鑭系收縮

鑭系收縮是鑭系元素的原子半徑/離子半徑從原子序數 57 鑭到 71 镥的大于預期的減少，這導致小于其他預期的原子半徑/離子半徑 以 72，鉿開頭的后續元素。

該效應是由于 4f 電子對核電荷（核對電子的吸引力）的屏蔽不良所致； 6s 電子被吸引到原子核，從而導致更小的原子半徑。

在單電子原子中，電子與原子核的平均間距由它所屬的亞殼層決定，并隨著原子核上電荷的增加而減小； 這反過來又導致原子半徑減小。 在多電子原子中，核電荷增加導致的半徑減小部分被電子間靜電排斥力的增加所抵消。

特別是，屏蔽效應會起作用：即，當電子被添加到外殼中時，已經存在的電子會屏蔽外層電子免受核電荷的影響，從而使它們在核上的有效電荷較低。 由內部電子施加的屏蔽效應以s＞1的順序降低。

通常，隨著特定子殼在一段時間內被填充，原子半徑會減小。 這種效果在鑭系元素的情況下尤為明顯，因為填充在這些元素上的 4f 亞殼層在屏蔽外殼（n=5 和 n=6）電子方面不是很有效。 因此，屏蔽效應無法抵消由核電荷增加引起的半徑減小。 這導致鑭系收縮。 離子半徑從鑭 (III) 的 103 pm 下降到镥 (III) 的 86.1 pm。

大約 10% 的鑭系收縮歸因于相對論效應。

鑭系元素外層電子吸引力增加的結果可分為對鑭系元素本身的影響，包括離子半徑的減小，以及對后續或后鑭系元素的影響。

隨著電子添加到 4f 殼層，鑭系元素的離子半徑從 103 pm (La3+) 減小到 86 pm (Lu3+)。 第一個 f 層位于完整的 5s 和 5p 層（以及中性原子中的 6s 層）內； 4f 殼位于原子核附近，對化學鍵合幾乎沒有影響。 然而，原子和離子半徑的減少確實影響了它們的化學性質。 如果沒有鑭系收縮，鑭系元素的化學分離將極其困難。

從鑭到镥（銪和鐿是最顯著的例外；在金屬狀態下，它們是二價而不是三價），維氏硬度、布氏硬度、密度和熔點都有增加的普遍趨勢。 镥是最硬、密度最大的鑭系元素，熔點最高。

元素周期表中鑭系元素之后的元素受鑭系收縮的影響。

pm（經驗值），而鉿 Hf（對應的第 6 周期元素）的原子半徑為 159 pm。

Zr4+ 的離子半徑為 84 pm，Hf4+ 的離子半徑為 83 pm。 盡管電子數從 40 增加到 72，原子質量從 91.22 增加到 178.49 g/mol，但半徑非常相似。 質量增加和半徑不變導致密度從 6.51 急劇增加到 13.35 g/cm3。

因此，鋯和鉿具有非常相似的化學行為，具有非常相似的半徑和電子配置。 與半徑相關的性質，如晶格能、溶劑化能和配合物的穩定常數也相似。 由于這種相似性，鉿只與鋯一起被發現，而鋯的含量要豐富得多。