镧系元素
稀土元素 镧系
稀土元素镧系镧系元素是指周期表中镧（La）到镱（Yb）这15个元素，它们统称为镧系元素。
镧系元素是稀土元素中的一类，具有独特的化学和物理性质，广泛应用于各个领域。
下面将对镧系元素进行详细介绍。
一、镧系元素的概述镧系元素是指原子核中电子的填充顺序为4f的元素，它们的外层电子结构为5d1 6s2。
镧系元素的原子序数从57到71，依次为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱。
这些元素的原子半径逐渐缩小，原子质量逐渐增加。
二、镧系元素的性质1. 化学性质镧系元素具有较强的还原性和氧化性，可以与大多数非金属和金属反应。
其中镧、铈和钇是相对稳定的，而镝、钬和铒则比较活泼。
镧系元素的化合价一般为+3，但也可表现出+2和+4的化合价。
2. 物理性质镧系元素是金属，具有良好的导电性和热导性。
它们的熔点和沸点较高，且在常温下呈固态。
镧系元素的磁性多样，有的呈铁磁性，有的呈反铁磁性，还有的呈顺磁性。
三、镧系元素的应用1. 钢铁冶炼镧系元素可用作钢铁冶炼中的合金元素，能够提高钢的强度、塑性和耐腐蚀性。
其中钕铁硼磁体是应用最广泛的稀土磁体，被广泛应用于电机、传感器、声学设备等领域。
2. 光学材料镧系元素的化合物具有良好的光学性能，可用于制备激光材料、光纤通信材料和荧光材料。
镧系元素的荧光粉被广泛应用于LED照明、荧光屏幕和激光显示器等领域。
3. 催化剂镧系元素的化合物具有良好的催化性能，可用作汽车尾气净化催化剂、石油加工催化剂和化学合成催化剂。
镧系催化剂能够提高反应速率、改善反应选择性和延长催化剂寿命。
4. 核能材料镧系元素的同位素镧-138是一种重要的核能材料，可用于核反应堆的燃料制备。
镧系元素还可用于制备核探测仪器、核医学放射性示踪剂和放射治疗药物。
5. 稀土磷光粉镧系元素的磷光粉广泛应用于荧光显示器、荧光屏幕、LED照明等领域。
镧系元素的磷光粉具有高亮度、长寿命和良好的发光特性。
6. 其他应用镧系元素还可用于制备陶瓷材料、玻璃材料、高温超导材料和磁性材料等。
镧系元素_高等教育-工学
★★★★★第18章镧系元素习题1. 按顺序写出镧系元素的名称、元素符号和价层电子构型。
解：镧La，5d1 6s2；铈Ce，4f15d1 6s2；镨Pr，4f3 6s2；钕Nd，4f4 6s2；钷Pm，4f5 6s2；钐Sm，4f6 6s2；铕Eu，4f7 6s2；钆Gd，4f7 5d1 6s2；铽Tb，4f9 6s2；镝Dy，4f10 6s2；钬Ho，4f11 6s2; 铒Er，4f12 6s2; 铥Tm，4f13 6s2; 镱Yb，4f14 6s2; 镥Lu, 4f14 5d1 6s2。
2. 什么是“镧系收缩”，它的起因和后果如何？解：镧系元素随着原子序数的增加原子半径的减小称为镧系收缩（lanthanide contraction）。
从La到Lu，随着原子序数增大，4f轨道中的电子逐渐增多，因4f电子对6s电子屏蔽较完全（屏蔽常数 = 0.99），原子核对最外层6s电子吸引力的增强较慢，使原子半径缓慢减小。
但镧系元素原子半径收缩的趋势不十分明显，从La到Lu原子序数增大了15，半径收缩只有15 pm，平均1 pm/核电荷。
镧系收缩使第六周期镧系后面的副族元素的半径大致减小了11pm，从而与第五周期同族元素的原子半径几乎相等（详见表10-3），又因为同族元素的价层电子构型相同，因此，他们的性质十分接近，在自然界中常共生在一起而难以分离，如Zr与Hf，Nb与Ta，Mo 与W，Tc与Re等。
3. 镧系元素常见的氧化态为+3。
为什么铈、镨、铽、镝的氧化态常呈现+4，而钐、铕、铥、镱却能呈现+2氧化态？解：镧系元素在形成化合物时，失去最外层的2个s电子, 次外层的1个d电子, 或外数第3层的1个f电子，所需电离能较小，镧系元素的特征氧化数为+3。
众所周知，电子层有一种保持或接近全空、半充满与全充满的倾向。
由于这个原因，铈Ce与铽Tb常呈现+4氧化态: Ce+4 (4f0)、Tb+4 (4f7)。
Pr+4 (4f1)、Dy+4 (4f8) 也可呈现+4氧化态，但没有Ce4＋、Tb4＋稳定；同理，Eu2＋、Yb2＋的电子结构分别为半充满的4f7和全充满的4f14，稳定性显然比Sm2＋(4f6)、Tm2+(4f13)高。
镧系元素
