概述
定義
鑭系元素(lanthanideelement)是元素周期系ⅢB族中原子序數為57~71的15種化學元素的統稱。由於鑭系元素都是金屬,所以又稱鑭系金屬。包括鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥,它們都是稀土元素的成員。鑭系元素用符號Ln表示。鑭系元素和錒系元素統稱為f區金屬。
來源
前四種錒系元素錒、釷、鏷、鈾存在於自然界。鎿至鐒11種錒系元素則全部用人工核反應合成(鎿、鈽在含鈾礦物中也有發現,但其量極微),合成的方式有在反應堆或核爆炸中輻照重元素靶及在加速器上用帶電粒子轟擊重元素靶等。金屬的活潑性和物理性質
鑭系金屬具有銀白色或灰色光澤,質地比較軟,具有延展性並具有順磁性。鑭系金屬的活潑性很強,其活潑性僅次於鹼金屬和鹼土金屬,比Al和Zn都強。由於鑭系金屬性質活潑,所以在空氣中能與O2反應生成氧化為。在高溫時,鑭系金屬可與鹵素、N2、C、S等非金屬反應,生成相應的鹵化物、氮化物、碳化物和硫化物。Ln金屬隨原子序數的增大而金屬活潑性稍有減弱,但它們都是很強的還原劑。標準電極電位表明,鑭系金屬元素的j°(LN3+/Ln)隨原子序數的增大而逐漸減小,但都低於-1.99V,足見其金屬活潑性之強。鑭系金屬能與H2O反應,尤其是與熱水反應較劇烈,同時放出H2。如果與稀酸反應,則更易放出H2。由j°(Ln3+/Ln)數據還可看出,Ln中Eu和Yb的一些性質與其它成員相比顯得較為突出。正如它們的原子半徑在這兩個元素出現兩個峰值一樣,Eu和Yb的j°(Ln3+/Ln)和(I1+I2+I3)也與整個變化趨勢不一致,也呈兩個相對較高的值;而密度和熔點則突出地較低。如果用這些數據對原子序數作圖,則在Eu和Yb處將出現兩個峰值或谷值。這一現象應與Eu和Yb分別具有4f76s2和4f146s2的穩定價層電子構型有關。