镧系收缩

镧系收缩是镧系元素的原子半径/离子半径从原子序数 57 镧到 71 镥的大于预期的减少，这导致小于其他预期的原子半径/离子半径 以 72，铪开头的后续元素。

该效应是由于 4f 电子对核电荷（核对电子的吸引力）的屏蔽不良所致； 6s 电子被吸引到原子核，从而导致更小的原子半径。

在单电子原子中，电子与原子核的平均间距由它所属的亚壳层决定，并随着原子核上电荷的增加而减小； 这反过来又导致原子半径减小。 在多电子原子中，核电荷增加导致的半径减小部分被电子间静电排斥力的增加所抵消。

特别是，屏蔽效应会起作用：即，当电子被添加到外壳中时，已经存在的电子会屏蔽外层电子免受核电荷的影响，从而使它们在核上的有效电荷较低。 由内部电子施加的屏蔽效应以s＞1的顺序降低。

通常，随着特定子壳在一段时间内被填充，原子半径会减小。 这种效果在镧系元素的情况下尤为明显，因为填充在这些元素上的 4f 亚壳层在屏蔽外壳（n=5 和 n=6）电子方面不是很有效。 因此，屏蔽效应无法抵消由核电荷增加引起的半径减小。 这导致镧系收缩。 离子半径从镧 (III) 的 103 pm 下降到镥 (III) 的 86.1 pm。

大约 10% 的镧系收缩归因于相对论效应。

镧系元素外层电子吸引力增加的结果可分为对镧系元素本身的影响，包括离子半径的减小，以及对后续或后镧系元素的影响。

随着电子添加到 4f 壳层，镧系元素的离子半径从 103 pm (La3+) 减小到 86 pm (Lu3+)。 xxx个 f 层位于完整的 5s 和 5p 层（以及中性原子中的 6s 层）内； 4f 壳位于原子核附近，对化学键合几乎没有影响。 然而，原子和离子半径的减少确实影响了它们的化学性质。 如果没有镧系收缩，镧系元素的化学分离将极其困难。

从镧到镥（铕和镱是最显着的例外；在金属状态下，它们是二价而不是三价），维氏硬度、布氏硬度、密度和熔点都有增加的普遍趋势。 镥是最硬、密度xxx的镧系元素，熔点最高。

元素周期表中镧系元素之后的元素受镧系收缩的影响。

pm（经验值），而铪 Hf（对应的第 6 周期元素）的原子半径为 159 pm。

Zr4+ 的离子半径为 84 pm，Hf4+ 的离子半径为 83 pm。 尽管电子数从 40 增加到 72，原子质量从 91.22 增加到 178.49 g/mol，但半径非常相似。 质量增加和半径不变导致密度从 6.51 急剧增加到 13.35 g/cm3。

因此，锆和铪具有非常相似的化学行为，具有非常相似的半径和电子配置。 与半径相关的性质，如晶格能、溶剂化能和配合物的稳定常数也相似。 由于这种相似性，铪只与锆一起被发现，而锆的含量要丰富得多。