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镧系收缩

1925
  • Victor Goldschmidt
无机化学中镧系元素的实验室实验。.

(图片仅供参考)

镧系收缩是指镧系元素(从镧到镥)的原子半径和离子半径随着原子序数的增加而逐渐减小的现象。这种效应是由于4f电子对核电荷的屏蔽作用较弱造成的。这导致镧系元素之后的第六周期元素意外地小,与第五周期元素相似。

镧系收缩是无机化学中的一个基本概念,它解释了f区元素的周期性变化趋势。在镧系元素中,从铈到镥,每移动一步,就会有一个质子添加到原子核,一个电子添加到4f亚壳层。4f轨道很大且弥散,这意味着它们很难保护外层价电子(位于5d和6s轨道)免受原子核不断增加的正电荷的影响。因此,这些外层电子所承受的有效核电荷在整个镧系元素中显著增加。这种更强的吸引力将价电子拉近原子核,导致原子和离子半径逐渐减小。

这种收缩对元素周期表中镧系元素之后的元素(第六周期过渡金属,如铪、钽和钨)的化学性质有着深远的影响。整个镧系元素系列的整体尺寸减小几乎完全抵消了从第五周期到第六周期下移一族所预期的尺寸增加。因此,铪的原子半径(159 pm)几乎与其正上方元素锆的原子半径(160 pm)相同。这种尺寸和电子结构的相似性使得它们的化学性质非常相似,导致它们在自然界中共存,并使它们的分离成为化学中最困难的问题之一。在铌/钽和钼/钨等元素对中也观察到了同样的效应。此外,有效核电荷的增加和尺寸的减小导致了后镧系元素的高密度和高电离能。

UNESCO Nomenclature: 2206
- 无机化学

类型

化学性质

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 原子玻尔模型的发展
  • 镧系元素的发现
  • 量子力学和原子轨道理论的公式
  • 莫斯利定律将原子序数与X射线光谱联系起来

应用程序

  • 镧系元素的化学分离
  • 解释了锆和铪的化学性质极其相似,导致分离困难
  • 有助于提高金和铂等后镧系元素的密度
  • 影响镧系化合物的配位化学和催化活性

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容:镧系收缩、原子半径、f区、屏蔽效应、镧系元素、周期性趋势、地球化学、锆、铪、维克托·戈尔德施密特。

历史背景

镧系收缩

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1926
1927
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1930

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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