镧系收缩

镧系元素的原子半径和离子半径随原子序数增大而减小的现象。

从镧到镥，原子半径收缩了15皮米，平均每增加一个核电荷,半径收缩1皮米。

其中铕、镱半径明显大，而铈略小于镨。

这是由于在镧系元素的离子中铕、镱分别为半充满和全充满的组态，铈是+4价离子,其余是+3价离子。

从La3+到Lu3+，离子半径从 106.1皮米均匀地降为84.8皮米，这是由于Ln3+离子结构的变化是由f0到f14，电子数是均匀改变的。

Ln2+、Ln4+的离子半径也是随原子序数增大而收缩。

镧系收缩使镧系元素的性质从镧到镥呈现有规律的变化：如金属标准电极电势值E°增大，Ln3+水解倾向增强,Ln(OH)3的碱性减弱、溶解度减小,对于给定配位体其稳定常数K增大，盐的水解温度降低……等（表2）。

所有这些均与镧系元素的离子势φ=Z/r（Z为化合价,r为离子半径）逐渐增大有关。

价数相同的全部镧系元素，其化合物的晶形往往也相同。

相邻的两个镧系元素的性质极为相似。

在自然界中镧系元素往往是全部或部分共生，镧系元素相互间分离要比镧系元素和非镧系元素分离要困难得多。

镧系收缩使钪分族中钇的离子Y3+的最外层电子结构与La3+等相同,为 s2p6，半径为88.1皮米,与Ho3+、Er3+、Tm3+相近。

钇化合物的性质与钬、铒、铥的相应化合物性质相近。

镧系收缩影响镥以后元素的性质，使第 6周期铪、钽……的原子半径分别与第 5周期锆、铌……等相同。

铪、钽……等化合物的性质分别与锆、铌……等化合物极为相似。

在自然界中锆与铪、铌与钽、铂系六种金属共生，分离相当困难。

例如，金属锆（Zr，第五周期元素）的原子半径是1.59 Å，而同族的铪（Hf，第六周期元素）的原子半径是1.56 Å。

Zr4+的离子半径是0.79 Å，而Hf4+的是0.78Å。

尽管原子序数从40增加到72，而相对原子质量从91.22 g/mol增加到178.49 g/mol，两个元素的半径却十分相近。

由于相对原子质量显著增加，而半径几乎不变，使得密度从锆的6.51 g/cm3显著地增加到铪的13.35 g/cm3。

因此，锆与铪有着十分相似的化学性质，它们有着十分相似的半径和电子排布，由于这种相似性，自然界中的铪总是与锆共生，而锆的含量往往要比铪高得多，这使得铪的发现比起锆晚了134年（锆于1789年被发现，而铪则在1923年才被人们发现）。