La serie de lantánidos
La serie de lantánidos de la tabla periódica incluye cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), holmio ( Ho), Erbio (Er), Tulio (Tm), Iterbio (Yb) y Lutecio (Lu). El cerio es el más grande de la serie con un número atómico de 58, mientras que el lutecio es el más pequeño de la serie con un número atómico de 71. La contracción de los lantánidos reduce el tamaño del átomo.
Contracción de lantánidos
La contracción de los lantánidos describe la reducción constante del radio atómico de los átomos e iones de los elementos de tierras raras de la serie de los lantánidos a medida que aumenta su número atómico. Esto se debe a que los orbitales 5s y 5p penetran la subcapa 4f, por lo que el orbital 4f no protege a los electrones de la creciente carga nuclear. El blindaje se produce cuando los electrones de la capa interna protegen a los electrones de la capa externa, para que no se vean afectados por la carga nuclear. El orbital s tiene el mayor efecto de protección, mientras que el orbital f tiene el menor. Esta falta de protección por parte de los electrones de la capa f hace que el radio atómico del átomo disminuya. El efecto de blindaje es el fenómeno por el cual los electrones de la capa interna protegen a los electrones de la capa externa de la carga nuclear. Dado que los electrones de la capa interna del suborbital 4f no protegen bien, el núcleo cargado positivamente puede acercar a los electrones de la capa externa, reduciendo el radio del átomo.
Algunos elementos del bloque d son buenos ejemplos de la contracción de los lantánidos, ya que se pueden comparar los elementos del bloque d que tienen electrones 4f con aquellos que no los tienen. Paladio (Pd) y Platino (Pt) son dos elementos del bloque D que demuestran bien la contracción de los lantánidos. Pd tiene electrones 4d mientras que Pt tiene electrones 5d y 4f. Pd tiene un número atómico de 46, mientras que Pt tiene un número atómico de 78, por lo que se esperaría que Pt fuera el átomo más grande. Aún así, en realidad, son similares en tamaño debido a la contracción de los lantánidos causada por los electrones 4f que no protegen adecuadamente a los electrones 5d del aumento de la carga nuclear positiva. Tanto Pd como Pt están en la misma columna de la tabla periódica. Para los elementos que no contienen electrones en el subnivel 4f, a medida que se desciende por una columna, el radio atómico de los átomos aumenta a medida que aumenta el número atómico. La adición de los electrones 4f rompe esta tendencia porque los electrones 4f no protegen muy bien.
En la propia serie de Lantánidos, la contracción de los Lantánidos es bastante evidente. El ion lantano, La 3+, tiene un radio de 1,061 angstroms, mientras que el ion lutecio, más pesado, Lu 3+, tiene un radio de 0,850 angstroms.
Efectos de la contracción de los lantánidos
La contracción de los lantánidos afecta significativamente la energía de ionización y las propiedades de la serie de los lantánidos. A medida que aumenta el número de protones y disminuye el radio atómico, aumenta la energía de ionización del átomo. El aumento de la energía de ionización se debe a que el núcleo con carga más positiva ejerce una mayor atracción sobre los electrones. La mayor atracción resulta de una mayor carga nuclear efectiva; cuando el núcleo tiene una carga más positiva que la carga negativa del electrón. A medida que se avanza de izquierda a derecha en la serie de los lantánidos, la densidad, el punto de fusión y la dureza de cada elemento aumentan, lo que facilita la separación química de los lantánidos. Desafortunadamente, la contracción de los lantánidos hace que la separación de elementos que siguen la serie de los lantánidos sea un poco más difícil.
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Resumen de la lección
La contracción de los lantánidos es la reducción del radio atómico de los elementos de tierras raras de la serie de los lantánidos a medida que aumenta el número atómico. Se debe a la falta de protección de los electrones de la capa exterior por parte de los electrones 4f. Entonces, a medida que aumenta el número atómico de los elementos, el radio atómico disminuye. La contracción de los lantánidos también afecta la energía de ionización de los átomos en la serie a medida que la carga nuclear efectiva aumenta a medida que aumenta el número atómico y disminuye el radio atómico. Este aumento afecta significativamente las propiedades de los elementos de la serie de los lantánidos, haciéndolos fáciles de separar químicamente. Desafortunadamente, la contracción de los lantánidos hace que la separación química de los elementos que siguen a la serie de los lantánidos sea un poco más difícil.
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