d एवं f-ब्लॉक के तत्व

आवर्त सारणी के वर्ग ३ से १२ तक के तत्व d-ब्लॉक तत्व कहलाते हैं। इन तत्वों में अंतिम विभेदक इलेक्ट्रॉन बाह्यतम कोश से ठीक पहले वाले आंतरिक उपांत्य कोश के $d$-उपकक्षक अर्थात् $(n-1)d$ कक्षक में प्रवेश करता है।
IUPAC की आधिकारिक परिभाषा: "संक्रमण तत्व वह तत्व है जिसके परमाणु की मूल अवस्था (Ground State) में अथवा किसी भी सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था (Common Oxidation State) में $d$-कक्षक अपूर्ण (अर्थात् $d^{1-9}$) होते हैं।"

d-ब्लॉक तत्वों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $\mathbf{(n-1)d^{1-10} \, ns^{1-2}}$ होता है। प्रथम संक्रमण श्रेणी ($3d$ श्रेणी, स्कैंडियम $Z=21$ से जिंक $Z=30$) में क्रोमियम ($ ext{Cr}$) और कॉपर ($ ext{Cu}$) के विन्यास में विशेष अपवाद पाए जाते हैं:

• क्रोमियम ($ ext{Cr}$, $Z=24$): अपेक्षित विन्यास $[ ext{Ar}] 3d^4 4s^2$ के स्थान पर वास्तविक विन्यास $\mathbf{[\text{Ar}] \, 3d^5 \, 4s^1}$ होता है।
• कॉपर ($ ext{Cu}$, $Z=29$): अपेक्षित विन्यास $[ ext{Ar}] 3d^9 4s^2$ के स्थान पर वास्तविक विन्यास $\mathbf{[\text{Ar}] \, 3d^{10} \, 4s^1}$ होता है।

अपवाद का सैद्धांतिक कारण:
१. अत्यधिक सममितीय इलेक्ट्रॉन वितरण (Symmetrical Distribution): अर्ध-भरे ($d^5$) और पूर्णतः भरे ($d^{10}$) उपकक्षक अत्यधिक सममित होते हैं, जिससे परिरक्षण समरूप होता है और प्रतिकर्षण न्यूनतम रहता है।
२. अधिकतम विनिमय ऊर्जा (Maximum Exchange Energy): समान चक्रण वाले समानांतर इलेक्ट्रॉनों के मध्य कक्षकों के आपसी विनिमय की संभावना अधिकतम होती है। $d^4$ विन्यास में विनिमय युग्म केवल ६ होते हैं, जबकि $d^5$ विन्यास में विनिमय युग्मों की संख्या $\frac{5 \times 4}{2} = 10$ हो जाती है। यह विशाल विनिमय ऊर्जा $4s$ से $3d$ में इलेक्ट्रॉन के उन्नयन के लिए आवश्यक ऊर्जा से कहीं अधिक होती है, जिससे निकाय को असाधारण स्थायित्व प्राप्त होता है।

प्रथम संक्रमण श्रेणी ($3d$) में बाएं से दाएं जाने पर परमाण्वीय त्रिज्या में परिवर्तन सामान्य s- या p-ब्लॉक तत्वों की भांति एकसमान नहीं होता। यह त्रि-चरणीय स्वरूप प्रदर्शित करता है:

• $ ext{Sc}$ से $ ext{Cr}$ तक (तीव्र कमी): नाभिकीय आवेश ($Z$) में निरंतर वृद्धि होती है, जबकि आंतरिक $3d$ इलेक्ट्रॉनों का परिरक्षण प्रभाव अपेक्षाकृत दुर्बल रहता है। प्रभावी नाभिकीय आवेश ($Z_{ ext{eff}}$) बढ़ने के कारण बाह्यतम इलेक्ट्रॉन भीतर की ओर आकर्षित होते हैं और आकार घटता है।
• $ ext{Mn}$ से $ ext{Ni}$ तक (लगभग स्थिर पठार): जैसे-जैसे $3d$ कक्षकों में इलेक्ट्रॉन संख्या बढ़ती है, आंतरिक इलेक्ट्रॉनों का परिरक्षण प्रभाव बढ़ता जाता है जो बढ़ते हुए नाभिकीय आवेश के आकर्षण को लगभग संतुलित (प्रतिसंतुलित) कर देता है। अतः त्रिज्या लगभग स्थिर रहती है ($ ext{Fe} pprox ext{Co} pprox ext{Ni} pprox 125 ext{ pm}$)।
• $ ext{Cu}$ से $ ext{Zn}$ तक (हल्की वृद्धि): $3d$ कक्षक पूर्णतः भर जाने ($3d^{10}$) के कारण इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण बल प्रभावी नाभिकीय आकर्षण से अधिक हो जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉन अभ्र का हल्का विस्तार होता है और त्रिज्या में मामूली वृद्धि दर्ज की जाती है ($ ext{Zn} = 137 ext{ pm}$)।

