F-Элементы

В данный блок входят лантаноиды и актиноиды.

Фактическая электронная конфигурация элементов, входящих в этот блок, может отличаться от истинной и не может не подпадать под определение правила Клечковского. Данный блок делится на две группы:

1. Элементы, у которых электроны находятся на 4f-орбитали, относятся к лантаноидам,
2. Элементы, у которых электроны находятся на 5f-орбитали, относятся к актиноидам.

Существует давний спор относительно того, какие элементы следует относить к данным группам: актиний и лантан, или же лютеций и лоуренсий. Это связано с тем, что количество f-электронов, находящихся на внешнем электронном слое, может быть только до 14.

Все элементы являющиеся лантаноидами формируют M³⁺ ионы. В водных растворах лантаноиды, находящиеся ближе к лантану, окружены девятью молекулами воды, в то время как элементы, находящиеся ближе к концу, окружены восемью молекулами воды. Однако, есть элементы, например церий, которые формируют M⁴⁺ ионы; Ce⁴⁺ имеет очень стабильную электронную конфигурацию ксенона — инертного газа. Данный ион является довольно сильным окислителем. Ион Eu²⁺ имеет электронную конфигурацию [Xe]4f⁷ и является сильными восстановителем. Существование Eu²⁺ обусловлено стабильностью наполовину заполненной f-оболочки.

Лёгкие актиноиды (от тория до америция) могут иметь степени окисления от +3 до +4 (Th), +5 (Pa), +6 (U, Am), +7 (Np, Pu). Однако соединения Np, Pu и Am в высших степенях окисления неустойчивы из-за медленного самовосстановления вследствие радиоактивного распада. Остальные актиноиды напоминают лантаноиды тем, что имеют основную степень окисления равную +3.

Ионы f-элементов во всех степенях окисления (кроме Th⁴⁺) и в катионной, и в анионной формах имеют разнообразную окраску в растворах, что связано с лёгкостью f-s и f-d электронных переходов.

• Электронная конфигурация