镧系元素
第57號元素鑭到71號元素鑥15種元素的統稱 / 维基百科,自由的 encyclopedia
镧系元素是第57号元素镧到71号元素镥(或称镏)共15种化学元素的统称。[1][2][3]镧系元素位于元素周期表第6周期的钡与铪之间,位于锕系元素上方,但通常为了避免周期表形状过宽影响观看,而将镧系和锕系元素移至周期表下方独立列出。[1]镧系元素可用符号Ln来表示。[4]
除了属于d区的镥之外,所有镧系元素都是f区元素,镧系元素原子基态的电子排布是4f0~145d0~16s2,其原子的外层和次外层的电子排布基本相同,新增加的电子则大都填入从外侧数进来的第三个电子层(即4f电子层)中,所以镧系元素又可以称为4f系。由于镧系元素都是金属,故可和锕系元素统称为f区金属。为了区别于周期表中的d区过渡元素,故又将镧系元素及锕系元素合称为内过渡元素。
镧系元素和3族的钇、钪两元素合称为稀土元素,这些元素原子外层的电子排布基本相同,都倾向形成+3价的阳离子,故彼此之间具有非常相似的化学性质,经常在矿物中共生存在,难以相互分离,再加上它们在地壳中的分布相当分散,造成开采上的困难,故称作“稀土”。由于镧系元素的价电子排布高度相同,它们物理和化学性质的相异性主要透过原子半径的差异来展现,镧系收缩现象使得镧系元素的熔点、硬度、密度和金属活动性等性质随着原子序的渐增而有趋势性的变化。此外,由于电子排布的差异,虽然所有镧系元素都能形成化学性质类似的+3价化合物,个别镧系元素如铈、钐、铕、镱等也能生成稳定性不一的+2价或+4价化合物,所以15个镧系元素之间的化学性质并不完全相同。此外每个镧系元素在光学、电磁学等物理性质方面也有各自的特殊性。
由于镥在周期表中属于d区,而其他镧系元素位于f区,因此有人认为镥应该是过渡金属而非镧系元素。[5][6]但为了方便叙述,现今仍习惯将其与镧系合称。参见锕系元素中关于铹的地位的争议,以及有关3族元素定义的争论。