鑭系元素
第57號元素鑭到71號元素鑥15種元素的統稱 / 維基百科,自由的 encyclopedia
鑭系元素是第57號元素鑭到71號元素鎦(或稱鑥)共15種化學元素的統稱。[1][2][3]鑭系元素位於元素週期表第6週期的鋇與鉿之間,位於錒系元素上方,但通常為了避免週期表形狀過寬影響觀看,而將鑭系和錒系元素移至週期表下方獨立列出。[1]鑭系元素可用符號Ln來表示。[4]
除了屬於d區的鎦之外,所有鑭系元素都是f區元素,鑭系元素原子基態的電子排布是4f0~145d0~16s2,其原子的外層和次外層的電子排布基本相同,新增加的電子則大都填入從外側數進來的第三個電子層(即4f電子層)中,所以鑭系元素又可以稱為4f系。由於鑭系元素都是金屬,故可和錒系元素統稱為f區金屬。為了區別於周期表中的d區過渡元素,故又將鑭系元素及錒系元素合稱為內過渡元素。
鑭系元素和3族的釔、鈧兩元素合稱為稀土元素,這些元素原子外層的電子排布基本相同,都傾向形成+3價的陽離子,故彼此之間具有非常相似的化學性質,經常在礦物中共生存在,難以相互分離,再加上它們在地殼中的分布相當分散,造成開採上的困難,故稱作「稀土」。由於鑭系元素的價電子排布高度相同,它們物理和化學性質的相異性主要透過原子半徑的差異來展現,鑭系收縮現象使得鑭系元素的熔點、硬度、密度和金屬活動性等性質隨著原子序的漸增而有趨勢性的變化。此外,由於電子排布的差異,雖然所有鑭系元素都能形成化學性質類似的+3價化合物,個別鑭系元素如鈰、釤、銪、鐿等也能生成穩定性不一的+2價或+4價化合物,所以15個鑭系元素之間的化學性質並不完全相同。此外每個鑭系元素在光學、電磁學等物理性質方面也有各自的特殊性。
由於鎦在週期表中屬於d區,而其他鑭系元素位於f區,因此有人認為鎦應該是過渡金屬而非鑭系元素。[5][6]但為了方便敘述,現今仍習慣將其與鑭系合稱。參見錒系元素中關於鐒的地位的爭議,以及有關3族元素定義的爭論。