F-элементы

F-элементы в периодической таблице — блок элементов, у атомов которых валентные электроны с наивысшей энергией занимают f-орбиталь.

В данный блок входят лантаноиды и актиноиды.

Фактическая электронная конфигурация элементов, входящих в этот блок, может отличаться от истинной и не может не подпадать под определение правила Клечковского. Данный блок делится на две группы:

1. Элементы, у которых электроны находятся на 4f-орбитали, относятся к лантаноидам,
2. Элементы, у которых электроны находятся на 5f-орбитали, относятся к актиноидам.

Существует давний спор относительно того, какие элементы следует относить к данным группам: актиний и лантан, или же лютеций и лоуренсий. Это связано с тем, что количество f-электронов, находящихся на внешнем электронном слое, может быть только до 14[1].

↓ Период

6

Лантаноиды

57 La

58 Ce

59 Pr

60 Nd

61 Pm

62 Sm

63 Eu

64 Gd

65 Tb

66 Dy

67 Ho

68 Er

69 Tm

70 Yb

71 Lu

7

Актиноиды

89 Ac

90 Th

91 Pa

92 U

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 Md

102 No

103 Lr

Все элементы являющиеся лантаноидами формируют M^3+ ионы. В водных растворах лантаноиды, находящиеся ближе к лантану, окружены девятью молекулами воды, в то время как элементы, находящиеся ближе к концу, окружены восемью молекулами воды. Однако, есть элементы, например церий, которые формируют M^4+ ионы; Ce^4+ имеет очень стабильную электронную конфигурацию ксенона — инертного газа. Данный ион является довольно сильным окислителем. Ион Eu^2+ имеет электронную конфигурацию [Xe]4f^7 и является сильными восстановителем. Существование Eu^2+ обусловлено стабильностью наполовину заполненной f-оболочки[2].

Лёгкие актиноиды (от тория до америция) могут иметь степени окисления от +3 до +4 (Th), +5 (Pa), +6 (U, Am), +7 (Np, Pu). Однако соединения Np, Pu и Am в высших степенях окисления неустойчивы из-за медленного самовосстановления вследствие радиоактивного распада. Остальные актиноиды напоминают лантаноиды тем, что имеют основную степень окисления равную +3.

Ионы f-элементов во всех степенях окисления (кроме Th^4+) и в катионной, и в анионной формах имеют разнообразную окраску в растворах, что связано с лёгкостью f-s и f-d электронных переходов.

s, p, d и f-элементы получили свои названия от одноимённых спектральных линий, которые в свою очередь были названы в начале 20-го века английскими словами по своему внешнему виду в спектрограмме: sharp (резкие), principal (главные), diffuse (диффузные, размытые), fundamental (фундаментальные).

См. также

• Электронная конфигурация

Примечания

1. IUPAC Periodic Table (англ.) (2007). Дата обращения: 22 августа 2010. Архивировано 24 августа 2009 года.
2. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. — 2-е изд. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997. — ISBN 0080379419.

Ссылки

• Изображения f-орбиталей (англ.). Дата обращения: 22 августа 2010. Архивировано из оригинала 8 мая 2012 года.
• Изображение f-орбиталей в интерактивном виде (англ.). Дата обращения: 22 августа 2010. Архивировано из оригинала 8 мая 2012 года.

Литература

• Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: В 2-х томах. Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. 652 с., ил. — Т. 1. — С. 451–452.