدد الذري بأطياف الأشعة السينية

التطبيقات

  • الفصل الكيميائي للانثانيدات عن بعضها البعض
  • يوضح التشابه الكيميائي الشديد بين الزركونيوم والهافنيوم، مما يجعل فصلهما صعبًا
  • يساهم في الكثافة العالية للعناصر ما بعد اللانثانيدية مثل الذهب والبلاتين
  • influences the coordination chemistry and catalytic activity of lanthanide compounds

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • designing novel المحفزات by exploiting the subtle size differences in lanthanide ions
  • تطوير تقنيات فصل متقدمة تعتمد على عوامل الاستخلاب الانتقائية للحجم
  • إنشاء سبائك جديدة بكثافات مخصصة عن طريق خلط عناصر ما بعد اللانثانيد
  • engineering phosphors where emission wavelength is fine-tuned by the lanthanide ion’s environment, influenced by its size
  • تطوير مواد عازلة ذات نفاذية عالية باستخدام أكسيد الهافنيوم، الذي تكون خصائصه نتيجة للانكماش
  • creating size-specific drug delivery nanoparticles using lanthanide-doped materials
  • تصميم عوامل تباين جديدة للتصوير بالرنين المغناطيسي مع استرخاء معزز بناءً على حجم أيونات اللانثانيد
  • تطوير إلكتروليتات الحالة الصلبة المتقدمة للبطاريات حيث يتم التحكم في حركة الأيونات من خلال تباعد الشبكة، المتأثرة بتشويب اللانثانيد
  • إنشاء مواد جديدة ومضات للكشف عن الإشعاع مع إنتاج ضوء محسن يعتمد على الشبكة المضيفة وحجم أيونات اللانثانيد
  • synthesizing single-molecule magnets where the magnetic anisotropy is tuned by the lanthanide ion’s coordination environment, which is size-dependent
ذات صلة بـ: انكماش اللانثانيدات، نصف القطر الذري، الفئة f، تأثير الحجب، اللانثانيدات، الاتجاهات الدورية، الجيوكيمياء، الزركونيوم، الهافنيوم، فيكتور جولدشميت.

السياق التاريخي

انكماش اللانثانيد

1921
1924
1924
1925
1926
1927
1927
1921
1922
1924
1925
1926
1926
1927
1927

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.