镧系元素
第57號元素鑭到71號元素鑥15種元素的統稱 / 維基百科,自由的 encyclopedia
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鑭系元素是第57号元素镧到71号元素镥(或称镏)共15种化學元素的统称。[1][2][3]镧系元素位於元素週期表第6週期的鋇與鉿之間,位於錒系元素上方,但通常為了避免週期表形狀過寬影響觀看,而將鑭系和錒系元素移至週期表下方獨立列出。[1]镧系元素可用符号Ln來表示。[4]
除了屬於d區的鎦之外,所有鑭系元素都是f區元素,鑭系元素原子基态的电子排布是4f0~145d0~16s2,其原子的外层和次外层的电子排布基本相同,新增加的电子則大都填入从外侧数進來的第三个电子层(即4f电子层)中,所以镧系元素又可以称为4f系。由于镧系元素都是金属,故可和锕系元素统称为f区金属。为了区别于周期表中的d区过渡元素,故又将镧系元素及锕系元素合称为内过渡元素。
鑭系元素和3族的釔、鈧兩元素合稱為稀土元素,這些元素原子外层的电子排布基本相同,都傾向形成+3價的陽離子,故彼此之間具有非常相似的化學性質,經常在礦物中共生存在,難以相互分離,再加上它們在地殼中的分布相當分散,造成開採上的困難,故稱作「稀土」。由於鑭系元素的价电子排布高度相同,它們物理和化學性質的相異性主要透過原子半徑的差異來展現,鑭系收縮現象使得鑭系元素的熔點、硬度、密度和金屬活動性等性質隨著原子序的漸增而有趨勢性的變化。此外,由於電子排布的差異,雖然所有镧系元素都能形成化学性质类似的+3价化合物,个别镧系元素如鈰、釤、銪、鐿等也能生成稳定性不一的+2价或+4价化合物,所以15个鑭系元素之間的化学性质并不完全相同。此外每個鑭系元素在光学、电磁学等物理性质方面也有各自的特殊性。
由於鎦在週期表中屬於d區,而其他鑭系元素位於f區,因此有人認為鎦應該是過渡金屬而非鑭系元素。[5][6]但為了方便敘述,現今仍習慣將其與鑭系合稱。參見錒系元素中關於鐒的地位的爭議,以及有關3族元素定義的爭論。