Lantanid-összehúzódás

A összehúzódása a lantanidák vagy lantanida kontrakció padlózatra vonatkozik, a kémia , az a tény, hogy az ionos sugara a lantanidák jelentősen csökken, ha a atomszáma növekszik, a töltés nélküli atomot vagy ionok , amelyek azonos töltés. Ez a jelenség, fedezték fel a 1920-as években a norvég kémikus Victor Goldschmidt , abból a tényből, hogy a lantanidák jellemzi kitöltésével a alapozóréteg 4f, és orbitális f écrantent a atommag kevésbé hatékonyan, mint az egyéb orbitális: sorrendben csökkenő szűrési hatékonyság, atomi pályák rangot s > p > d > f  ; miatt ez a tökéletlen szűrés, a nukleáris díj jár inkább a perifériás elektronok , mint az atomi szám növekszik, úgy, hogy a sugár az atomok és lantanida ionok csökken lantán a lutécium  :

A relativisztikus kvantumkémia szintén a jelenség részét képezi.

A lanthanidok összehúzódásának számos következménye van:

• Ahogy a atomi száma növekszik, a ritkaföldfémek is látják sűrűség , keménység és olvadási hőmérséklet-emelkedés , a figyelemre méltó kivételével ytterbium amely eltér körben ebből paradigmát.
• Háromértékű ionokként a lantanidok összehúzódása kissé modulálja összetett ionjaik tulajdonságait . A kisebb ionok általában alkotják a stabilabb komplexek: az elektrosztatikus kölcsönhatást a ligandumok erősebb annál kisebb a központi ion. A koordináció száma is csökken a sorozat mentén. Például, a hidratált ionok [Ln (H 2 O) n ] 3+ (Ln = lantanida), ez általában n = 9 elején a sorozat és n = 8 a végén azt. Ez a finom különbség a lantanidok kémiai tulajdonságai között a lantanid összehúzódása miatt megkönnyíti azok elválasztását. A lantanidok ugyanis általában ércekben keveredve találhatók .
• A hafniumnak , amely azonnal követi a lantanidokat az átmeneti fémből a 4. csoportba , majdnem ugyanolyan az atom sugara (valamivel kevesebb, mint 160  pm ), a cirkónium atomtömege 178,5 , amely azonban egy periódus alatt helyezkedik el atomcsoporttal tömege 91,2 (és 32 elektronral kevesebb); az eredmény jelentős növekedése sűrűsége az átmenetifémek között 5 -én és a 6 th  időszakokban: 6511 kg / m 3 az cirkónium , de 13 310 kg / m 3 az hafnium .  

Hivatkozások

1. (in) Pekka Pyykko, "  Relativisztikus hatások a szerkezeti kémiában  " , Chemical Reviews , Vol.  88, n o  3, 1988, P.  563-594 (32) ( DOI  10.1021 / cr00085a006 )
2. (a) Simon Cotton, lantanidák és az aktinidák kémiája , John Wiley & Sons, Chichester, 2007.