镧系金属 _生活百科

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镧系金属【镧系金属】镧系元素（lanthanide element）是元素周期系ⅢB族中原子序数为57～71的15种化学元素的统称。由于镧系元素都是金属，所以又称镧系金属。镧系金属具有银白色或灰色光泽，质地比较软，具有延展性，活泼性很强，包括镧、铈、鐠、钕、鉕、钐、铕、釓、鋱、镝、鈥、铒、銩、镱、鑥，镧系元素用符号Ln表示。
基本介绍中文名：镧系元素
外文名：lanthanide element
特点：银白色或灰色光泽等
化学性质：比较活泼
定义镧系元素（lanthanide element）是元素周期系ⅢB族中原子序数为57～71的15种化学元素的统称。由于镧系元素都是金属，所以又称镧系金属。镧系金属具有银白色或灰色光泽，质地比较软，具有延展性，活泼性很强。所有镧系元素既能生成化学性质类似的三价化合物，个别镧系元素也能生成比较稳定或不很稳定的四价或二价化合物，所以15个元素的化学性质并不完全相似，在光学、电磁学等物理性质也有较大的差别。由于镧系元素都是金属，所以又称镧系金属。镧系元包括镧、铈、鐠、钕、鉕、钐、铕、釓、鋱、镝、鈥、铒、銩、镱、鑥，它们都是稀土元素的成员。镧系元素用符号Ln表示。镧系元素和锕系元素统称为f区金属。来源前四种锕系元素锕、钍、鏷、铀存在于自然界。鎿至鐒11种锕系元素则全部用人工核反应合成（鎿、钸在含铀矿物中也有发现，但其量极微），合成的方式有在反应堆或核爆炸中辐照重元素靶及在加速器上用带电粒子轰击重元素靶等。物理性质镧系金属具有银白色或灰色光泽，质地比较软，具有延展性并具有顺磁性。镧系金属的活泼性很强，其活泼性仅次于硷金属和硷土金属，比Al和Zn都强。由于镧系金属性质活泼，所以在空气中能与O2反应生成氧化物。在高温时，镧系金属可与卤素、N2、C、S等非金属反应，生成相应的卤化物、氮化物、碳化物和硫化物。Ln金属随原子序数的增大而金属活泼性稍有减弱，但它们都是很强的还原剂。标準电极电位表明，镧系金属元素的j°(Ln3+/Ln)随原子序数的增大而逐渐减小，但都低于-1.99 V，足见其金属活泼性之强。镧系金属能与H2O反应，尤其是与热水反应较剧烈，同时放出H2 。如果与稀酸反应，则更易放出H2 。由j°(Ln3+/Ln)数据还可看出，Ln中Eu和Yb的一些性质与其它成员相比显得较为突出。正如它们的原子半径在这两个元素出现两个峰值一样，Eu和Yb的j°(Ln3+/Ln)和（I1+I2+I3）也与整个变化趋势不一致，也呈两个相对较高的值；而密度和熔点则突出地较低。如果用这些数据对原子序数作图，则在Eu和Yb处将出现两个峰值或谷值。这一现象应与Eu和Yb分别具有4f76s2和4f146s2的稳定价层电子构型有关。化学性质镧系元素的化学性质比较活泼。新切开的有光泽的金属在空气中迅速变暗，表面形成一层氧化膜，它并不紧密，会被进一步氧化，金属加热至200～400℃生成氧化物。金属与冷水缓慢作用，与热水反应剧烈，产生氢气，溶于酸，不溶于硷。金属在200℃以上在卤素中剧烈燃烧，在1000℃以上生成氮化物，在室温时缓慢吸收氢，300℃时迅速生成氢化物。镧系元素是比铝还要活泼的强还原剂，在150～180℃着火。镧系元素最外层（6S)的电子数不变，都是2 。而镧原子核有57个电荷，从镧到鑥，核电荷增至71个，使原子半径和离子半径逐渐收缩，这种现象称为镧系收缩。由于镧系收缩，这15种元素的化合物的性质很相似，氧化物和氢氧化物在水中溶解度较小、硷性较强，氯化物、硝酸盐、硫酸盐易溶于水，草酸盐、氟化物、碳酸盐、磷酸盐难溶于水。电子构型镧系元素的外层和次外层的电子构型基本相同，电子逐一填充到4f轨道上。镧系元素也属于过渡元素，只是镧系元素新增加的电子大都填入了从外侧数第三个电子层（即4f电子层）中，所以镧系元素又可以称为4f系。为了区别于元素周期表中的d区过渡元素，故又将镧系元素（及锕系元素）称为内过渡元素。镧系元素原子基态的电子构型是4f0~145d0~16s2 。争论鑥（Lu）是否属于镧系元素有争论。最近的色谱分析显示，鑥和鐒应属于IIIB族，而非镧系和锕系。但为了方便叙述，现今仍习惯将其与镧系合称。参见锕系元素中关于鐒的地位的争论。