Лантаноїдне стиснення

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Лантаноїдне стиснення — хімічний термін, що використовується для опису явища зменшення атомних чи йонних радіусів хімічних елементів, що входять в групу лантаноїдів (атомні номери від 58 до 71). Лантаноїдне стиснення призводить до менших, у порівнянні з очікуваними, величинам атомних чи іонних радіусів елементів, починаючи з 72 (гафній). Цей термін ввів у вживання норвезький геохімік Віктор Моріц Гольдшмідт у своїй відомій серії робіт «Геохімічні закони розподілу елементів» («Geochemische Verteilungsgesetze Der Elemente»)[1]. Аналогічне явище також існує для актиноїдів та називається Актиноїдне стиснення.

Причини[ред. | ред. код]

Елемент Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Електронна конфігурація атома 4f15d16s2 4f36s2 4f46s2 4f56s2 4f66s2 4f76s2 4f75d16s2 4f96s2 4f106s2 4f116s2 4f126s2 4f136s2 4f146s2 4f145d16s2
Ln3+ електронна конфігурація 4f1 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 4f8 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13

4f14

Ln3+ радіус (КЧ рівне 6), пм 102 99 98,3 97 95,8 94,7 93,8 92,3 91,2 90,1 89 88 86,8 86,1

Електронні орбіталі[ред. | ред. код]

Причиною лантаноїдного стиснення є властивості електронів 4f-орбіталі: f-орбіталь у своїй формі на відміну від s- p- та d-орбіталей велика та дифузна, тобто електрони на ній сильніше делокалізовані. Це приводить до того, що заряд ядра, який збільшується у групі від лантану до лютецію екранований гірше. Така делокалізація посилює притягання до зовнішніх електронів на 5s- та 5p енергетичних рівнях.

Релятивістські ефекти[ред. | ред. код]

Релятивістські ефекти відіграють важливу роль для важких елементів, також і для лантаноїдів. Їх частка у лантаноїдному стисненні складає бл. 10%[2]. Так електрони, що знаходяться ближче до ядра атома, наприклад на орбіталі 1s, мають більшу швидкість, що приводить до збільшення їх маси, та зменшення самої орбіталі. Таким чином досягається більше екранування 4f орбіталі, та її дестабілізація. З цієї причина екранування 4f орбіталлю заряду ядра атома відбувається ще гірше, і як наслідок — додаткове скорочення радіусів 5s- та 5p енергетичних орбіталей.

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Goldschmidt, Victor M. «Geochemische Verteilungsgesetze Der Elemente», Part V «Isomorphie Und Polymorphie Der Sesquioxyde. Die Lanthaniden-Kontraktion Und Ihre Konsequenzen», Oslo, 1925
  2. Pekka Pyykko (1988). Relativistic effects in structural chemistry. Chem. Rev. 88: 563–594. doi:10.1021/cr00085a006. 

Джерела[ред. | ред. код]

  • Holleman, A. F.; Wiberg, Egon: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. De Gruyter, Berlin 1995. с. 1782 (нім.)