Hvorfor udviser lanthanider lignende kemisk adfærd?

1. Lignende elektroniske konfigurationer:

* Alle lanthanider har den samme ydre elektroniske konfiguration af [xe] 4f ⁿ 5d ^0-1 6s ² , hvor 'n' varierer fra 1 til 14, svarende til påfyldningen af ​​4F -orbitaler.

* 4F -elektronerne er afskærmet af de fyldte 5s og 5p orbitaler, hvilket gør dem mindre involveret i kemisk binding.

* Derfor bestemmes de kemiske egenskaber af lanthanider stort set af inddragelsen af ​​6S -elektronerne.

2. Sammentrækning af Lanthanide -serien:

* Når du bevæger dig over Lanthanide -serien, øges atomafgiften, men afskærmningseffekten forbliver stort set konstant på grund af den dårlige afskærmningsevne på 4F -elektroner.

* Dette fører til et gradvis fald i den ioniske radius af lanthanider, kendt som lanthanid -sammentrækningen.

* Denne sammentrækning, selv om den er lille, påvirker styrken af ​​den elektrostatiske tiltrækning mellem lanthanidion og ligander.

3. Overvejende +3 oxidationstilstand:

* Lanthanides har en tendens til at have en +3 oxidationstilstand på grund af tabet af de to 6S -elektroner og en 4F -elektron.

* Denne konsistente oxidationstilstand bidrager til deres lignende reaktivitet.

4. Lignende ioniske radier:

* På grund af lanthanid -sammentrækning er de ioniske radier af tilstødende lanthanider meget ens.

* Denne lighed i ionisk størrelse giver dem mulighed for at danne lignende forbindelser og udvise lignende koordinationsnumre.

5. Høj koordinationsnumre:

* Lanthanider danner typisk koordinationskomplekser med høje koordinationsnumre (f.eks. 8, 9, 10).

* Dette skyldes deres store størrelse og tilgængelighed af ledige orbitaler i de ydre skaller.

6. Begrænset deltagelse af 4f orbitaler i binding:

* 4F -orbitaler er relativt begravet i elektronskyen og deltager minimalt i kemisk binding.

* Derfor påvirker variationen i antallet af 4F -elektroner ikke den samlede kemiske opførsel.

Kortfattet:

De lignende elektroniske konfigurationer, lanthanid -sammentrækningen og den overvejende +3 oxidationstilstand bidrager til den lignende kemiske opførsel af lanthanider. Deres lignende ioniske radier og tendens til at danne høje koordinationskomplekser med minimal involvering af 4F -orbitaler i binding yderligere forstærker deres delte kemiske egenskaber.