Γιατί οι λανθανίδες παρουσιάζουν παρόμοια χημική συμπεριφορά;
1. Παρόμοιες ηλεκτρονικές διαμορφώσεις:
* Όλα τα λανθανίδια έχουν την ίδια εξωτερική ηλεκτρονική διαμόρφωση [xe] 4f
* Τα ηλεκτρόνια 4F προστατεύονται από τα γεμάτα τροχιακά 5s και 5p, καθιστώντας τα λιγότερο εμπλεκόμενα στη χημική σύνδεση.
* Ως εκ τούτου, οι χημικές ιδιότητες των λανθανιδών καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τη συμμετοχή των ηλεκτρονίων 6S.
2. Σχέση της σειράς λανθανιδίου:
* Καθώς μετακινείτε τη σειρά των λανθανίδης, το πυρηνικό φορτίο αυξάνεται, αλλά το φαινόμενο θωράκισης παραμένει σε μεγάλο βαθμό σταθερό λόγω της κακής ικανότητας θωράκισης των 4F ηλεκτρονίων.
* Αυτό οδηγεί σε μια σταδιακή μείωση της ιοντικής ακτίνας των λανθανίδων, γνωστή ως συστολή λανθανιδίου.
* Αυτή η συστολή, αν και μικρή, επηρεάζει τη δύναμη της ηλεκτροστατικής έλξης μεταξύ του ιόντος λανθανιδίου και των προσδεμάτων.
3. Κατά κύριο λόγο +3 κατάσταση οξείδωσης:
* Τα λανθανίδια τείνουν να έχουν κατάσταση οξείδωσης +3 λόγω της απώλειας των δύο ηλεκτρονίων 6S και ενός ηλεκτρονίου 4F.
* Αυτή η συνεπής κατάσταση οξείδωσης συμβάλλει στην παρόμοια αντιδραστικότητα τους.
4. Παρόμοιες ιοντικές ακτίνες:
* Λόγω της συστολής των λανθανιδίων, οι ιοντικές ακτίνες των παρακείμενων λανθανίδων είναι πολύ παρόμοιες.
* Αυτή η ομοιότητα στο ιοντικό μέγεθος τους επιτρέπει να σχηματίζουν παρόμοιες ενώσεις και να παρουσιάζουν παρόμοιους αριθμούς συντονισμού.
5. Αριθμοί υψηλού συντονισμού:
* Τα λανθανίδια τυπικά σχηματίζουν σύμπλοκα συντονισμού με υψηλούς αριθμούς συντονισμού (π.χ., 8, 9, 10).
* Αυτό οφείλεται στο μεγάλο μέγεθος και τη διαθεσιμότητα των κενών τροχιακών στα εξωτερικά κελύφη.
6. Περιορισμένη συμμετοχή 4F τροχιακών στη συγκόλληση:
* Τα τροχιακά 4F είναι σχετικά θαμμένα μέσα στο σύννεφο ηλεκτρονίων και συμμετέχουν ελάχιστα στη χημική σύνδεση.
* Κατά συνέπεια, η διακύμανση του αριθμού των ηλεκτρονίων 4F δεν επηρεάζει σημαντικά τη συνολική χημική συμπεριφορά.
Συνοπτικά:
Οι παρόμοιες ηλεκτρονικές διαμορφώσεις, η συστολή των λανθανιδίων και η κατά κύριο λόγο +3 κατάσταση οξείδωσης συμβάλλουν στην παρόμοια χημική συμπεριφορά των λανθανιδών. Οι παρόμοιες ιοντικές ακτίνες τους και η τάση τους να σχηματίζουν σύμπλοκα υψηλού συντονισμού με ελάχιστη εμπλοκή 4F τροχιακών στην συγκόλληση περαιτέρω ενισχύουν τις κοινές χημικές τους ιδιότητες.
