Kontraksi lantanida

Penyebab

Efek ini dihasilkan dari perlindungan muatan inti yang buruk (gaya tarik inti pada elektron) oleh elektron 4f; elektron 6s tertarik menuju inti, sehingga jari-jari atom lebih kecil.
Dalam atom elektron tunggal, pemisahan rata-rata sebuah elektron dari inti ditentukan oleh subkulit tempat elektron berada, dan menurun seiring dengan kenaikan muatan inti; ini menyebabkan penurunan jari-jari atom. Dalam atom multi-elektron, penurunan jari-jari akibat kenaikan muatan inti sebagian diimbangi oleh kenaikan tolakan elektrostatik antar electron. Secara khusus, kerja "efek perlindungan": yaitu, ketika elektron ditambahkan pada kulit terluar, elektron telah menghadirkan perlindungan kepada elektron terluar dari muatan inti, yang membuatnya mengalami pengaruh muatan efektif inti lebih rendah. Efek perlindungan yang diberikan oleh elektron dalam menurun sesuai urutan s > p > d > f. Biasanya, karena subkulit tertentu terisi dalam satu periode, jari-jari atom menurun. Efek ini khususnya terlihat dalam kasus lantanida, karena subkulit 4f yang terisi sepanjang periode kurang efektif melindungi kulit luar (n=5 and n=6) elektron. Sehingga efek perlindungan kurang dapat melawan penurunan jari-jari akibat kenaikan muatan inti. Ini memicu "kontraksi lantanida". Jari-jari atom turun drastis dari 103 pm untuk lantanum(III) ke 86,1 pm untuk lutesium(III).
Sekitar 10% dari kontraksi lantanida telah dihubungkan dengan efek relativistik.

Pengaruh

Akibat kenaikan daya tarik elektron pada kulit luar sepanjang periode lantanida dapat dibagi menjadi (1) efek pada deret lantanida itu sendiri termasuk penurunan jari-jari atom, dan (2) pengaruh pada unsur-unsur selanjutnya atau pasca-lantanida.

Pengaruh pada pasca lantanida

Unsur-unsur setelah lantanida dalam tabel periodik dipengaruhi oleh kontraksi lantanida. Radius logam-logam transisi periode 6 lebih kecil daripada yang diperkirakan jika tidak ada lantanida, dan kenyataannya sangat mirip dengan radius logam transisi periode 5, karena efek penambahannkulit elektron hampir seluruhnya diimbangi oleh kontraksi lantanida.
Sebagai contoh, jari-jari atom logam zirkonium, Zr, (sebuah unsur transisi periode 5) adalah 159 pm dan hafnium, Hf, (unsur terkait pada periode 6) adalah 156 pm. Jari-jari ion Zr⁴⁺ adalah 79 pm dan Hf⁴⁺ adalah 78 pm. Radius sangat mirip meskipun jumlah elektron naik dari 40 ke 72 dan massa atom naik dari 91,22 ke 178,49 g/mol. Kenaikan massa dan tetapnya jari-jari memicu kenaikan tajam massa jenis dari 6,51 ke 13,35 g/cm³.
Oleh karena itu zirkonium dan hafnium memiliki sifat kimia yang sangat mirip, memiliki radius dan konfigurasi elektron yang nyaris serupa. Sifat-sifat yang tergantung pada radius seperti energi laten ((Inggris): lattice energies), energi solvasi, dan tetapan kestabilan kompleks ((Inggris): stability constants of complexes) juga mirip. Karena kemiripan ini hafnium hanya ditemukan dalam bentuk gabungan dengan zirkonium, yang jauh lebih melimpah, dan ditemukan sebagai unsur terpisah 134 tahun (in 1923) setelah zirkonium (ditemukan tahun 1789). Titanium, sebaliknya, berada dalam golongan yang sama tetapi cukup berbeda dari dua logam sebelumnya dan jarang ditemukan bersama mereka.