镧系元素镧系元素的电子层结构和通性镧系元素(以通用符号Ln表示)的电子构型具有相同的6s2和占有情况不同的4f亚层，虽然元素镧本身在基态时没有f电子，但和它后面各元素极为相似，所以将它作为镧系元素对待。
人们历来称它们为稀土元素，也叫做内过渡元素，这是因为在这些原子中，5s、5p和6s填满电子后才在第四电子层中的4f上逐渐填充电子。
由于电子数的变化是在这种内层，所以这些元素在化学性质上非常相似。
表11-1 镧系元素名称符号Z 电子构型丰度/ppm镧La 57 5d16s218.3铈Ce 58 4f15d16s246.1镨Pr 59 4f26s2 5.5钕Nd 60 4f36s223.9钷Pm 61 4f46s20.0钐Sm 62 4f56s2 6.5铕Eu 63 4f66s2 1.1钆Gd 64 4f76s2 6.4铽Tb 65 4f75d16s20.9镝Dy 66 4f96s2 4.5钬Ho 67 4f106s2 1.1铒Er 68 4f116s2 2.5铥Tm 69 4f126s20.2镱Yb 70 4f136s2 2.7镥Lu 71 4f145d16s20.8它们性质上的微小差别，主要是由“镧系收缩”引起的。
因为核内每增加一个质子，相应进入4f亚层的电子却太分散，不象定域程度更高的内层电子那样能有效地屏蔽核电荷，所以随着镧系元素原子序数的增加，原子核对最外层电子的引力就不断地增大，这就使得原子体积从镧到镥依次减小。
三价阳离子的收缩是十分规则的，从La3+的106pm收缩到Lu3+的35pm。
图11.1A所示金属半径，虽然总的趋向是减小，但Eu和Yb的半径比其余原子的要大得多。
它们是形成二价阳离子的倾向最大的两个镧系元素。
在固体中，这两种原子可能只将两个电子给予导带，而所形成的2+离子和其余镧系金属的3+离子相比，其半径较大、离子间的结合力较弱。
金属铕（Eu）和镱（Yb），与表中相邻的金属比，显然具有较低的密度，较低的熔点(图11.1B)和较低的升华能。
元素周期表中的镧系与锕系元素
元素周期表中的镧系与锕系元素镧系元素和锕系元素是元素周期表中两个重要的连续元素系列。
它们在化学性质和应用中都具有独特的特点。
下面将对镧系元素和锕系元素进行详细介绍。
一、镧系元素镧系元素是指周期表中镧（La）至镤（Lr）这一系列的元素。
镧系元素具有相似的化学性质和电子结构，这是由于它们都有4f轨道的电子。
镧系元素主要包括镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）和镥（Lu）。
镧系元素具有较强的还原性和催化活性，广泛应用于催化剂、照明材料和电子器件等方面。
以镧系元素为主的合金在航天、国防等领域也有重要应用。
二、锕系元素锕系元素是指周期表中锕（Ac）至铀（U）这一系列的元素。
锕系元素的特点是其核外电子排布在5f轨道上，这使得它们具有较复杂的电子结构和较高的电子自旋磁矩。
锕系元素主要包括锕（Ac）、钍（Th）、镤（Pa）、铀（U）、镅（Np）、钚（Pu）、镎（Am）、锔（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿（Es）、镄（Fm）、钔（Md）、锘（No）和鿃（Lr）。
锕系元素具有重要的核物理性质和广泛的应用价值。
铀是锕系元素中应用最广泛的元素，被广泛应用于核能产业和核武器制造。
锕系元素还可以用于放射性同位素的制备、放射性示踪和医学诊断等领域。
总结：镧系元素和锕系元素在元素周期表中具有重要的位置和作用。
它们的电子结构和化学性质的独特性使得它们在催化、照明、电子器件、核能产业等方面具有广泛的应用价值。
对镧系和锕系元素的深入研究有助于我们更好地理解元素周期表和探索新的材料与技术。
通过对元素周期表中镧系和锕系元素的了解，我们可以更好地认识这些元素的特性和应用，并且在科学研究和工业生产中发挥其独特作用。
希望对您有所帮助！。
镧系元素
原子半径/pm
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
Ln3+半径 /pm E q /V
106.1 -2.38
103.4 -2.34
101.3 -2.35
99.5 -2.32
97.9
-2.29
96.4
-2.30
95.0
-1.99
93.8 -2.28
92.3
-2.31
90.8
-2.29
89.4
-2.33
88.1
-2.32
86.9
-2.32
85.8
-2.22
84.8
