结构推理 试从原子电子层结构来比较镧系元素和锕系元素的异同点。
【正确答案】相同点:
   (1)它们的价电子结构都有两种构型:
   镧系元素  4fn6s2和4fn-15d16s2
   锕系元素  5fn7s2和5fn-16d17s2
   (2)镧系元素的特征氧化态为+3,锕系元素随原子序数增加,+3也成为最稳定的氧化态。
   (3)锕系元素和镧系元素的三氯化物、二氧化物以及许多盐是类质同晶。
   (4)与镧系收缩相似,锕系元素离子半径也出现“锕系收缩”现象。
   (5)锕系元素的吸收光谱和镧系元素吸收光谱相似,表现出f-f跃迁特征。
   不同点:
   (1)锕系元素的5f和6d的能量差比镧系元素的4f和5d的能量差更小,因此锕系元素前半部分的原子有保持d电子的倾向,后半部分元素的电子构型与镧系元素相似。
   (2)锕系元素能形成多种氧化态,氧化数最高可达到+6,前半部分锕系元素如Th、Pa、U、Np、Pu的稳定氧化态分别是+4、+5、+6、+5、+4,而且这些元素的多种氧化态可同时存在,如Pu在水溶液中+3、+4、+5、+6四种氧化态都可存在;而镧系元素的特征氧化态为+3。
   (3)锕系元素的5f轨道相对于6s和6p轨道要比镧系元素的4f轨道相对于5s和5p轨道在空间上伸长得较多,因而锕系元素形成配合物时显示出较多共价性,它们形成配合物的能力强于镧系元素。
【答案解析】