संक्रमण धातुओं की कणन एन्थैल्पी (Enthalpy of Atomization, $\Delta_a H^\circ$) तथा गलनांक असाधारण रूप से उच्च होते हैं।
कारण: संक्रमण धातुओं में धात्विक बंध निर्माण में बाह्य $4s$ इलेक्ट्रॉनों के साथ-साथ आंतरिक $(n-1)d$ कक्षक के अयुग्मित इलेक्ट्रॉन भी सहसंयोजक बंध निर्माण में भाग लेते हैं। प्रति परमाणु अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या जितनी अधिक होती है, अंतर-परमाण्विक धात्विक बंधन उतना ही सुदृढ़ होता है। क्रोमियम, मॉलिब्डेनम तथा टंगस्टन ($ ext{W}$) में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिकतम ($d^5 s^1$) होने के कारण टंगस्टन का गलनांक संपूर्ण आवर्त सारणी में धातुओं में सर्वोच्च ($3422^\circ ext{C}$) होता है। इसके विपरीत जिंक, कैडमियम तथा मर्करी में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन शून्य ($d^{10}$) होने के कारण धात्विक बंध अत्यंत दुर्बल होते हैं; मर्करी कक्ष ताप पर द्रव अवस्था में पाया जाता है।

$M^{2+}/M$ मानक अपचयन विभव तीन ऊर्जा घटकों के ऊष्मागतिकीय संतुलन पर निर्भर करता है (बॉर्न-हैबर चक्र):
$$\Delta H = \Delta_a H^\circ ( ext{कणन}) + \Delta_i H_1^\circ + \Delta_i H_2^\circ ( ext{आयनन}) + \Delta_{ ext{hyd}} H^\circ ( ext{जल-योजन})$$

$M^{3+}/M^{2+}$ विभव की विशिष्ट प्रवृत्तियां:
१. $E^\circ( ext{Mn}^{3+}/ ext{Mn}^{2+}) = +1.57 ext{ V}$ अत्यधिक धनात्मक है, क्योंकि $ ext{Mn}^{2+}$ का विन्यास अर्द्ध-पूरित स्थायी $3d^5$ होता है, जिससे $ ext{Mn}^{3+}$ ($3d^4$) तुरंत इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके $ ext{Mn}^{2+}$ में अपचयित होकर तीव्र ऑक्सीकारक की भांति कार्य करता है।
२. $E^\circ( ext{Fe}^{3+}/ ext{Fe}^{2+}) = +0.77 ext{ V}$ मध्यम है, क्योंकि $ ext{Fe}^{3+}$ स्वयं स्थायी $3d^5$ विन्यास युक्त होता है।
३. $ ext{Cr}^{2+}$ एक तीव्र अपचायक है ($E^\circ( ext{Cr}^{3+}/ ext{Cr}^{2+}) = -0.41 ext{ V}$), क्योंकि जलीय विलयन में क्रिस्टल क्षेत्र विपाटन के फलस्वरूप $ ext{Cr}^{3+}$ का विन्यास स्थायी $t_{2g}^3$ में परिवर्तित हो जाता है।

पदार्थों के चुंबकीय गुणधर्मों को दो श्रेणियों में बांटा जाता है:
१. प्रतिचुंबकीय (Diamagnetic): जब सभी इलेक्ट्रॉन युग्मित होते हैं ($n=0$), तो पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रतिकर्षित होते हैं (उदा. $ ext{Sc}^{3+} [3d^0]$, $ ext{Zn}^{2+} [3d^{10}]$)।
२. अनुचुंबकीय (Paramagnetic): जब अयुग्मित इलेक्ट्रॉन उपस्थित होते हैं ($n \ge 1$), तो पदार्थ बाह्य चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आकर्षित होते हैं।
प्रथम संक्रमण श्रेणी ($3d$) में कक्षक कोणीय संवेग जालक क्षेत्र द्वारा शमित (quenched) हो जाता है, अतः प्रभावी चुंबकीय आघूर्ण की गणना चक्रण-मात्र सूत्र (Spin-only Formula) से की जाती है:

