La contracción de lantanidos

Las tendencias en los radios atómicos de los elementos principales del grupo son muy regulares.  Disminución radios atómicos a través de un período y aumentar hacia abajo un grupo.  Podemos explicar estas tendencias, teniendo en cuenta los dos factores principales que afectan el tamaño: la carga nuclear efectiva y el número cuántico principal de los orbitales en poder de los electrones más externos.

 La disminución de tamaño a través de una fila en el bloque [d] no es tan pronunciado como con los elementos del grupo principal.  Un aumento en la radio se produce entre los metales de transición de cuarto y quinto del período, como se esperaba desde el aumento en el número cuántico principal de los electrones más externos.  En contraste, existe una similitud inesperada entre los radios de los elementos de transición de quinto y sexto período.

 La ubicación de la serie de los lantánidos de elementos (de cerio, de número atómico 58, a lutecio, de número atómico 71), entre el lantano elementos y hafnio en el período sexta, explica este fenómeno.  Los electrones en la subcapa 4f completamente lleno en hafnio y los otros elementos de los metales de transición sexta fila no completamente blindar los electrones de valencia del aumento de la carga nuclear, causando así una mayor carga nuclear efectiva para los electrones más externos.  Una consecuencia de este aumento en la carga nuclear efectiva es una reducción en los radios atómicos, llamada la contracción de los lantánidos.  Esta contracción de casi cancela el aumento previsto de tamaño entre el quinto y el sexto período-los elementos de metales de transición.

 Una importante consecuencia de la contracción de los lantánidos es que muchos de los elementos de transición de quinto y sexto período muestran notables similitudes en sus propiedades físicas y químicas.  Por ejemplo, el hafnio es muy similar al circonio en el radio atómico y el comportamiento químico que se tardó más que 100 años después del descubrimiento de circonio para los químicos que dan cuenta de que el hafnio se presente como una impureza en cada muestra.  Hasta 1923, cuando el hafnio se identificó, por último, todos los publicó la masa atómica de zirconio estaba equivocado.  Todas las constantes físicas que se publicaron por circonio efectivamente aplicado a una mezcla natural de circonio y hafnio.  Incluso con técnicas superiores de hoy en día, los dos elementos son difíciles de separar el uno del otro.

 La contracción de los lantánidos tiene otras consecuencias.  Una propiedad física que influye directamente es la densidad de los elementos sexto período.  Estos elementos tienen densidades inusualmente altas porque sus radios metálicos son virtualmente los mismos que los de los elementos del quinto período en el mismo grupo, mientras que sus masas atómicas son casi el doble de grande.  El osmio y el iridio de su vecino tienen las densidades más altas de todos los elementos de origen natural.  La contracción de los lantánidos también influye en la reactividad química de los elementos sexto período.  Debido a la alta carga nuclear efectiva experimentada por sus electrones de valencia, sexto período de elementos tales como platino, oro, mercurio y son relativamente inertes.  Como resultado de esta inactividad química, platino y oro se encuentran entre los pocos elementos metálicos que se producen en la naturaleza en el estado no combinado.