第十八章 F区元素

+3价氧化态Ln3+ 电离势/(kJ·mol-1 )
电子层结构
Ln(g) Ln3+(g)+3e-
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3455
4f 1
3524
4f 2
3627
4f 3
3694
4f 4
——
4f 5
3871
第十八章 f区元素
§18.1 镧系元素
（续前表）
原子 元素 元素 序数 名称 符号
63 铕 Eu
64 钆 Gd 65 铽 Tb 66 镝 Dy 67 钬 Ho 68 铒 Er 69 铥 Tm 70 镱 Yb 71 镥 Lu
第十八章 f区元素
§18.1 镧系元素
镧没有f电子，但它与其它镧系元素的 化学性质非常相似，这主要是因为镧系元 素随电子数的增加而新增的电子进入了内 层的4f轨道，最外两个电子层对4f轨道有较 强的屏蔽作用，它们的化学性质受4f轨道的 影响很小，所以化学性质十分相似。
第十八章 f区元素
3. 氧化态
第十八章 f区元素
(f-Block Element)
§18.1 镧系元素 §18.2 锕系元素
族
周
期 IA
0
1
H 氢 IIA
s区
Li Be
2 锂铍
d区
Na Mg 3 钠 镁 IIIB IVB VB VIB VIIB
He
p区
IIIA IVA VA VIA VIIA 氦
B C N O F Ne
f区
硼碳 氮氧 氟氖
系 元
57
素 58
的 59
氧 60
化 61
态 62
与 63
电 子
64 65
层 66
结 67
构 68
的 69
6
Cs Ba Lu 铯钡镥
Hf 铪
Ta 钽
W 钨
Re Os 铼锇
Ir 铱
Pt Au Hg Tl 铂金汞铊
Pb 铅
Bi 铋
Po 钋
At Rn 砹氡
7
Fr Ra Lr 钫镭铹
Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uun Uun ***
镧 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb
f 区 系 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱
锕 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No 系锕 钍 镤 铀 镎 钚 镅 锔 锫 锎 锿 镄 钔 锘
第十八章 f区元素
18.1 镧系元素
1. 元素
§18.1 镧系元素
镧 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 系镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱
从镧（原子序数51）到镥（原子序数 71）共15种元素，统称为镧系元素（用Ln 表示），它们的化学性质十分相似，位于 周期表的第ⅢB族，但它们不是同位素。
第十八章 f区元素
§18.1 镧系元素
2. 价电子层结构
根据洪特规律的特例，等价轨道在全充 满、半充满或全空的状态下较稳定，所以， 镧的价电子层结构是4f05d16s2（全空），而 不是4f16s2。
Al Si P S Cl Ar
VIII
IB IIB 铝 硅 磷 硫 氯 氩
4
K 钾
Ca 钙
Sc 钪
Ti 钛
V 钒
Cr Mn Fe 铬锰铁
Co 钴
Ni Cu Zn Ga Ge 镍铜锌镓锗
As 砷
Se 硒
Br 溴
Kr 氪
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 5 铷锶钇锆铌钼锝钌铑钯银镉铟锡锑碲碘氙
§18.1 镧系元素
镧系元素的+3氧化态与电离势的关系
原子 元素 元素 序数 名称 符号
57 镧 La 58 铈 Ce 59 镨 Pr 60 钕 Nd 61 钷 Pm 62 钐 Sm
价电子层 结构
4f 05d16s2 4f 15d16s2 4f 3 6s2 4f 4 6s2 4f 5 6s2 4f 6 6s2
价电子层 结构
4f 7 6s2 4f 75d16s2 4f 9 6s2 4f 10 6s2 4f 11 6s2 4f 12 6s2 4f 13 6s2 4f 14 6s2 4f 145d16s2
+3价氧化态Ln3+ 电子层结构
4f 6 4f 7 4f 8 4f 9 4f 10 4f 11 4f 12 4f 13 4f 14
镥是4f145d16s2，4f轨道已填满，余下的 一个电子填充在5d轨道上。
第十八章 f区元素
§18.1 镧系元素
原子序数 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
元素名称 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥
最外三个电子层的结构 4s24p64d104f05s25p65d16s2 4s24p64d104f15s25p65d16s2 4s24p64d104f35s25p6 6s2 4s24p64d104f45s25p6 6s2 4s24p64d104f55s25p6 6s2 4s24p64d104f65s25p6 6s2 4s24p64d104f75s25p6 6s2 4s24p64d104f75s25p65d16s2 4s24p64d104f95s25p6 6s2 4s24p64d104f105s25p6 6s2 4s24p64d104f115s25p6 6s2 4s24p64d104f125s25p6 6s2 4s24p64d104f135s25p6 6s2 4s24p64d104f145s25p6 6s2 4s24p64d104f145s25p65d16s2
电离势/(kJ·mol-1 ) Ln(g) Ln3+(g)+3e-
—— 3752 3786 3898 3920 3930 4044 4193 3886
第十八章 f区元素
§18.1 镧系元素
镧系元素一般都能形成稳定的+3氧化 态，+3是镧系元素的常见氧化态，特征氧 化态。
4f
第十八章 f区元素
镧
原子 序数
+3价氧化态电子层结构 [Xe]4f0 La3+ [Xe]4f1 Ce3+ [Xe]4f2 Pr3+ [Xe]4f3 Nd3+ [Xe]4f4 Pm3+ [Xe]4f5 Sm3+ [Xe]4f6 Eu3+ [Xe]4f7 Gd3+ [Xe]4f8 Tb3+ [Xe]4f9 Dy3+ [Xe]4f10 Ho3+ [Xe]4f11 Er3+ [Xe]4f12 Tm3+ [Xe]4f13 Yb3+ [Xe]4f14 Lu3+