-2.30
7Hale Waihona Puke 从上图中可以看出，镧系元素的原子半径和
离子半径在总的趋势上都随着原子序数的增加而
缩小的幅度很小，这叫做
2
3 Li
锂
4 Be
铍
5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne
硼 碳 氮氧 氟 氖
3
11 Na
钠
12 Mg
镁
IIIB
IVB
VB
VIB VIIB
VIII
13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar
IB IIB 铝 硅 磷 硫 氯 氩
4 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr
整个电子壳层依次收缩的积累造成总的镧系收缩
镧系元素
镧系元素在周期系中，你知道什么是镧系元素？什么是稀土元素吗？它们的电子层结构和性质有什么特点？它们在科学技术和生产中扮演了什么样的角色？“镧系元素”在周期表中从原子序数为57号的镧到原子序数为71号的镥共15种元素，它们的化学性质十分相似，都位于周期表中第ⅢB族，第6周期镧的同一格内，但它们不是同位素。
同位素的原子序数是相同的，只是质量数不同。
而这15种元素，不仅质量数不同，原子序数也不同。
称这15种元素为镧系元素，用Ln表示。
它们组成了第一内过渡系元素。
“稀土元素”镧系元素以及与镧系元素在化学性质上相近的、在镧系元素格子上方的钇和钪，共17种元素总称为稀土元素，用RE表示。
按照稀土元素的电子层结构及物理和化学性质，把钆以前的7个元素：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm和Eu称为轻稀土元素或铈组稀土元素；钆和钆以后的7个元素：Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，再加上Sc和Y共10个元素，称为重稀土元素或钇组稀土元素。
“稀土”的名称是18世纪遗留下来的。
由于当时这类矿物相当稀少，提取它们又困难，它们的氧化物又和组成土壤的金属氧化物Al2O3很相似，因此取名“稀土”。
实际上稀土元素既不“稀少”，也不像“土”。
它们在地壳中的含量为0.01534，其中丰度最大的是铈，在地壳中的含量占0.0046，其次是钇、钕、镧等。
铈在地壳中的含量比锡还高，钇比铅高，就是比较少见的铥，其总含量也比人们熟悉的银或汞多，所以稀土元素并不稀少。
这些元素全部是金属，人们有时也叫它们稀土金属。
我国稀土矿藏遍及18个省（区），是世界上储量最多的国家。
内蒙包头的白云鄂博矿是世界上最大的稀土矿。
在我国，具有重要工业意义的稀土矿物有氟碳铈矿Ce(CO3)F，独居石矿RE(PO4)，它们是轻稀土的主要来源。
磷钇矿YPO4和褐钇铌矿YNbO4是重稀土的主要来源。
我们从以下几个方面来讨论镧系元素的通性：1、价电子层结构2、氧化态3、原子半径和离子半径4、离子的颜色5、离子的磁性6、标准电极7、金属单质电子层结构这是目前根据原子光谱和电子束共振实验得到的镧系元素原子的电子层结构：根据电子填充的一般规律，由于4f能级的能量介于6s和5d之间，由表Ln-1中可见，从第57号元素镧开始，新增加的电子填充在4f能级上，应该4f能级充满后再填充到5d能级上去。
第十二章镧系元素介绍
溶液中Ln3+的颜色
镧系元素离子为何具有颜色？
4f亚层半充满的镧系元素离子，其颜色主要是由4f 亚层 中的电子跃迁引起的。(f-f 跃迁)
如果金属处于高氧化态而配位体又具有还原性的话，就 能产生配位体到金属的电荷迁移跃迁。
Ce4+离子的橙红色是由电荷迁移跃迁还是由f-f 跃迁所引 起？(电荷迁移跃迁)
镧系元素化学性质的差异
从La3+到Lu3+， 因电子结构单调变化使+3价离子的半径作有 规律的变化，结果导致镧系元素化学性质上的微细差异作有 规律的收缩。 e.g. 镧系元素+3价离子的碱度随着原子序数的递增而依次减 弱，并且同原子的电负性的变化平行。其离子碱度相对强弱 可以用以判断离子水解程度､配位化合物的稳定性和金属离子 形成氢氧化物沉淀的pH大小。
• 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No
12.1 镧系元素的性质
1.引言
镧系元素包括从镧(57)到镥(71)的15个第六周期
的内过渡元素；
