Лантаноиды.

Лантаноиды (лантаниды) – это 15 элементов (элементов III группы 6-го периода периодической таблицы — металлов, с атомными номерами 57—71 (от лантана до лютеция)) у которых к электронной конфигурации лантана последовательно добавляются 14 4f-электронов. Единственным представителем группы, у которого отсутствуют стабильные изотопы, является прометий.

У церия на 4f-уровне находятся два электрона – один за счет увеличения порядкового номера по сравнению с лантаном на единицу, а другой переходит с 5d-уровня на 4f. До гадолиния происходит последовательное увеличение числа электронов на 4f-уровне, а уровень 5d остается незанятым. У гадолиния дополнительный электрон занимает 5d-уровень, давая электронную конфигурацию 4f⁷5d¹6s², а у следующего за гадолинием тербия происходит, аналогично церию, переход 5d-электрона на 4f-уровень (4f⁹6s²). Далее до иттербия наблюдается монотонное увеличение числа электронов до 4f¹⁴, а у завершающего ряд лютеция вновь появляется 5d-электрон (4f¹⁴5d¹6s²).

В таблице ниже приведены электронные конфигурации лантаноидов и их наиболее устойчивые степени окисления. Общая электронная конфигурация лантаноидов – 4f^2–145d^0–16s².

Электронные конфигурации и степени окисления 4f-элементов (лантаноидов).

Физические свойства лантаноидов.

Химические свойства лантаноидов.

Лантаноиды химически активны, они образуют прочные оксиды, галогениды, сульфиды, реагируют с водородом, углеродом, азотом, фосфором. Разлагают воду, растворяются в соляной, серной и азотной кислотах. В плавиковой и фосфорной кислотах лантаноиды устойчивы, так как покрываются защитными пленками малорастворимых солей — фторидов и фосфатов.

С рядом органических соединений лантаноиды образуют комплексные соединения. Важное значение для разделения лантаноидов имеют комплексы с лимонной и этилендиаминтетрауксусной кислотой.

Первые образцы кристаллографически характеризуемых комплексных соединений ионов Tb2+, Pr2+, Gd2+, Lu2+ показали, что ионы Ln2+ (кроме, возможно, прометия) можно получить в растворенном виде.

При нагревании они реагируют с водородом, углеродом, азотом, фосфором, углеводородами, оксидами углерода II и IV; разлагают воду, растворяются в соляной, серной и азотной кислотах; выше 180-200 °С Лантаноиды быстро окисляются на воздухе. Для всех Лантаноидов характерна валентность 3. Некоторые Лантаноиды проявляют, кроме того, валентность 4 или 2.