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錒系元素的價電子層結(jié)構(gòu)

錒系元素又稱5f過渡系，它是在周期表中錒（Z＝89）以后的14個元素，它們都具有放射性。1789年德國克拉普羅特（Klaproth，M．H．1743～1817）從瀝青鈾礦中發(fā)現(xiàn)鈾，它是被人們認識的第一個錒系元素。比鈾輕的錒，釷和鏷隨后都陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)。在鈾以后的元素稱超鈾元素，它們都是在1940年以后，用人工核反應(yīng)合成的。極微量的镎和钚也存在于鈾礦中。

鑭系金屬的性質(zhì)和用途

希土元素是典型的金屬元素，為銀白色金屬，比較軟，有延展性。它們的活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬。因此，希土金屬要保存在煤油里，否則與潮濕空氣接觸就被氧化而變色。金屬活潑順序：由Sc，Y，La遞增；由La～Lu遞減：即鑭最活潑。

鑭系元素的標(biāo)準電極電勢

鑭系金屬是一種較強的還原劑，其還原能力僅次于堿金屬Li，Na，K，和堿土金屬Mg，Ca，Sr，Ba，而且還隨著原子序數(shù)增加，從總的趨勢看其還原能力是逐漸減弱的。Eu和Yb在酸性介質(zhì)中的還原性，比它們各自相鄰的兩個金屬（Sm， Gd； Tm，Lu）的還原性要弱些。

鑭系元素離子的顏色

一些鑭系金屬三價離子具有很漂亮的不同顏色，如果陰離子為無色，這些顏色出現(xiàn)在結(jié)晶鹽中，在水溶液中也保持其顏色，這是每個陽離子的特性而與陰離子無關(guān)。從表23－4可見，若以Gd3+離子為中心，從La3+到Gd3+的顏色變化規(guī)律又在從Gd3+到Lu3+的過程中重演。這就是Ln3+離子顏色的周期性變化。

鑭系元素的原子半徑和離子半徑

鑭系元素的原子半徑和離子半徑見表23－3，從表中的數(shù)據(jù)可以看出從Sc經(jīng)Y到La，原子半徑和三價離子半徑逐漸增大，但從La到Lu則逐浙減小。這種鑭系元素的原子半徑和離子半徑隨著原子序數(shù)的增加而逐新減小的現(xiàn)象稱為鑭系收縮。

鑭系元素的氧化態(tài)

＋Ⅲ氧化態(tài)是所有鑭系元素在固體化合物中，在水溶液或其他溶劑中的特性。由于鑭系金屬在氣態(tài)時，失去2個s電子和一個d電子或兩個s電子和一個f電子所需的電離勢比較低，所以一般能形成穩(wěn)定的＋Ⅲ氧化態(tài)。有些鑭系元素表現(xiàn)出＋Ⅱ或＋Ⅳ氧化態(tài)，但都沒有＋Ⅲ氧化態(tài)穩(wěn)定。

鑭系元素的電子層結(jié)構(gòu)

鑭系元素中是否包括鑭（Z＝57），至今還沒有一致的意見。一種意見認為鑭原子基態(tài)不存在f電子（4f0），因此，把鑭排除在鑭系元素之外，鑭系元素只包括14個元素（Z＝58～71）；另一種意見認為雖然鑭在基態(tài)時不存在f電子，但鑭與它后面的14個元素性質(zhì)很相似，所以應(yīng)把鑭作為鑭系元素。

鉑系元素的通性

鉑系元素包括ⅧB族中的釕、銠、鈀和鋨、銥、鉑六個元素。根據(jù)它們的密度，釕、銠和鈀約為12g／cm3，稱輕鉑系金屬；鋨、銥和鉑的密度約為22g／cm3，稱重鉑系金屬。但由于這二組元素在性質(zhì)上有很多相似之處，并且在自然界里也常共生而存在，因此統(tǒng)稱為鉑系元素。自然界中含鉑系金屬的礦物大多屬于天然元素類型的礦物，最重要的礦物是天然鉑礦和鋨銥礦。前者以鉑為主要成分，還有其它鉑系金屬共生在一起；后者除有鋨和銥外，也含有釕和銠等。

錳锝錸的基本性質(zhì)和用途

錳是豐度較高的元素，在地殼中的含量為0．1％。它是1774年從軟錳礦中發(fā)現(xiàn)的。近年來在深海海底發(fā)現(xiàn)大量的錳礦——錳結(jié)核。它是一種層層鐵錳氧化物被粘土重重包圍著，構(gòu)成的一個個同心圓狀團塊，其中還含有銅、鈷、鎳等重要金屬元素。有人估計，整個海洋底下，錳結(jié)核約有15000億噸，僅太平洋中的錳結(jié)核內(nèi)所含的錳、銅、鈷、鎳等就相當(dāng)于陸地總儲量的幾十到幾百倍。

鉻鉬鎢的性質(zhì)和用途

在鉻分族的價電子層結(jié)構(gòu)中，鉻和鉬為（n－1）d5ns1，鎢為5d46s2，二者雖然略有不同，但三元素中六個價電子都可以參加成鍵則是一致的。因此它們的最高氧化態(tài)為＋Ⅵ，并都具有d區(qū)元素多種氧化態(tài)的特征。它們的最高氧化態(tài)按Cr，Mo，W的順序穩(wěn)定性增強，而低氧化態(tài)則相反。