4.氧化态特征 镧系元素全部都能形成稳定的+3氧化态。 十3 Nd Pi Dy Ho Er Tm Ba2 Sm Fu >La3+(4f0),Gd3+(4f7)和L3+(4f14)处于稳定结构，获得 +2和+4氧化态是相当因难的； >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+(4f)和Yb3+(4f13)接受一个电子即达稳定结构， 因而易出现+2氧化态
4. 氧化态特征 镧系元素全部都能形成稳定的 + 3 氧化态。 ¾ La3+(4f0), Gd3+(4f7) 和 Lu3+(4f14) 处于稳定结构，获得 +2 和 +4 氧化态是相当困难的； ¾ Ce3+(4f1) 和 Tb3+(4f8) 失去一个电子即达稳定结构，因 而出现 +4 氧化态； ¾ 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 。 6
5.镧系收缩 镧系元素的原子半径和离子半径在总的趋势上都是随原子序 数的增加而依次减小的现象，称为“镧系收缩”(lanthanide contraction),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 100 电子屏蔽不完全，水增大，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。 ◆相邻两元素原子半径仅略微缩小 (r≈1pm): ◆但57La-1Lu共15种元素，累积的原 子半径缩小值∑4r相当大，达14.2pm; ◆在Gd处出现了微小的可以察觉的不 连续性，原因是Gd3+离子具有半充满的 80 4?电子结构，屏蔽能力略有增加，有 37六5的6立6的656769方 效核电荷略有减小，所以Gd3+离子半径 原于序数 的减小要略微小些，这叫“轧断效应
5. 镧系收缩 镧系元素的原子半径和离子半径在总的趋势上都是随原子序 数的增加而依次减小的现象，称为“镧系收缩”(lanthanide contraction)，有人也把这叫做“单向变化”。 ¾ 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。 相邻两元素原子半径仅略微缩小 (Δr ≈ 1pm)； 但57 La – 71 Lu共15种元素，累积的原 子半径缩小值¦Δr相当大，达 14.2 pm ; 在 Gd 处出现了微小的可以察觉的不 连续性，原因是 Gd3+ 离子具有半充满的 4f7电子结构 ，屏蔽能力略有增加，有 效核电荷略有减小，所以 Gd3+ 离子半径 的减小要略微小些，这叫 “钆断效应”。 7
镧系收缩的影响： (1)第五周期，B族元素钇(Y)成为“稀土”一员； 四Sc 63Eu 4s76s2 39Y 4d15s2 64Gd 4f5dl6s2 五Y 204.2 180.3 180.1 六La-Lu 67Ho3+ 39Y3+ 68EI3+ 89.4 89.3 88.1 (2)紧随镧系之后的第六周期几种元素Hf(铪)，Ta(钽)》 和W(钨)与同族第五周期元素原子半径相近，性质相似， 难以分离： Ⅲ V V VI 五 Y Zr Nb Mo 六 La-Lu Hf Ta W (3)同一副族 (VB~VIII) 第一电离能L1：第五周期<第六周期 第五周期 第六周期 r相近，第六周期元素Z
(1) 第五周期，IIIB族元素钇(Y)成为“稀土”一员 ； 镧系收缩的影响： （2）紧随镧系之后的第六周期几种元素Hf（铪）,Ta（钽） 和W（钨）与同族第五周期元素原子半径相近，性质相似， 难以分离： Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 五 Y Zr Nb Mo 六 La-Lu Hf Ta W （3）同一副族（VB ~ VIII）第一电离能I1 : 第五周期 < 第六周期 第五周期 第六周期 r相近，第六周期元素Z*↑ 8
