Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Waarom vertonen lanthaniden vergelijkbaar chemisch gedrag?

Lanthaniden vertonen vergelijkbaar chemisch gedrag, voornamelijk vanwege de volgende redenen:

1. Vergelijkbare elektronische configuraties:

* Alle lanthaniden hebben dezelfde buitenste elektronische configuratie van [xe] 4f n 5d 0-1 6s 2 , waarbij 'n' varieert van 1 tot 14, overeenkomend met het vullen van de 4F -orbitalen.

* De 4F -elektronen worden afgeschermd door de gevulde 5s- en 5p -orbitalen, waardoor ze minder betrokken zijn bij chemische binding.

* Daarom worden de chemische eigenschappen van lanthaniden grotendeels bepaald door de betrokkenheid van de 6S -elektronen.

2. Contractie van Lanthanide -serie:

* Terwijl u over de Lanthanider -serie beweegt, neemt de nucleaire lading toe, maar het afschermingseffect blijft grotendeels constant vanwege het slechte afschermingsvermogen van 4F -elektronen.

* Dit leidt tot een geleidelijke afname van de ionische straal van lanthaniden, bekend als de lanthanide -contractie.

* Deze samentrekking, hoewel klein, beïnvloedt de sterkte van de elektrostatische aantrekkingskracht tussen het lanthanide -ion en liganden.

3. Voornamelijk +3 oxidatietoestand:

* Lanthaniden hebben de neiging om een ​​+3 oxidatietoestand te hebben vanwege het verlies van de twee 6s -elektronen en één 4F -elektron.

* Deze consistente oxidatietoestand draagt ​​bij aan hun vergelijkbare reactiviteit.

4. Soortgelijke ionische radii:

* Vanwege de lanthanide -samentrekking zijn de ionische stralen van aangrenzende lanthaniden zeer vergelijkbaar.

* Met deze gelijkenis in ionische grootte kunnen ze vergelijkbare verbindingen vormen en vergelijkbare coördinatienummers vertonen.

5. Hoge coördinatienummers:

* Lanthaniden vormen typisch coördinatiecomplexen met hoge coördinatienummers (bijv. 8, 9, 10).

* Dit komt door hun grote omvang en beschikbaarheid van lege orbitalen in de buitenste schalen.

6. Beperkte deelname van 4F orbitalen bij binding:

* De 4F -orbitalen zijn relatief begraven in de elektronenwolk en nemen minimaal deel aan chemische binding.

* Bijgevolg beïnvloedt de variatie in het aantal 4F -elektronen het algehele chemische gedrag niet significant.

Samenvattend:

De vergelijkbare elektronische configuraties, de lanthanide -contractie en de overwegend +3 oxidatietoestand dragen bij aan het vergelijkbare chemische gedrag van lanthaniden. Hun soortgelijke ionische stralen en neiging om hoge coördinatiecomplexen te vormen met minimale betrokkenheid van 4F -orbitalen bij het binden van hun gedeelde chemische eigenschappen.