13.1.1 基本性质概述 1.镧系元素的分组 57La58Ces9Pr60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67H068Er69Tm70Yb7Lu 镧铈错钕钜钐铕钆铽镝钬铒铥镱镥 轻稀土组 重稀土组 轻稀土组 中稀土组 重稀土组 另有四分组： 57La58Ce59Pr60Nd61Pm 62Sm 63Eu 64G 镧铈错钕 阳 64Gd 65Tb 66Dy 67H068Er69Tm70Yb71Lu 钆铽镝钬铒铥镱镥
13.1.1 基本性质概述 1. 镧系元素的分组 轻稀土组 重稀土组 轻稀土组 中稀土组 重稀土组 57La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm70Yb 71Lu 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 另有四分组： 57La58Ce 59Pr 60Nd 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho68Er 69Tm70Yb71Lu
2. 镧系元素的电子构型和性质 元素 Ln电子组态Ln+电子组态 常见氧化态 原子半径/pmLn3+半径pm 57La 45d6s2 4 (3 187.7 106.1 -2.38 58Ce 4n5d6s2 4 (3),4 182.4 103.4 -2.34 59Pr 4护 6s2 (3),4 182.8 101.3 -2.35 60Nd 4f 6s2 4护 (3),2 182.1 99.5 -2.32 61Pm F 6s2 4护 (3) 181.0 97.9 -2.29 62Sm 4 6s2 4护 (3),2 180.2 96.4 -2.30 63Eu 4f 6x2 4护 (3),2 204.2 95.0 -1.99 64Gd 4f5d62 4 (3) 180.2 93.8 -2.28 65Tb 4f 6r2 4护 (3),4 178.2 92.3 -2.31 66Dy 40 6s2 4 (3),2 177.3 90.8 -2.29 6H0 4fi 6s2 4fo (3) 176.6 89.4 -2.33 68Er 4r2 6r2 4 (3) 175.7 88.1 -2.32 69Tm 4f13 6s2 42 (3),2 174.6 86.9 -2.32 70Yb 445d6s2 4n3 (3),2 194.0 85.8 -2.22 4f45d6s2 44 (3) 173.4 84.8 -2.30
2. 镧系元素的电子构型和性质 元素 Ln电子组态 Ln E q 3+电子组态 常见氧化态 原子半径/pm Ln3+半径 /pm /V 57La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu 4f 05d 16s 2 4f 15d 16s 2 4f 3 6s 2 4f 4 6s 2 4f 5 6s 2 4f 6 6s 2 4f 7 6s 2 4f 75d 16s 2 4f 9 6s 2 4f 10 6s 2 4f 11 6s 2 4f 12 6s 2 4f 13 6s 2 4f 145d 16s 2 4f 145d 16s 2 4f 0 4f 1 4f 2 4f 3 4f 4 4f 5 4f 6 4f 7 4f 8 4f 9 4f 10 4f 11 4f 12 4f 13 4f 14 (3) (3),4 (3),4 (3),2 (3) (3),2 (3),2 (3) (3),4 (3),2 (3) (3) (3),2 (3),2 (3) 187.7 182.4 182.8 182.1 181.0 180.2 204.2 180.2 178.2 177.3 176.6 175.7 174.6 194.0 173.4 106.1 103.4 101.3 99.5 97.9 96.4 95.0 93.8 92.3 90.8 89.4 88.1 86.9 85.8 84.8 -2.38 -2.34 -2.35 -2.32 -2.29 -2.30 -1.99 -2.28 -2.31 -2.29 -2.33 -2.32 -2.32 -2.22 -2.30
3.氧化态特征 镧系元素全部都形成稳定的+3氧化态，同一周期连续15个元 素形成同一种特征氧化态的现象在周期表中是绝无仅有的.非特征 氧化态与它们的电子组态稳定性有关. f4+ 十4 Nd Pm Dy Ho Er I'm +2 Ba2+ Sm Eu La+(4f0),Gd+(4f)和Lu(4f1)已处于稳定结构，获得+2和 +4氧化态是相当困难的；Ce3(4f)和Tb3+(4f8)失去一个电子即达 稳定结构，因而出现+4氧化态；Eu3+(4f6)和Yb3+(4f13)接受一个 电子即达稳定结构，因而易出现+2氧化态
3. 氧化态特征 镧系元素全部都形成稳定的 + 3 氧化态，同一周期连续 15 个元 素形成同一种特征氧化态的现象在周期表中是绝无仅有的 . 非特征 氧化态与它们的电子组态稳定性有关 . +4 +3 +2 Ba 2+ Hf 4+ Dy Ho Er Tm La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Yb Lu La3+(4f 0), Gd3+(4f 7) 和 Lu3+(4f 14) 已处于稳定结构，获得 +2 和 +4 氧化态是相当困难的； Ce 3+(4f 1) 和 Tb3+(4f 8) 失去一个电子即达 稳定结构，因而出现 +4 氧化态；Eu3+(4f 6) 和 Yb3+(4f 13) 接受一个 电子即达稳定结构，因而易出现 +2 氧化态
4. 镧系收缩 定 义指镧系元素的离子半径随原子序数的增加而依次 减小的现象.有人也把这叫做“单向变化” 产生原因 随原子序数增大，电子填入4f层，f电子云较分散，对 5d和6s电子屏蔽不完全，Z*增大，对外层电子吸引力 增大，使电子云更靠近核，造成了半径逐渐减小而产生 了所谓“镧系收缩效 105 100 85 80 57 59 61 63656769 71 原子序数
4. 镧系收缩 定 义 指镧系元素的离子半径随原子序数的增加而依次 减小的现象 . 有人也把这叫做 “单向变化”. 产生原因 随原子序数增大，电子填入4 f 层，f 电子云较分散，对 5d 和 6s 电子屏蔽不完全，Z* 增大，对外层电子吸引力 增大 ，使电子云更靠近核 ，造成了半径逐渐减小而产生 了所谓 “镧系收 缩效 应”. 原子序数 离 子 半 径 /p m 57 59 61 63 65 67 69 71 105 100 95 90 85 80
产生影响 ● 收缩缓慢是指相邻两个元素而言，两两之间的减小幅 度不如其他过渡元素两两之间的减小幅度大，使镧系 元素内部性质太相似，增加了分离困难； ● 也使镧系元素后的第三过渡系的离子半径接近于第二 过渡系同族，如Zr+(80pm)和Hf+(81pm),Nb(70 pm)和Ta+(73pm),Mo+(62pm)和W+(65pm),使 其化学性质相似，在矿物中共生，分离困难； ●使Y的原子半径处于Ho和Er之间，使其化学性质与 镧系元素非常相似，在矿物中共生，分离困难故在稀 土 元素分离中将其归于重稀土一组
● 使 Y 的原子半径处于 Ho 和 Er 之间，使其化学性质与 镧系元素非常相似，在矿物中共生，分离困难故在稀 土 元素分离中将其归于重稀土一组. 产生影响 ● 收缩缓慢是指相邻两个元素而言，两两之间的减小幅 度不如其他过渡元素两两之间的减小幅度大，使镧系 元素内部性质太相似，增加了分离困难 ； ● 也使镧系元素后的第三过渡系的离子半径接近于第二 过渡系同族，如 Zr 4+(80 pm) 和 Hf 4+(81 pm), Nb5+(70 pm) 和 Ta5+(73 pm)，Mo6+ (62 pm) 和 W6+(65 pm), 使 其化学性质相似，在矿物中共生，分离困难；