錒系元素的離子半徑列入表23-14,離子的大小主要決定于最外層電子的量子數(shù)和有效核電荷。這些元素3+離子的最外層電子是在已填滿的6p層,隨著原子序數(shù)增加,電子進(jìn)入5f層,而5f電子不能完全屏蔽增加的核電荷,使有效核電荷增加,因而產(chǎn)生類似鑭系收縮的錒系收縮。
表23-14 錒系元素的離子半徑/pm
Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | |
An3+* | 118 | 113 | 110 | 108 | 107 | |||
An4+ | 102 | 98 | 97 | 95 | 93 | 92 |
* An代表錒系元素
錒系元素不同類型的離子在水溶液中的顏色,列入表23-15。除少數(shù)離子(Ac3+,Cm3+,Th4+,Pa4+和PaO2+)為無色外,其余離子都是顯色的。f電子對光吸收的影響對鑭系和錒系是平行的。Ce3+(4f1)和Pa4+(5f1),Gd3+(4f7)和Cm3+(5f7),La3+(4f0)和Ac3+(5f0)都是無色的。Nd3+(4f3)和U3+(5f3)顯淺紅色。
表23-15 離子類型和在水溶液中的顏色
An3+ | An4+ | AnO2+ | AnO22+ | |
Ac | 無色 | — | — | — |
Th | — | 無色 | — | — |
Pa | — | 無色 | — | — |
U | 紅 | 綠 | — | 黃 |
Np | 紫藍(lán) | 黃綠 | 綠 | 粉紅 |
Pu | 紫 | 黃褐 | 紅紫 | 橙 |
Am | 粉紅 | 粉紅 | 黃 | 棕 |
Cm | 無色 | — | — | — |