जहाँ $n =$ अयुग्मित d-इलेक्ट्रॉनों की संख्या है। ($1 ext{ BM} = rac{eh}{4\pi m_e} = 9.274 imes 10^{-24} ext{ J}\cdot ext{T}^{-1}$)।
• $n=1 \implies \mu_s = \sqrt{1 imes 3} = 1.73 ext{ BM}$ ($ ext{Ti}^{3+}, ext{Cu}^{2+}$)
• $n=2 \implies \mu_s = \sqrt{2 imes 4} = 2.84 ext{ BM}$ ($ ext{Ti}^{2+}, ext{Ni}^{2+}$)
• $n=3 \implies \mu_s = \sqrt{3 imes 5} = 3.87 ext{ BM}$ ($ ext{Cr}^{3+}, ext{V}^{2+}$)
• $n=4 \implies \mu_s = \sqrt{4 imes 6} = 4.90 ext{ BM}$ ($ ext{Cr}^{2+}, ext{Fe}^{2+}$)
• $n=5 \implies \mu_s = \sqrt{5 imes 7} = 5.92 ext{ BM}$ ($ ext{Mn}^{2+}, ext{Fe}^{3+}$ - अधिकतम अनुचुंबकत्व)

संक्रमण धातु आयनों के रंगीन होने के दो भिन्न भौतिक तंत्र हैं:

• १. d-d संक्रमण ($d ext{-}d$ Transition): मुक्त गैसीय आयन में पाँचों $d$-कक्षक समभ्रंश (Degenerate) होते हैं। लिगैंड्स के संपर्क में आने पर अष्टफलकीय क्षेत्र में $d$-कक्षक दो समूहों में विपाटित हो जाते हैं: निम्न ऊर्जा स्तर $t_{2g}$ ($d_{xy}, d_{yz}, d_{zx}$) तथा उच्च ऊर्जा स्तर $e_g$ ($d_{x^2-y^2}, d_{z^2}$)। दृश्य प्रकाश पड़ने पर इलेक्ट्रॉन प्रकाश ऊर्जा अवशोषित कर $t_{2g}$ से $e_g$ में उत्तेजित होता है और अवशोषित रंग का पूरक रंग (Complementary color) परावर्तित होकर हमें दिखाई देता है (उदा. $[ ext{Ti}( ext{H}_2 ext{O})_6]^{3+}$ पीला-हरा प्रकाश अवशोषित कर बैंगनी दिखाई देता है; $ ext{Cu}^{2+}$ लाल प्रकाश अवशोषित कर नीला दिखाई देता है)। $d^0$ ($ ext{Sc}^{3+}, ext{Ti}^{4+}$) तथा $d^{10}$ ($ ext{Zn}^{2+}, ext{Cu}^+$) में d-d संक्रमण असंभव होने से ये रंगहीन होते हैं।
• २. लिगैंड से धातु आवेश स्थानांतरण (LMCT - Ligand to Metal Charge Transfer): कुछ संकुलों में केंद्रीय धातु $d^0$ विन्यास में होती है, फिर भी वे अत्यधिक चटख एवं गहरे रंग प्रदर्शित करते हैं। उदाहरणार्थ $ ext{KMnO}_4$ (गहरा जामुनी/बैंगनी, $ ext{Mn}^{7+} [d^0]$) तथा $ ext{K}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7$ (चमकदार नारंगी, $ ext{Cr}^{6+} [d^0]$)। यहाँ रंग d-d संक्रमण से नहीं, बल्कि लिगैंड ऑक्सीजन के $2p$ आण्विक कक्षक से इलेक्ट्रॉन के धातु के रिक्त $d$-कक्षक में तात्कालिक क्षणिक स्थानांतरण से उत्पन्न होता है। यह लापोर्ते अनुमत (Laporte allowed) होने के कारण अत्यंत तीव्र रंग देता है।