锕系元素包括从锕(89)到铹(71)的15个第七周期
的内过渡元素；
（内过渡元素：有电子填充在内层的(n-2)f 能级。但对于镧系和锕系 来讲并不规则，电子也会填入5d或6d能级：这是由于4f和5d, 5f和6d能 级的能量较为接近的原因)
稀土元素
镧系元素的化学性质十分相似而又不完全 相同。包括镧系元素以及与镧系元素在化学性 质上相近的钪(Sc)和钇(Y)，共17个元素总称为
从上图中可以看出，镧系元素的原子半径和离子 半径在总的趋势上都随着原子序数的增加而缩小，这 叫做镧系收缩现象. 镧系收缩的结果，使金属原子半 径从La (187.7 pm) 到Lu (173.4 pm)共缩小~15 pm, 平均1 pm/核电荷.
第一节 镧系元素
第一节 镧系元素 第二节 锕系元素
ⅠA
H
ⅡA
元素周期表
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
He Ne
Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Sc Y Ti V
B
C
N
O S
F
Al Si P
Cl Ar Xe
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
钆（ga） Gd ga） 镥 Lu
2.镧系收缩 2.镧系收缩
符号 价电子结构 rM（pm） pm）
镧系元素的原子半 径（或离子半径）随原 或离子半径） 子系数的增加而逐渐减 小的现象，称为“ 小的现象，称为“镧系 逐 收缩” 步 收缩”。 减 小
镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥
为什么铕和铥会 出现反常现象。 出现反常现象。
资料卡片
⑴屏蔽效应
所谓屏蔽效应是指， 所谓屏蔽效应是指，由于其它电子对某一电子的排斥作用而抵 消了一部分核电荷，从而引起有效核电荷的降低， 消了一部分核电荷，从而引起有效核电荷的降低，削弱了核电荷对 该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。 该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。
在钪、钇之后， 在钪、钇之后，随着原子序数的增 加，电子相应地填充在3d、4d轨道上构 电子相应地填充在3d、4d轨道上构 3d 成第一、第二过渡系。 成第一、第二过渡系。 到了镧后，原子出现了f 轨道。镧 到了镧后，原子出现了f 轨道。 之后的14种元素4f 镧系） 之后的14种元素4f1－4f14（镧系）称为 14种元素 第一内过渡系。 第一内过渡系。 锕之后的14种元素5f 锕系） 锕之后的14种元素5f1－5f14（锕系） 14种元素 称为第二内过渡系。 称为第二内过渡系。
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无机化学
产生结果： 1、Y成为稀土元素的成员 2、Zr和Hf，Nb和Ta，Mo和W原子半径和离子半 径也较接近，化学性质也相似。 3、ⅧB族中两排铂系元素在性质上极为相似， 也是镧系收缩所带来的影响。
2019/11/21
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无 机 化 学 22.2.3 镧系元素的氧化态
为4fn6s2。
2019/11/21
但在固态下主要为 4fn－15d16s2， 例外：Eu 4f76s2
Yb 4f146s2
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由于4f 轨道被外层电子有效地屏蔽着, 且由于E4fE5d, 因而在结构为 4fn6s2 的情况下, f 电子要参与反应，必须 先得由4f 轨道跃迁到5d 轨道。这样，由于电子构型不 同，所需激发能不同，元素的化学活泼性就有了差异。
2019/11/21
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无 机 化 学 22.3.2 镧系元素离子和化合物的磁性
双峰形状是由于镧系离 子的总角动量呈现周期 性变化所致。除Sm3+和 Eu3+外，其他离子的计 算值和实验值都很一致， Sm3+和Eu3+的不一致被 认为是在测定时包含了 较低激发态的贡献。
