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Contracción de los lantánidos

1925
  • Victor Goldschmidt
Experimento de laboratorio sobre elementos lantánidos en química inorgánica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La contracción de los lantánidos es la disminución constante de los radios atómicos e iónicos de los elementos lantánidos (lantano a lutecio) al aumentar el número atómico. Este efecto se debe al deficiente apantallamiento de la carga nuclear por parte de los electrones 4f. Esto da como resultado que los elementos del sexto período que siguen a los lantánidos sean inesperadamente pequeños, similares a sus homólogos del quinto período.

La contracción de los lantánidos es un concepto fundamental en química inorgánica que explica las tendencias periódicas que involucran a los elementos del bloque f. A medida que uno se mueve a través de la serie de los lantánidos, del cerio al lutecio, se añade un protón al núcleo y un electrón a la subcapa 4f con cada paso. Los orbitales 4f son grandes y difusos, lo que significa que son muy deficientes para proteger a los electrones de valencia externos (en los orbitales 5d y 6s) de la creciente carga positiva del núcleo. En consecuencia, la carga nuclear efectiva que experimentan estos electrones externos aumenta significativamente a lo largo de la serie. Esta mayor atracción atrae a los electrones de valencia más cerca del núcleo, causando una disminución gradual en los radios atómicos e iónicos.

Esta contracción tiene profundas consecuencias para la química de los elementos que siguen a los lantánidos en la tabla periódica (los metales de transición del sexto período, como el hafnio, el tántalo y el tungsteno). La disminución total del tamaño a lo largo de la serie de los lantánidos anula casi por completo el aumento de tamaño esperado al descender un grupo del quinto al sexto período. Como resultado, el radio atómico del hafnio (159 pm) es casi idéntico al del circonio (160 pm), el elemento inmediatamente superior. Esta similitud en tamaño y configuración electrónica hace que sus propiedades químicas sean notablemente similares, lo que lleva a su coocurrencia en la naturaleza y hace que su separación sea una de las más difíciles en química. El mismo efecto se observa para pares como niobio/tántalo y molibdeno/tungsteno. Además, la mayor carga nuclear efectiva y el menor tamaño contribuyen a las altas densidades y altas energías de ionización de los elementos post-lantánidos.

UNESCO Nomenclature: 2206
- Química inorgánica

Tipo

Propiedad química

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • desarrollo del modelo atómico de Bohr
  • descubrimiento de los elementos lantánidos
  • formulación de la mecánica cuántica y la teoría de orbitales atómicos
  • Ley de Moseley que relaciona el número atómico con los espectros de rayos X

Aplicaciones

  • separación química de los lantánidos entre sí
  • Explica la extrema similitud química entre el circonio y el hafnio, lo que dificulta su separación.
  • Contribuye a la alta densidad de elementos post-lantánidos como el oro y el platino.
  • Influye en la química de coordinación y la actividad catalítica de los compuestos lantánidos.

Patentes:

NA

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Relacionado con: contracción de los lantánidos, radio atómico, bloque f, efecto de blindaje, lantánidos, tendencias periódicas, geoquímica, circonio, hafnio, Victor Goldschmidt.

Contexto histórico

Contracción de los lantánidos

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1926
1927
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1927
1930

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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