镧系元素气态原子的4f轨 道的充填呈现两种构型,即4f 15d16s2和462,这两种电子 构型的相对能量如图所示: n=12461B6 其中La、Ce、Gd、Lu 的基态处于4-15d16s2时能 量较低,而其余元素皆为 图1钢系系元素气态原子基态4~5d62 46s2。 与4~63构型的近似相对能量 La、Gd、Lu的构型可以用門、f、f4全空、半满和全满) 的洪特规则来解释,但Ce的结构尚不能得到满意的解释,有人 认为是接近全空的缓故。 上页下页 退出
上页 下页 退出 镧系元素气态原子的4f轨 道的充填呈现两种构型,即4f n －15d 16s 2和4f n6s 2 ，这两种电子 构型的相对能量如图1所示: La、Gd、Lu的构型可以用f 0 、f 7 、f 14(全空、半满和全满) 的洪特规则来解释，但Ce的结构尚不能得到满意的解释，有人 认为是接近全空的缓故。 其中 La、Ce、Gd、Lu 的基态处于4f n－15d16s2时能 量较低，而其余元素皆为 4f n6s2
这两种电子结构可以用来说明镧系元素化学性质的差异。这些元素在参加 化学反应时需要失去价电子,由于4f轨道被外层电子有效地屏蔽着,且由于 E4KE5,因而在结构为4P6s2的情况下,f电子要参与反应,必须先得由4f轨道 跃迁到5d轨道。这样,由于电子构型不同,所需激发能不同,元素的化学活 泼性就有了差异。 另一方面,激发的结果增加了一个成键电子,成键时可以多释放出一份成 键能。对大多数镧系的原子,其成键能大于激发能,从而导致4f电子向5d电子 跃迁,但少数原子,如Eu和Yb,由于4f轨道处于半满和全满的稳定状态,要 使4f电子激发必须破坏这种稳定结构,因而所需激发能较大,激发能高于成键能, 电子不容易跃迁,使得Eu、Yb两元素在化学反应中往往只以6s2电子参与反应。 镧系元素在固态时的电子构型与气态时的电子构型不尽相同,除Eu和Yb 仍保持462以外,其余原子都为4-15d16s2的构型。从气态变到固态,其实 质是原子间通过金属键的形式结合成为金属晶体。这个过程就是价层轨道的重 叠过程。实验表明,镧系元素在形成金属键时的成键电子数,除Eu和Yb为2、 Ce为3.1外,其余皆为3。这正好验证了刚才我们的推测。 上页下页 退出
上页 下页 退出 这两种电子结构可以用来说明镧系元素化学性质的差异。这些元素在参加 化学反应时需要失去价电子，由于4f 轨道被外层电子有效地屏蔽着, 且由于 E4fE5d,因而在结构为4f n6s2 的情况下, f 电子要参与反应，必须先得由4f 轨道 跃迁到5d 轨道。这样，由于电子构型不同，所需激发能不同，元素的化学活 泼性就有了差异。 另一方面，激发的结果增加了一个成键电子，成键时可以多释放出一份成 键能。对大多数镧系的原子,其成键能大于激发能，从而导致4f 电子向5d 电子 跃迁, 但少数原子，如Eu和Yb，由于4f 轨道处于半满和全满的稳定状态，要 使4f 电子激发必须破坏这种稳定结构, 因而所需激发能较大, 激发能高于成键能, 电子不容易跃迁, 使得Eu、Yb两元素在化学反应中往往只以6s 2电子参与反应。 镧系元素在固态时的电子构型与气态时的电子构型不尽相同，除Eu和Yb 仍保持4f n6s2以外，其余原子都为4f n－15d16s2的构型。从气态变到固态，其实 质是原子间通过金属键的形式结合成为金属晶体。这个过程就是价层轨道的重 叠过程。实验表明，镧系元素在形成金属键时的成键电子数，除Eu和Yb为2、 Ce为3.1外，其余皆为3。这正好验证了刚才我们的推测