良好磁性材料，把它们制成稀土合金后可作为
2019/11/21
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无机化学
2019/11/21
22.2.2 镧系收缩
镧系元素原子半径和离子半径： • 原子半径：
大于相应的第五周期元素； 总趋势是逐渐减小，在Eu 和Yb处有两个峰值 • 离子半径： 半径递减，没有峰值 递减程度比原子半径递减 程度大
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2019/11/21
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无 机 化 学 22.3 镧系元素离子和化合物
22.3.1 镧系元素离子和化合物的颜色 22.3.2 镧系元素离子和化合物的磁性 22.3.3 镧系元素的发光材料
2019/11/21
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无 机 化 学 22.3.1 镧系元素离子和化合物的颜色
2019/11/21
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无 机 化 学 22.4.2 氧化数为+3的化合物
（1） 氧化物
镧系金属在高于456K时，能迅速被空气氧化，生成 Ln2O3型的氧化物。 Ln2O3难溶 于水或碱性介质中，但易溶于强酸中 Ln2O3在水中发生水合作用而形成水合氧化物 Ln2O3从空气在中吸收二氧化碳生成碱式碳酸盐 （2）氢氧化物
材料、稀土原子能材料等一批新型功能材料。这些材料
因为无污染、高性能而被称为“绿色材料”，它们已经
或将要在电子信息、汽车尾气净化、电动汽车以及空间、
海洋、生物技术、生理医疗等领域发挥巨大的作用。
2019/11/21
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稀土有净化环境的功能。汽车尾气净化催化剂 是稀土应用量最大的项目之一。由于稀土元素具 有特殊的电子层结构，可以将吸收到的能量转换 为光的形式发出。利用这一特性制成的稀土荧光 材料可用于计算机显示器及各种显示屏和荧光灯。 以彩电为代表的家电产品广泛应用了稀土的荧光、 抛光、永磁、功能陶瓷、玻璃添加剂等多种功能 材料，带动了稀土开发应用。
64 Gd 180.2
93.8
65 Tb 178.2
92.3 84
66 Dy 177.3
90.8
67 Ho 176.6
89.4
68 Er 175.7
88.1
69 Tm 174.6 94 86.9
70 Yb 194.0 93 85.8
71 2019/11/21 Lu 173.4
84.8
镧系收缩： 镧系元素的原子半径和 离子半径随着原子序数 的增加而逐渐减小的现 象称为镧系收缩，Eu 和Yb出现反常现象，
解释：颜色主要是由4f 电子跃迁引起，即f-f 跃迁所引 起。4f 轨道全空、半充满和全充满或接近这种结构时是 稳定的或比较稳定的，4f 轨道半充满、全充满时4f 电 子不被可见光激发，4f 轨道全空时无电子可激发，所以 La3+(4f0)，Gd3+(4f7)， Lu3+(4f14)和Ce3+(4f1)，Eu3+(4f6)， Tb3+(4f8)，Yb3+(4f13)皆无色。其它具有fn(n=2， 3， 4， 5， 9，10，ll，12)电子的Ln3+都显示不同的颜色。
另一方面，激发的结果增加了一个成键电子，成键 时可以多释放出一份成键能。对大多数镧系的原子，其 成键能大于激发能，从而导致4f 电子向5d 电子跃迁， 但少数原子，如Eu和Yb，由于4f 轨道处于半满和全满 的稳定状态，要使4f 电子激发必须破坏这种稳定结构, 因而所需激发能较大，激发能高于成键能，电子不容易 跃迁, 使得Eu、Yb两元素在化学反应中往往只以6s2电子 参与反应。
2019/11/21
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无 机 化 学 22.4 镧系元素的重要化合物和镧系金属
22.4.1 镧系金属单质 22.4.2 氧化数为+3的化合物 22.4.3 氧化数为+4和+2的化合物 22.4.4 配位化合物
2019/11/21