संकुल निर्माण की प्रवृत्ति के कारण: संक्रमण धातु आयनों का आकार छोटा होता है, नाभिकीय आवेश उच्च होता है तथा लिगैंड द्वारा प्रदत्त एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म ग्रहण करने के लिए उपयुक्त ऊर्जा के रिक्त $d$-कक्षक सुलभ होते हैं।
उत्प्रेरकीय सक्रियता के कारण: (क) परिवर्ती ऑक्सीकरण अवस्थाएं धारण कर मध्यवर्ती संकुल बनाने की क्षमता, (ख) पृष्ठीय $d$-कक्षकों की उपस्थिति जो अभिकारकों के लिए सक्रिय मुक्त संयोजकताएं एवं विस्तृत पृष्ठ क्षेत्रफल प्रदान करती हैं।
अंतराकाशी यौगिक (Interstitial Compounds): जब छोटे गैर-धात्विक परमाणु जैसे $ ext{H}, ext{C}, ext{N}, ext{B}$ संक्रमण धातुओं के क्रिस्टल जालक के अंतराकाशी रिक्तियों (voids) में समाहित हो जाते हैं, तो बनने वाले यौगिक अंतराकाशी यौगिक कहलाते हैं (उदा. $ ext{TiC}, ext{Fe}_3 ext{H}, ext{VH}_{0.56}$)।
प्रमुख विशेषताएं: १. ये अरससमीकरणमितीय (non-stoichiometric) होते हैं, २. इनके गलनांक शुद्ध धातुओं से भी उच्च होते हैं, ३. ये अत्यधिक कठोर होते हैं (कुछ बोरॉइड्स की कठोरता हीरे के समान होती है), ४. ये धात्विक विद्युत चालकता बनाए रखते हैं, ५. ये रासायनिक रूप से निष्क्रिय होते हैं।

क्रोमाइट अयस्क ($ ext{FeCr}_2 ext{O}_4$) से औद्योगिक विरचन (तीन चरण):

• चरण १: सोडियम क्रोमेट में रूपांतरण (भर्जन): चूर्णित क्रोमाइट अयस्क को सोडियम कार्बोनेट और वायु की अधिकता में परावर्तनी भट्टी में गर्म किया जाता है:
  $$4 ext{FeCr}_2 ext{O}_4 + 8 ext{Na}_2 ext{CO}_3 + 7 ext{O}_2 \longrightarrow 8 ext{Na}_2 ext{CrO}_4 ( ext{पीला विलयन}) + 2 ext{Fe}_2 ext{O}_3(s) + 8 ext{CO}_2(g)$$
• चरण २: सोडियम डाइक्रोमेट में रूपांतरण (अम्लीकरण): पीले विलयन को छानकर सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल द्वारा अम्लीकृत किया जाता है:
  $$2 ext{Na}_2 ext{CrO}_4 + ext{H}_2 ext{SO}_4 \longrightarrow ext{Na}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7 ( ext{नारंगी विलयन}) + ext{Na}_2 ext{SO}_4(s) + ext{H}_2 ext{O}$$
• चरण ३: पोटैशियम डाइक्रोमेट का क्रिस्टलन: अधिक विलेय सोडियम डाइक्रोमेट के गर्म सांद्र विलयन में $ ext{KCl}$ मिलाया जाता है। $ ext{K}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7$ की विलेयता कम होने के कारण यह ठंडा करने पर चमकीले नारंगी क्रिस्टल के रूप में पृथक हो जाता है:
  $$ ext{Na}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7 + 2 ext{KCl} \longrightarrow ext{K}_2 ext{Cr}_2 ext{O}_7 \downarrow ( ext{नारंगी क्रिस्टल}) + 2 ext{NaCl}$$

