F-элементы в периодической таблице — блок элементов, у атомов которых валентные электроны с наивысшей энергией занимают f-орбиталь.
В данный блок входят лантаноиды и актиноиды.
Фактическая электронная конфигурация элементов, входящих в этот блок, может отличаться от истинной и не может не подпадать под определение правила Клечковского. Данный блок делится на две группы:
- Элементы, у которых электроны находятся на 4f-орбитали, относятся к лантаноидам,
- Элементы, у которых электроны находятся на 5f-орбитали, относятся к актиноидам.
Существует давний спор относительно того, какие элементы следует относить к данным группам: актиний и лантан, или же лютеций и лоуренсий. Это связано с тем, что количество f-электронов, находящихся на внешнем электронном слое, может быть только до 14[1].
| ↓ Период | ||||||||||||||||
| 6 | Лантаноиды | 57 La |
58 Ce |
59 Pr |
60 Nd |
61 Pm |
62 Sm |
63 Eu |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
71 Lu |
| 7 | Актиноиды | 89 Ac |
90 Th |
91 Pa |
92 U |
93 Np |
94 Pu |
95 Am |
96 Cm |
97 Bk |
98 Cf |
99 Es |
100 Fm |
101 Md |
102 No |
103 Lr |
Все элементы являющиеся лантаноидами формируют M3+ ионы. В водных растворах лантаноиды, находящиеся ближе к лантану, окружены девятью молекулами воды, в то время как элементы, находящиеся ближе к концу, окружены восемью молекулами воды. Однако, есть элементы, например церий, которые формируют M4+ ионы; Ce4+ имеет очень стабильную электронную конфигурацию ксенона — инертного газа. Данный ион является довольно сильным окислителем. Ион Eu2+ имеет электронную конфигурацию [Xe]4f7 и является сильными восстановителем. Существование Eu2+ обусловлено стабильностью наполовину заполненной f-оболочки[2].
Лёгкие актиноиды (от тория до америция) могут иметь степени окисления от +3 до +4 (Th), +5 (Pa), +6 (U, Am), +7 (Np, Pu). Однако соединения Np, Pu и Am в высших степенях окисления неустойчивы из-за медленного самовосстановления вследствие радиоактивного распада. Остальные актиноиды напоминают лантаноиды тем, что имеют основную степень окисления равную +3.
Ионы f-элементов во всех степенях окисления (кроме Th4+) и в катионной, и в анионной формах имеют разнообразную окраску в растворах, что связано с лёгкостью f-s и f-d электронных переходов.
См. также
правитьПримечания
править- ↑ IUPAC Periodic Table (англ.) (2007). Дата обращения: 22 августа 2010. Архивировано 24 августа 2009 года.
- ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. — 2-е изд. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997. — ISBN 0080379419.
Ссылки
править- Изображения f-орбиталей (англ.). Дата обращения: 22 августа 2010. Архивировано из оригинала 8 мая 2012 года.
- Изображение f-орбиталей в интерактивном виде (англ.). Дата обращения: 22 августа 2010. Архивировано из оригинала 8 мая 2012 года.
Литература
править- Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: В 2-х томах. Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. 652 с., ил. — Т. 1. — С. 451–452.