Стр. 143 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
141
(см., например, La 4f 05d1 ; Gd 4f 7 5d1 и Lu 4f 145d1 ). Остальные же 4f-электроны,
экранированные от внешнего воздействия 5s25p6 -электронами, на химические
свойства большинства лантаноидов существенного влияния не оказывают.
Таким образом, химические свойства лантаноидов в основном определя-
ются 5d1 6s2 -электронами и характерная степень окисления этих элементов
равна +3.
Известно, что 4f-электроны менее локализованы, практически не участвуют
в образовании химической связи, а наоборот, разрыхляют ее. По этой причине
лантаноиды обладают хорошей ковкостью, электропроводностью и относительно
невысокой твердостью. По химической активности лантаноиды уступают лишь
щелочным металлам, из-за сравнимых с ними низких значений энергий ионизации
≤ 6,5 эВ и стандартных электродных потенциалов (см. табл. 5.2).
По характеру заполнения 4f-орбиталей элементы семейства лантаноидов
разделяются на подсемейства. Первые семь электронов (Се – Gd), у которых в
соответствии с правилом Гунда 4f-орбитали заполняются по одному электрону,
объединяются в подсемейство церия; семь остальных электронов (Tb – Lu), у
которых происходит заполнение 4f-орбиталей по второму электрону, объеди-
няются в подсемейство тербия.
Расчеты показывают, что эффективный заряд ядра и электроотрицатель-
ность (ЭО = 1,08 ÷ 1,14) для этих металлов близки к щелочным металлам. По
этой причине, внешние 5d- и 6s-электроны из-за низких значений энергий ио-
низации легко покидают атом, проявляя сильные восстановительные свойства.
Наглядно это можно продемонстрировать на основании стандартных
электродных потенциалов лантаноидов Ме = Ме3+ + 3 е, которые по своим от-
рицательным значениям близки или даже превосходят большинство Ео щелоч-
ных металлов [38].
Таблица 5.2
Стандартные электродные потенциалы лантаноидов Ме = Ме3+ + 3е
Ме Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er
Ео,В -2,46 -2,43 -2,42 -3,12 -3,39 -2,39 -2,39 -2,35 -2,32 -2,296
Для этих металлов не наблюдается корреляции прочностных и термиче-
ских характеристик от их электронного строения. Все лантаноиды имеют очень
близкие химические свойства, что свидетельствует о том, что вклад 4f-
электронов в образование ковалентных связей Ме-Ме действительно незначи-
телен. Это хорошо прослеживается по зависимости прочности связи двухатом-
ной молекулы лантаноида [30] от числа 4f-электронов, представленной
на рис. 5.12.
Как видно из зависимости энергии связи от числа 4f-электронов, в преде-
лах каждого из подсемейств с ростом числа электронов прочность связи двух-