无机化学（张天蓝）第二次作业.pdfVIP

药学2013 级三班 1310307303 胡志敏 众所周知，由于镧系元素原子最外两层电子结构相似。而不同的在4f 内层，因此它们的化学性质非常 相似。随着原子序数的递增，电子添充4f 壳层，镧系元素的性质以平缓的单调 递变为主。但是，很多物理化学性质递变曲线出现了欢峰(双谷) ，如镧系元素原子的体积，热膨胀系数、 密度、熔点、沸点、结合能、蒸发热，电离势，电负性，硬度等。这些性质共同的递变规律称之为双峰效 应。镧系元素的原子体积，气化热、电负性和热膨胀系数随原子序数递增的递变曲线。它们的共同特点是 除了单调，递增(递减)外，均在Eu 和Yb 处出现了双峰(双谷) 。 原因：这与镧系元素固态原子的外围电子结构密切相关。镧系元素原子4f 电子受原子核束缚，仅5d、 1 2 6s 电子能成为自由电子，大部分元素原子有3 个电子(5d 6s )参与形成金属键。 2 例外的是Eu 和Yb 外层仅有6s 两个电子参与形成金属健，Eu 和Yb 外层没有5d 电子而其他 13 个元 7 14 素都有5d 电子，Eu 和Yb 又具有比较稳定的f 和f (半充满和全充满)原子实，在镧系元素金属晶体中，第 二内层的4f 电子是束缚电子，5d 和6s 是自由电子，除Eu 和Yb 外13 个镧系元素都有三个自由电子参与形 成金属键，可称之为三价金属，而Eu 和Yb 只有两个自由电子形成金属键，可称为二价金属，故Eu 和Yb 所成的金属键结合能就远比其他镧系元素小，也就是Eu 和Yb 的金属键弱些，相应原子体积增大，和其他 镧系的差别就较大。镧系原子体积的变化即然是固态原子中电子结构的一种反映，那么凡是与固态原子紧 密联系的许多性质。自然也表现出双峰效应的规律性。 从原子电离来看，正如我们不久前曾指出，由于镧系电离电子有f-d 过渡，Eu 和Yb 所需能量最大，故 电离势在Eu 和Yb 就出现二个极大值。因此，这些成键能量上的差别就影响了性质，这就是镧系金属和共 价化合物一系列物理化学性质在Eu 和Yb 处出现双峰效应的原因。 参考文献： 温元凯，邵俊.镧系元素性质递变的双峰效应.科学通报，1977 年10 期. 曲雅焕，李一贯等.镧系元素的双峰效应.长春师院学报（自然科学版），1994 年第1 期.