क्रोमेट-डाइक्रोमेट pH अंतर-रूपांतरण साम्यावस्था:
जलीय माध्यम में क्रोमेट आयन ($ ext{CrO}_4^{2-}$, पीला) तथा डाइक्रोमेट आयन ($ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-}$, नारंगी) pH पर निर्भर साम्यावस्था में रहते हैं:
$$2 ext{CrO}_4^{2-} ( ext{पीला}) + 2 ext{H}^+ ightleftharpoons ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-} ( ext{नारंगी}) + ext{H}_2 ext{O} \quad ( ext{अम्लीय माध्यम, } ext{pH} < 6.5)$$
$$ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-} ( ext{नारंगी}) + 2 ext{OH}^- ightleftharpoons 2 ext{CrO}_4^{2-} ( ext{पीला}) + ext{H}_2 ext{O} \quad ( ext{क्षारीय माध्यम, } ext{pH} > 6.5)$$
ध्यान दें: इस रूपांतरण में क्रोमियम की ऑक्सीकरण संख्या में कोई परिवर्तन नहीं होता (दोनों में $+6$ रहती है)।
डाइक्रोमेट आयन की संरचना: इसमें दो समचतुष्फलकीय $ ext{CrO}_4$ इकाइयां एक साझा ऑक्सीजन परमाणु ($ ext{Cr-O-Cr}$) द्वारा जुड़ी होती हैं, जिसका बंध कोण $126^\circ$ होता है।
अम्लीय माध्यम में प्रबल ऑक्सीकारक क्रिया ($E^\circ = +1.33 ext{ V}$):
$$ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-} + 14 ext{H}^+ + 6e^- \longrightarrow 2 ext{Cr}^{3+} ( ext{हरा}) + 7 ext{H}_2 ext{O}$$
• $ ext{Fe}^{2+}$ को $ ext{Fe}^{3+}$ में ऑक्सीकृत करता है: $ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-} + 14 ext{H}^+ + 6 ext{Fe}^{2+} ightarrow 2 ext{Cr}^{3+} + 6 ext{Fe}^{3+} + 7 ext{H}_2 ext{O}$
• $ ext{I}^-$ को $ ext{I}_2$ में ऑक्सीकृत करता है: $ ext{Cr}_2 ext{O}_7^{2-} + 14 ext{H}^+ + 6 ext{I}^- ightarrow 2 ext{Cr}^{3+} + 3 ext{I}_2 + 7 ext{H}_2 ext{O}$

पाइरोलुसाइट अयस्क ($ ext{MnO}_2$) से विरचन:
१. क्षारीय ऑक्सीकरण: $ ext{MnO}_2$ को $ ext{KOH}$ और ऑक्सीकारक ($ ext{O}_2$ या $ ext{KNO}_3$) के साथ संगलित करने पर गहरा हरा पोटैशियम मैंगनेट प्राप्त होता है:
$$2 ext{MnO}_2 + 4 ext{KOH} + ext{O}_2 \longrightarrow 2 ext{K}_2 ext{MnO}_4 ( ext{गहरा हरा}) + 2 ext{H}_2 ext{O}$$
२. विद्युत-अपघटनी या अम्लीय ऑक्सीकरण: क्षारीय मैंगनेट विलयन का विद्युत-अपघटन करने पर अथवा अम्लीय माध्यम में असमानुपातन (Disproportionation) द्वारा परमैंगनेट प्राप्त होता है:
$$3 ext{MnO}_4^{2-} ( ext{हरा}) + 4 ext{H}^+ \longrightarrow 2 ext{MnO}_4^- ( ext{जामुनी}) + ext{MnO}_2(s) + 2 ext{H}_2 ext{O}$$

विभिन्न माध्यमों में ऑक्सीकारक व्यवहार:
१. अम्लीय माध्यम में ($ ext{H}_2 ext{SO}_4$, $E^\circ = +1.52 ext{ V}$, तुल्यांकी भार $= M/5$):
$$ ext{MnO}_4^- + 8 ext{H}^+ + 5e^- \longrightarrow ext{Mn}^{2+} ( ext{लगभग रंगहीन}) + 4 ext{H}_2 ext{O}$$
• ऑक्सालेट आयन को $ ext{CO}_2$ में: $2 ext{MnO}_4^- + 16 ext{H}^+ + 5 ext{C}_2 ext{O}_4^{2-} ightarrow 2 ext{Mn}^{2+} + 10 ext{CO}_2(g) + 8 ext{H}_2 ext{O}$
• फेरस आयन को फेरिक में: $ ext{MnO}_4^- + 8 ext{H}^+ + 5 ext{Fe}^{2+} ightarrow ext{Mn}^{2+} + 5 ext{Fe}^{3+} + 4 ext{H}_2 ext{O}$
२. उदासीन या दुर्बल क्षारीय माध्यम में ($E^\circ = +1.23 ext{ V}$, तुल्यांकी भार $= M/3$):
$$ ext{MnO}_4^- + 2 ext{H}_2 ext{O} + 3e^- \longrightarrow ext{MnO}_2(s) + 4 ext{OH}^-$$
• आयोडाइड ($ ext{I}^-$) को आयोडेट ($ ext{IO}_3^-$) में: $2 ext{MnO}_4^- + ext{H}_2 ext{O} + ext{I}^- ightarrow 2 ext{MnO}_2 + 2 ext{OH}^- + ext{IO}_3^-$
• थायोसल्फेट को सल्फेट में: $8 ext{MnO}_4^- + 3 ext{S}_2 ext{O}_3^{2-} + ext{H}_2 ext{O} ightarrow 8 ext{MnO}_2 + 6 ext{SO}_4^{2-} + 2 ext{OH}^-$