6.原子半径： 镧系原子4f电子受核束缚，只有5d和6s电子才能成为自 由电子，E(g)有3个电子(5d16s2)参与形成金属键，而 Eu(g)和Yb(g)只有2个电子(6s2)参与，自然金属键弱些；在 u和Yb的电子层结构中，分别有半充满的4f?和4f14电子，这种结构 比起4f电子层没有充满的其他状态来说对原子核有较大的屏蔽作用。 所以其半径突出地增大。有人也把这叫做“双峰效应” 。 210 ※Eu和Yb的密度、熔点比它们各自左 200 Yb 右相邻的两个金属都小；它们的性质 同Ca、Sr、Ba相近，如都能溶于液氨形 成深蓝色溶液。 180 Sm Gd Dy Er Tb Ho 170 160 的6i丙6576的7一 原子序数
镧系原子4f 电子受核束缚，只有 5d 和 6s 电子才能成为自 由电子，RE (g) 有 3 个电子 (5d1 6s2) 参与形成金属键，而 Eu(g) 和 Yb (g) 只有2个电子 (6s2) 参与，自然金属键弱些；在 Eu和Yb的电子层结构中，分别有半充满的4f7和4f14电子，这种结构 比起4f电子层没有充满的其他状态来说对原子核有较大的屏蔽作用。 所以其半径突出地增大。有人也把这叫做 “双峰效应”。 6. 原子半径： ※ Eu和Yb的密度､熔点比它们各自左 右相邻的两个金属都小；它们的性质 同Ca､Sr､Ba相近，如都能溶于液氨形 成深蓝色溶液。 9
7.离子的颜色（周期性十分明显！) L3+离子在晶体或水溶液中的颜色 原子序 离子4f电子数 颜色 颜色 4f电子数 原病 0 无 无 14 Lu3+ 11 58 Ce3+ 无 无 13 Yb3+ 70 59 Pr3+ 2 黄绿 淡绿 12 Tm3+ 69 60 Nd3+ 3 红 谈红 11 Er3+ 68 61 Pm3+ 粉红 淡黄 0 Ho3+ 67 62 Sm3+ 5 淡黄 浅黄绿 9 Dy3+ 66 63 Eu3+ 6 浅粉红 粉红 8 Tb3+ 65 64 Gd3+ 无 无 Gd3+ 64 > 电子构型全空，半满和全满，或接近全空，半满和全满的4f电子的离子是 稳定的或比较稳定的，难以实现4电子激发，故是无色的。 ∴.La3+(4f0)、Gd3+(4f7)Lu3+(4f14)）无色 Ce3+(4f1)、Eu3+(4f6)、Tb3+(4f8)、Yb3+(4f13)接近稳定组态，吸收峰在紫 外区或红外区，因而显示无色或浅色： > 具有4fx和4f14-x的+3价离子显示的颜色相同或相近； > 电子相同，离子电荷不同的离子，其颜色不同。 Ce4+(4f0)橙红 Sm2+(4f6)浅红 Eu2+(4f7)草黄 Yb2+(4f14)绿
7. 离子的颜色（周期性十分明显!） Ln3+ 离子在晶体或水溶液中的颜色 原子序 离子 4f电子数 颜色 颜色 4f电子数 离子 原子序 57 58 59 60 61 62 63 64 La3+ Ce3+ Pr3+ Nd3+ Pm3+ Sm3+ Eu3+ Gd3+ 0 1 2 3 4 5 6 7 无 无 黄绿 红紫 粉红 淡黄 浅粉红 无 无 无 淡绿 淡红 淡黄 浅黄绿 浅粉红 无 14 13 12 11 10 9 8 7 Lu3+ Yb3+ Tm3+ Er3+ Ho3+ Dy3+ Tb3+ Gd3+ 71 70 69 68 67 66 65 64 ¾ 电子构型全空，半满和全满，或接近全空，半满和全满的4f电子的离子是 稳定的或比较稳定的，难以实现4f电子激发，故是无色的。 ∴ La3+ (4f 0 )、Gd3+ (4f 7 )、Lu3+ (4f 14 )无色 ¾ Ce3+ (4f 1 )、Eu3+ (4f 6 )、Tb3+ (4f 8 )、Yb3+ (4f 13 )接近稳定组态，吸收峰在紫 外区或红外区，因而显示无色或浅色； ¾ 具有4f x和4f 14x 的+3价离子显示的颜色相同或相近； ¾ f电子相同，离子电荷不同的离子，其颜色不同。 Ce4+ (4f 0 ) 橙红 Sm2+ (4f 6 ) 浅红 Eu2+ (4f 7 ) 草黄 Yb2+ (4f 14 ) 绿 10