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无 机 化 学 22.4.1 镧系金属单质
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无机化学
镧系收缩
镧系收缩90%归因于依次填充的(n－2)f电子， 其屏蔽常数可能略小于1.00(有文献报告为0.98)， 对核电荷的屏蔽不够完全，使有效核电荷Z*递增， 核对电子的引力增大使其更靠近核；而10%来源 于相对论性效应，重元素的相对论性收缩较为显 著。
2019/11/21
原子元素 金属原子 离子半径/ pm 序数符号 半径/pm RE2＋ RE3＋ RE4＋
57 La 187.7
106.1
58 Ce 182.4
103.4 92
59 Pr 182.8
101.3 90
60 Nd 182.1
99.5
61 Pm 181.0
97.9
62 Sm 180.2 111 96.4
63 Eu 204.2 109 95.0
在水溶液中主要形成水的配合物，只有和螯合剂才 能形成稳定的配合物。
（2）配位数
Ln3+离子的配位数一般比较大，最高可达12
2019/11/21
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稀土的用途
稀土钢能显著提高钢的耐磨性、耐磨蚀性和韧性；
稀土铝盘条在缩小铝线细度的同时可提高强度和导电率；
将稀土农药喷洒在果树上，即能消灭病虫害，又能提高
+III氧化态是所有Ln元素的特征氧化态。 它们失去三个电子所需的电离势较低，即能形成稳 定的+III氧化态。 有些虽然也有+II或+IV氧化态，但都不稳定。 Ce(4f15d16s2),Pr(4f36s2),Tb(4f96s2),Dy(4f106s2)能形成 +IV氧化态即Ce(4f0),Pr(4f1),Tb(4f7),Dy(4f8) 。 Sm(4f66s2),Eu(4f76s2),Tm(4f136s2),Yb(4f146s2)能形成 +II氧化态即Sm(4f6),Eu(4f7),Tm(4f13),Yb(4f14) 。 接近或保持全空、半满及全满时的状态较稳定
这种跃迁是量子化的，因而都应是线状光谱，强度 不同，综合起来显示红色。
2019/11/21
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无机化学
红：铕激活的氧化钇基质 蓝：铕激活的硅酸盐基质、
铕激活的磷酸盐基质 铕激活的锆酸盐基质、 铕激活的钡、镁、铝酸盐基质 绿：铽激活的磷酸盐基质、 铽激活的硅酸盐基质 铽激活的铈、镁、铝酸盐基质
2019/11/21
广西大学化学化工学院
无 机 化 学22.2 镧系元素的电子结构和通性
22.2.1 镧系元素的价电子层结构 22.2.2 镧系收缩 22.2.3 镧系元素的氧化态
2019/11/21
广西大学化学化工学院
无 机 化 学22.2.1 镧系元素的价电子层结构
镧系元素气态原子的4f轨道的充填呈现两种构型, 即4fn－15d16s2和4fn6s2，其中 La、Ce、Gd、Lu的 基态处于4fn－15d16s2 时能量较低，而其余元素皆
挂果率；稀土复合肥即能改善土壤结构，又给提高农产
品产量；加入稀土的化妆品能美容，让人更显年轻；稀
土元素还能抑制癌细胞的恶化和扩散。
稀土元素在光、磁、电领域能够产生特殊的能量转
换、传输、存储功能，通过对稀土原料的加工，已形成
稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土激光材料、稀土贮
氢材料、稀土光纤材料、稀土磁光存储材料、稀土超导
离子(4fn)
未成对 4f电子数
颜色
La3+(4f0)
0
Ce3+(4f1)
1
Pr3+(4f2)
2
Nd3+(4f3)
3
无 无 绿 淡红
Pm3+(4f4)
4
粉红/淡黄
Sm3+(4f5)
5
黄
Eu3+(4f6)
6
无
Gd3+(4f7)
7
无
2019/11/21
未成对 4f电子数
0 1 2 3
4
5 6 7
离子(4fn)
2019/11/21
广西大学化学化工学院
无机化学
稀土元素在地壳中的丰度大，但比较分散，且性质相近， 分离提纯困难。
奇偶变化
镧系元素在地壳中的丰度 随原子序数的增加而出现奇偶 变化的规律：原子序数为偶数 的元素，其丰度总是比紧靠它 的原子序数为奇数的大。