f ブロック要素は、最後の電子が f 軌道に入る要素であり、3 番目のグループのメンバーです。それらは、ランタニドとアクチニドという名前の2つのグループに分けられます。それらは周期表の一番下に配置されています。
それらの配置と電子構成 f により、ブロック要素は内部遷移要素として知られています。
f-ブロック元素では、最後の電子または価電子は、通常、内部遷移元素として知られる遷移元素 (n-1)d の内側にある (n-2)f 軌道に入ります。それらの電子配置は (n-2)f¹⁻¹⁴, (n-1)d⁰⁻¹,ns² です
内部遷移要素としての f-block 要素
f-ブロック要素は、価電子殻電子が f サブシェルで満たされている要素です。
それらは 2 つのサブクラスに分けられます
- ランタニド - ほとんどのランタニドは無色です。
微分電子または価電子は、希土類としても知られる 4f サブシェルに入ります。 4f の結合エネルギーはより高いです。
- アクチノイド – ほとんどが着色されており、微分電子は 5f サブシェルに入ります。 5f の結合エネルギーは低くなります。
ランタニド
電子構成 – [Xe] 4f¹⁻¹⁴ 5dº⁻¹ 6s²
- 地球上に自然に存在する希土類元素です。ランタニドには、原子番号から 14 の合計 14 個が含まれています。 57（セリウム）～71（ルテチウム）。プロメチウムを除くすべての側面は放射性です
- 融点と沸点は他の元素よりも高いですが、一般的な傾向はありません。
- ランタニドは、不対電子のために有色イオンを持っています。
- アルカリ土類金属よりもサイズが大きいため、イオン化エネルギーは高くありません。
- ランタニドはイオン化エネルギーが低いため、非常に反応性が高いです。
- イオン サイズが大きいため、複雑な配位化合物を形成する傾向は最小限です。
- ランタニドの最も一般的な酸化状態は +3 ですが、+2 および +4 の酸化状態を持つものもあります。それらは、電子を失ったり獲得したりすることにより、非常に優れた還元剤および酸化剤として機能します。
- ランタニド収縮は、核数の増加に伴い、ランタニド元素の原子およびイオン半径が徐々に減少することです。
ランタニド収縮の理由
ランタニド系列で上に行くと、各レベルで電子が追加されます。また、各レベルで核電荷が増加し、各ステップで核と最外殻の間の引力が増加します.
しかし、4f 電子は軌道の形状から遮蔽効果が弱く、原子核の引力を遮蔽することができません。 4f 電子は、原子核の内向きの引力をカバーできません。
これにより、原子核と最も外側の電子の間の核引力が増加し、イオン半径と原子半径が小さくなる理由になります。
アクチノイド
電子構成 – [Rn]5f¹⁻¹⁴ 6d⁰⁻¹ 7s²
- このシリーズは、原子番号 89 (アクチニウム) から 103 (ローレンシウム) までの 14 の元素で構成されています。
- 地球上で自然に発生するものではありません。これらは人工元素であり、原子番号 92 から 103 のウランを超えて発生する超ウラン元素としても知られています。
- アクチニドの価電子は 5f 軌道に入ります。
- これらの元素が示す一般的な酸化状態は +3 ですが、+7 を示すこともあります。
- アクチノイドの収縮は、5f 電子の遮蔽効果が弱いため、ランタニドの収縮とほとんど同じです。
- 融点と融点が高い
- アクチノイドは有色イオンも形成します。
- アクチノイドは放射性です。この性質のため、核兵器の製造や原子炉で使用されています。
- 沸騰したお湯や希酸と反応すると水素を放出します。
2Ln + 6HX → 2LnX3 + 3H2
内部遷移要素の特徴
- それらは有色イオンを形成するだけでなく、配位化合物の複合体も形成する傾向があります。例 [Ti(H20)6]+3
- さまざまな酸化状態がありますが、最も一般的なのは +3 です
- ランタノイドとアクチノイドはどちらも陽性であるため、非常に反応性が高くなります
- 収縮特性があります
- それらは常磁性です
- 4f 軌道の遮蔽が不十分なため、ランタノイドとアクチノイドの収縮を示します
結論
f 軌道は、価電子殻電子が (n-2)f 軌道に入るため、内部遷移要素として知られています。
それらは、4f 軌道の遮蔽効果が低いためにランタニドの収縮が注目される多くの特性を示しています。その結果、ランタニドのサイズが小さくなります。それらは地球上に自然に存在し、人工的なものもあります。それらのほとんどは放射性です