लैन्थैनम ($ ext{La}$, $Z=57$) के पश्चात् सीरियम ($ ext{Ce}$, $Z=58$) से ल्यूटेशियम ($ ext{Lu}$, $Z=71$) तक के १४ तत्व लैन्थेनॉइड्स (4f श्रेणी) कहलाते हैं। इनका सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास होता है:
$$\mathbf{[\text{Xe}] \, 4f^{1-14} \, 5d^{0-1} \, 6s^2}$$
ऑक्सीकरण अवस्थाएं: सभी लैन्थेनॉइड्स की सबसे प्रमुख एवं स्थायी ऑक्सीकरण अवस्था $\mathbf{+3}$ है। यद्यपि अतिरिक्त स्थायित्व युक्त रिक्त ($4f^0$), अर्ध-पूरित ($4f^7$) अथवा पूर्ण-पूरित ($4f^{14}$) विन्यास प्राप्त करने के लिए कुछ तत्व $+2$ या $+4$ अवस्था भी दर्शाते हैं:

• सीरियम ($ ext{Ce}^{4+}$): अक्रिय गैस विन्यास $[ ext{Xe}] 4f^0$ प्राप्त कर लेता है। यह एक अत्यंत प्रबल ऑक्सीकारक है जो तुरंत एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण कर सामान्य $+3$ अवस्था ($ ext{Ce}^{3+}$) में अपचयित हो जाता है। विश्लेषणात्मक सीरीमीट्री में इसका व्यापक उपयोग होता है।
• यूरोपियम ($ ext{Eu}^{2+}$): अर्द्ध-पूरित स्थायी विन्यास $[ ext{Xe}] 4f^7$ प्राप्त करता है। यह एक प्रबल अपचायक है जो तुरंत ऑक्सीकृत होकर अधिक स्थायी $ ext{Eu}^{3+}$ में बदल जाता है।
• इटर्बियम ($ ext{Yb}^{2+}$): पूर्ण-पूरित विन्यास $[ ext{Xe}] 4f^{14}$ प्राप्त करता है और अपचायक के रूप में कार्य करता है।

परिभाषा: "लैन्थेनॉइड श्रेणी में परमाणु क्रमांक ($Z$) बढ़ने के साथ-साथ तत्वों की परमाण्वीय एवं विशेषकर त्रि-संयोजी आयनिक त्रिज्याओं ($ ext{M}^{3+}$) में होने वाली क्रमिक एवं नियमित कमी को लैन्थेनॉइड संकुचन कहते हैं।" ($ ext{La}^{3+} = 103 ext{ pm}$ से घटकर $ ext{Lu}^{3+} = 86 ext{ pm}$ रह जाती है, कुल संकुचन $17 ext{ pm}$)।

