란타나이드 수축 또는 란타 노이드 수축 Lanthanide 시리즈 요소의 이온 반경 (원자 번호 57-71)과 수은과 같은 후속 요소 (원자 번호 72, Hafnium)의 이온 반경이 예상보다 높습니다. 노르웨이 화학자 Victor Goldschmidt는 1925 년 요소의 지구 화학적 분포 법에 관한 그의 출판에서“란타 나이드 수축”이라는 용어를 만들어 냈습니다.
다음은 란타나이드 수축이 무엇인지, 왜 발생하는지, 그리고 다른 요소 시리즈에서 비슷한 수축이 발생하는지 여부를 살펴 봅니다.
란타나이드 수축
원자 및 이온 반경 크기가 요소 기간에 걸쳐 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 것은주기적인 테이블 트렌드 중 하나입니다. 그 이유는 전자 쉘의 수는 일정하게 유지되기 때문입니다. 더 효과적인 핵 전하가 전자를 더 단단히 끌어 당겨 원자를 축소시킵니다. 따라서 이온 반경이 예상되는 감소가 있지만, 란타니 나이드 수축은 원자 핵의 양성자 수에 따라 이온 반경이 예상보다 훨씬 작다는 것을 의미합니다.
. 란타나이드 수축의 이유
몇 가지 요인이 란타나이드 수축을 설명합니다. 먼저, 요소의 전자 구성에는 4 f 가 채워져 있습니다. 서브 쉘. 4 f 의 기하학 껍질은 긍정적 인 핵 전하에서 원자가 전자를 방출하지 못한다. 본질적으로, 6S 전자는 4F 전자보다 원자 핵에 더 가깝게 시간을 보냅니다. 상대 론적 효과는 란타나이드 수축의 약 10%를 차지합니다. 란타 나이드 원자는 너무 커서 전자는 핵을 공전하는 상대 론적 속도로 움직입니다. 이것은 마치 훨씬 더 거대한 것처럼 행동하게 만들어 핵에 더 가깝게 이끌어줍니다.
| 요소 | 전자 구성 | ln 반경 (PM) |
| la | [xe] 5d6s | 103 |
| CE | [xe] 4f5d6s | 102 |
| pr | [xe] 4f6s | 99 |
| nd | [xe] 4f6s | 98.3 |
| pm | [xe] 4f6s | 97 |
| sm | [xe] 4f6s | 95.8 |
| eu | [xe] 4f6s | 94.7 |
| gd | [xe] 4f5d6s | 93.8 |
| tb | [xe] 4f6s | 92.3 |
| dy | [xe] 4f6s | 91.2 |
| ho | [xe] 4f6s | 90.1 |
| er | [xe] 4f6s | 89 |
| tm | [xe] 4f6s | 88 |
| yb | [xe] 4f6s | 86.8 |
| lu | [xe] 4f5d6s | 86.1 |
수축
마찬가지로, 액티 나이드는 actinide 수축을 경험한다. actinide 수축은 란타니드 수축보다 훨씬 큽니다. 액티 나이드의 이온 반경은 5 f 이기 때문에 토륨에서 로렌 시움으로 꾸준히 감소합니다. 전자는 원자가 전자를 매우 잘 보호하고 더 뚜렷한 상대 론적 효과로 인해.
다른 일련의 요소에서의 수축
란타 나이드와 액티 나이드에서 수축이 가장 분명하지만 전이 금속에서도 발생합니다. 원자 핵이 작기 때문에 그 효과는 두드러지는 것이 아니라 여전히 상대 론적 영향을 경험합니다.
란타나이드 수축의 결과
란타니데이드 및 액티 나이드 모두에서 각 시리즈 내의 요소의 이온 크기는 크기가 비슷합니다. 이것은 각각 란타 나이드가 다른 란타나이드와 마찬가지로 화학 물질을 반응한다는 것을 의미합니다. 액티 나이드는 다른 액티 나이드에 대한 반응을 유사하게 대체한다. 이것은 란타니데이드 또는 희토류를 서로 분리하기 어렵게 만듭니다.
그러나, 란타나이드 및 액티 나이드 전기 음성 및 공동은 기간 동안 왼쪽에서 오른쪽으로 이동합니다. 예를 들어, 란타늄 화합물은 유로 륨 화합물보다 공유가 적습니다. 캘리포니아 화합물은 액티늄 화합물보다 더 공유 적입니다.
핵 전하가 증가함에 따라 작은 이온 크기의 영향은 좌표 복합체를 형성하는 경향이 그룹 전체의 이동을 증가 시킨다는 것을 의미합니다. 따라서 LA는 Lu.보다 더 적은 조정 복합체를 형성합니다
공동이 증가함에 따라 염기성이 감소합니다. 예를 들어, LA (OH) 3 EU (OH) 3 보다 기본적입니다 . ac (OH) 3 CF (OH) 3 보다 기본적입니다 .
이러한 모든 요인은 란타 나이드의 물리적 특성에 영향을 미칩니다. 밀도, 융점, 비커스 경도 및 브리넬 경도는 란타늄에서 루테 티움으로 증가합니다. 루테 티움은 가장 밀도가 가장 밀집되어 있으며 녹는 점이 가장 높습니다.
참조
- 면, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey (1988). 고급 무기 화학 (5th ed.). 뉴욕 :Wiley-Interscience. ISBN 0-471-84997-9.
- Goldschmidt, Victor M. (1925). "Geochemische verteilungseTze der Elemente", Part V "Isomorphie und polymorphie der sesquioxyde. 다이 란타니 덴-크로스 션 und ihre konsequenzen”. 오슬로.
- Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). 무기 화학 (제 2 판). 프렌 티스 홀. ISBN 978-0-13-039913-7.
- Pekka Pyykko (1988). "구조 화학의 상대 론적 영향". 화학. rev . 88 (3) :563–594. doi :10.1021/cr00085a006
- Tatewaki, H.; 야마모토, S.; Hatano, Y. (2017). "원자의 전자 구조에서 상대 론적 영향." ACS 오메가 2 (9) :6072-6080. doi :10.1021/acsomega.7b00802
