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Contração de lantanídeos

1925
  • Victor Goldschmidt
Experimento de laboratório sobre elementos de lantanídeos em química inorgânica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A contração dos lantanídeos é a diminuição constante dos raios atômicos e iônicos dos elementos lantanídeos (do lantânio ao lutécio) com o aumento do número atômico. Esse efeito é causado pela baixa blindagem da carga nuclear pelos elétrons 4f. Como resultado, os elementos do 6º período, que seguem os lantanídeos, são inesperadamente pequenos, semelhantes aos seus correspondentes do 5º período.

A contração dos lantanídeos é um conceito fundamental em química inorgânica que explica as tendências periódicas envolvendo os elementos do bloco f. À medida que se avança na série dos lantanídeos, do cério ao lutécio, um próton é adicionado ao núcleo e um elétron é adicionado à subcamada 4f a cada etapa. Os orbitais 4f são grandes e difusos, o que significa que são muito ineficientes em blindar os elétrons de valência externos (nos orbitais 5d e 6s) do aumento da carga positiva do núcleo. Consequentemente, a carga nuclear efetiva experimentada por esses elétrons externos aumenta significativamente ao longo da série. Essa atração mais forte puxa os elétrons de valência para mais perto do núcleo, causando uma diminuição gradual nos raios atômico e iônico.

Essa contração tem profundas consequências para a química dos elementos que seguem os lantanídeos na tabela periódica (os metais de transição do 6º período, como háfnio, tântalo e tungstênio). A diminuição total do tamanho ao longo da série dos lantanídeos praticamente anula o aumento de tamanho esperado ao descer um grupo do 5º para o 6º período. Como resultado, o raio atômico do háfnio (159 pm) é quase idêntico ao do zircônio (160 pm), o elemento imediatamente acima dele. Essa similaridade em tamanho e configuração eletrônica torna suas propriedades químicas notavelmente semelhantes, levando à sua ocorrência conjunta na natureza e tornando sua separação uma das mais difíceis em química. O mesmo efeito é observado para pares como nióbio/tântalo e molibdênio/tungstênio. Além disso, o aumento da carga nuclear efetiva e o menor tamanho contribuem para as altas densidades e altas energias de ionização dos elementos pós-lantanídeos.

UNESCO Nomenclature: 2206
Química inorgânica

Tipo

Propriedade química

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • desenvolvimento do modelo atômico de Bohr
  • descoberta dos elementos lantanídeos
  • formulação da mecânica quântica e da teoria dos orbitais atômicos
  • Lei de Moseley que relaciona o número atômico aos espectros de raios X

Aplicações

  • separação química dos lantanídeos entre si
  • Explica a extrema semelhança química entre o zircônio e o háfnio, o que dificulta sua separação.
  • contribui para a alta densidade de elementos pós-lantanídeos, como ouro e platina.
  • influencia a química de coordenação e a atividade catalítica de compostos de lantanídeos

Patentes:

NA

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Relacionado a: contração dos lantanídeos, raio atômico, bloco f, efeito de blindagem, lantanídeos, tendências periódicas, geoquímica, zircônio, háfnio, Victor Goldschmidt.

Contexto histórico

Contração de lantanídeos

1921
1924
1924
1925
1926
1927
1927
1921
1922
1924
1925
1926
1926
1927
1930

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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