1. Будова.
Лантаноїди і Актиноїдирозташовуються в третій побічної групі Періодичної системи. Ці елементислідують в таблиці відразу після лантану і актинія і тому їх називаютьвідповідно лантаноїди і актиноїди. У короткій формі Періодичної системиД.І. Менделєєва вони винесені в два останні ряди. Вони відносяться до f-елементів.
У в атомах лантаноїдів іактиноїдів відбувається заповнення відповідно 4f-і 5f-підрівнів.
Лантаноїди дуже подібніпо хі-ного властивостям. Близькість властивостей сполук лантаноїдів обумовлена ​​тим,що забудова внутрішньої 4f-оболонкиатомів мало позначається на стані валентних електронів. В освітіхімічного зв'язку 4f-електрони лантаноїдів зазвичай не берутьучасті.
Електрони заповнюють 4f-, а не 5d-підрівеньтому, що в цьому випадку вони володіють меншою енергією. Однак різниця в енер-гіях4f-і 5d-станів дуже мала. Завдяки цьому один з 4f-електронів (а в деяких випадках, наприклад, у церію, два4f - електрона) легко збуджується, переходячина 5d-підрівень, і стає, такимчином, валентним електроном. Тому в більшості своїх з'єднаньлантаноїди мають ступінь окислення +3, а не +2. Ця обставина пояснюєблизькість властивостей лантаноїдів до властивостей елементів підгрупи скандію.
У межах одного періодузі зростанням порядкового номера розміри атомів елементів зменшуються.Подібна закономірність спостерігається не тільки для елементів головних підгруп,але, за небагатьма винятками, і для елементів побічних підгруп. Таке жзменшення радіусів атомів має місце і у випадку лантаноїдів (лантаноідноестиснення).
Як і у випадку лантаноїдів,у елементів сімейства актиноїдів відбувається заповнення третього зовніелектронного шару (підрівня 5f); будова жзовнішнього і, як правило, передує електронних шарів залишаєтьсянезмінним. Це служить причиною близькості хімічних властивостей актиноїдів. Однаквідмінність в енергетичному стані електронів, що займають 5 f - та 6d-підрівні в атомах актиноїдів, щеменше, ніж відповідна різниця енергій в атомах лантаноїдів. Тому уперших членів сімейства актиноїдів 5f-електронилегко переходять на підрівень 6d і можуть брати участь в утворенніхімічних зв'язків. В результаті від торію до урану найбільш характерна ступіньокислення елементів зростає від +4 до +6. При подальшому просуванні по рядуактиноїдів відбувається енергетична стабілізація 5f-стані, а збудження електронів на 6d-підрівень вимагає більшої витрати енергії. Внаслідок цього відурану до кюрія найбільш характерна ступінь окислення елементів знижується від+6 До +3 (хоча для нептуния і плутонію отримані сполуки зі ступенемокислення цих елементів +6 і +7). Берклій і наступні за ним елементи у всіхсвоїх з'єднаннях знаходяться в ступені окислення +3.
2. Властивості.
Г? Властивості лантаноїдів.
У вигляді простих речовинвсі лантаноїди являють собою сріблясто - білі метали (жовтизнапразеодима і неодиму обумовлена ​​утворенням на поверхні плівки оксидів).Вони добре куються. Майже всі лантаноїди парамагнитні, тільки гадоліній,діспрозій і гольмій проявляють феромагнітні властивості.
У ряді Се-Lu в зміні щільності, температурплавлення і кипіння проявляється внутрішня періодичність, тобто зазначенівластивості металів підродини церію змінюються з такою ж послідовністю,як і у металів підродини тербію (табл.1).
Таблиця 1.
Фізичні властивості лантаноїдів
Метал
Щільність,
кг/м 3
Температура, 0 З
плавлення
кипіння
Підродинацерію
Лантан
6120
920
3420
Церій
6770
804
3470
празеодим
6770
935
3017
Неодим
7010
1024
3210
Прометей
-
-
-
Самарій
7540
1072
1670
Європій
5240
826
1430
Гадоліній
7890
1312
2830
Подсемсйстеотербію
тербію
8250
1368
2480
Диспрозій
8560
1380
2330
Гольма
8780
1500
2380
ербій
9060
1525
2390
Тулій
9320
1600
1720
Ітербій
6950
824
1320
Лютецій
9850
1675
2680
Температури плавлення вцьому ряду зростають, виняток становлять тільки європій і ітербій. Вонимають також відносно більш низькі, ніж у решти елементів, температурикипіння.
Лантаноїди, як і лантан,по реакційній здатності поступаються лише лужних і лужноземельних металів.У вологому повітрі вони швидко тьмяніють (внаслідок утворення оксиду), а принагріванні до 200-400 В° С на повітрі спалахують і згоряють з утвореннямсуміші оксидів (Е 2 0 3 ) з нитридами (ЕN). Церій у порошкоподібному стані навіть при звичайнихумовах легко запалюється на повітрі. Це властивість церію знайшло застосуванняпри виготовленні кременів для запальничок.
4Е +3 Про 2 = 2Е 2 Про 3
Лантаноїди взаємодіютьз галогенами, а при нагріванні - з азотом, сіркою, вуглецем, кремнієм,фосфором, воднем.
2Е +3 Cl 2 = 2ЕCl 3
2Е + N 2 = 2ЕN
Е +2 S = ЕS 2
Е + 2 С =ЕС 2 або 2Е + 3С = Е 2 З 3
Е + Н 2 = ЕН 2
Карбіди, нітриди і гідридилантаноїдів взаємодіють з водою з утворенням гідроксиду і відповідноацетилену або різних вуглеводнів, аміаку і водню.
ЕN + 3Н 2 О = Е (ОН) 3 + NН 3
ЕС 2 + Н 2 О = Е (ОН) 3 + С 2 Н 2
ЕН 2 + Н 2 Про = Е (ОН) 3 <...
