鑭系收縮

　　鑭系元素的原子半徑和離子半徑隨原子序數增大而減小（表1）的現象。

表1　鑭系元素的原子半徑和離子半徑

　　從鑭到鑥，原子半徑收縮縮瞭15皮米，平均每增加一個核電荷，半徑收縮1皮米。其中銪、鐿半徑明顯大，而鈰略小於鐠。這是由於在鑭系元素的離子中銪、鐿是+2價離子，鈰是+4價離子，其餘是+3價離子。從La³⁺到Lu³⁺，離子半徑從106.1皮米均勻地降為84.8皮米，這是由於Ln³⁺離子結構的變化是由f⁰到f¹⁴，電子數是均勻改變的。Ln²⁺、Ln⁴⁺的離子半徑也是隨原子序數增大而收縮。

　　鑭系收縮使鑭系元素的性質從鑭到镥呈現有規律的變化：如金屬標準電極電勢值E°增大，Ln³⁺水解傾向增強，Ln(OH)₃的堿性減弱、溶解度減小，對於給定配位體其穩定常數K增大，鹽的水解溫度降低……等（表2）。所有這些均與鑭系元素的離子勢φ＝Z/r（Z為化合價，r為離子半徑）逐漸增大有關。價數相同的全部鑭系元素，其化合物的晶形往往也相同。

表2　鑭系元素的性質變化

　　相鄰的兩個鑭系元素的性質極為相似。在自然界中鑭系元素往往是全部或部分共生，鑭系元素相互間分離要比鑭系元素和非鑭系元素分離要困難得多。

　　鑭系收縮使鈧分族中釔的離子Y³⁺的最外層電子結構與La³⁺等相同，為 s²p⁶，半徑為88.1皮米，與Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺相近。釔化合物的性質與鈥、鉺、銩的相應化合物性質相近。

　　鑭系收縮影響镥以後元素的性質，使第6周期鉿、鉭……的原子半徑分別與第5周期鋯、鈮……等相同。鉿、鉭……等化合物的性質分別與鋯、鈮……等化合物極為相似。在自然界中鋯與鉿、鈮與鉭、鉑系六種金屬共生，分離相當困難。