लैन्थेनॉइड संकुचन के तीन प्रमुख परिणाम (बोर्ड परीक्षा के अनिवार्य बिंदु):
१. द्वितीय ($4d$) एवं तृतीय ($5d$) संक्रमण श्रेणियों की त्रिज्याओं की समानता: सामान्यतः किसी वर्ग में नीचे जाने पर कोश बढ़ने से आकार बढ़ना चाहिए ($ ext{Ti} < ext{Zr} < ext{Hf}$)। किन्तु $5d$ श्रेणी के हाफ्नियम ($ ext{Hf}$) से पूर्व १४ लैन्थेनॉइड तत्वों के आ जाने से संकुचन के कारण हाफ्नियम की त्रिज्या ($ ext{Hf} = 159 ext{ pm}$) द्वितीय श्रेणी के जिर्कोनियम ($ ext{Zr} = 160 ext{ pm}$) के लगभग सर्वथा समान हो जाती है। इस जुड़वां जोड़े ($ ext{Zr-Hf}$) के रासायनिक गुण इतने समरूप होते हैं कि इन्हें प्राकृतिक खनिजों से अलग करना अत्यंत कठिन होता है।
२. हाइड्रॉक्साइडों की क्षारीय प्रकृति में क्रमिक ह्रास: $ ext{La}^{3+}$ से $ ext{Lu}^{3+}$ तक आयनिक त्रिज्या घटने से फैजान के नियमानुसार धनायन की ध्रुवण क्षमता बढ़ती है, जिससे $ ext{M-OH}$ बंध में सहसंयोजक लक्षण बढ़ता है। अतः हाइड्रोक्साइड का वियोजन कठिन हो जाता है। क्षारीयता का सही क्रम है:
$$\mathbf{\text{La(OH)}_3 > \text{Ce(OH)}_3 > \dots > \text{Lu(OH)}_3} \quad (\text{La(OH)}_3 \text{ सर्वाधिक क्षारीय, } \text{Lu(OH)}_3 \text{ न्यूनतम क्षारीय})$$
३. लैन्थेनॉइडों का जटिल पृथक्करण: आकार में अत्यंत सूक्ष्म अंतर के आधार पर ही आयन-विनिमय क्रोमैटोग्राफी द्वारा इनका पृथक्करण संभव हो पाता है।

ऐक्टिनियम ($ ext{Ac}$, $Z=89$) के पश्चात् थोरियम ($ ext{Th}$, $Z=90$) से लॉरेंशियम ($ ext{Lr}$, $Z=103$) तक के १४ तत्व ऐक्टिनॉइड्स कहलाते हैं। इनका सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $\mathbf{[\text{Rn}] \, 5f^{1-14} \, 6d^{0-1} \, 7s^2}$ होता है।
ऑक्सीकरण अवस्थाओं का विस्तृत विस्तार: लैन्थेनॉइड्स की तुलना में ऐक्टिनॉइड्स कहीं अधिक विस्तृत ऑक्सीकरण अवस्थाएं ($+3, +4, +5, +6, +7$) प्रदर्शित करते हैं (उदा. यूरेनियम $+3$ से $+6$, नेप्च्यूनियम व प्लूटोनियम $+7$ तक)।
कारण: $5f, 6d$ तथा $7s$ कक्षकों के ऊर्जा स्तर एक-दूसरे के अत्यंत सन्निकट होते हैं, अतः ये सभी कक्षक बंध निर्माण में भाग ले सकते हैं।
ऐक्टिनॉइड संकुचन: $5f$ इलेक्ट्रॉनों का परिरक्षण प्रभाव $4f$ इलेक्ट्रॉनों से भी अधिक दुर्बल होता है, अतः ऐक्टिनॉइड संकुचन का परिमाण लैन्थेनॉइड संकुचन से भी अधिक तीव्र होता है। सभी ऐक्टिनॉइड तत्व रेडियोऐक्टिव होते हैं।

मिशधातु लैन्थेनॉइड तत्वों की एक सुप्रसिद्ध अत्यंत महत्वपूर्ण पायरोफोरिक (घर्षण पर चिनगारी उत्पन्न करने वाली) मिश्रधातु है।
रासायनिक संघटन:
• लैन्थेनॉइड धातुएं: लगभग ९५% (सीरियम $pprox 50\%$, लैन्थैनम व नियोडिमियम $pprox 40\%$ तथा अन्य लैन्थेनॉइड्स)
• आयरन ($ ext{Fe}$): लगभग ५%
• सूक्ष्म अशुद्धियां: सल्फर ($ ext{S}$), कार्बन ($ ext{C}$), कैल्शियम ($ ext{Ca}$), एल्युमिनियम ($ ext{Al}$) के अल्प अंश।
औद्योगिक एवं तकनीकी उपयोग:
१. सिगरेट व गैस लाइटर के चकमक पत्थर (flints) बनाने में।
२. तोपखाने के गोले (shells) एवं बंदूक की गोलियों (bullets) के निर्माण में।
३. मैग्नीशियम आधारित मिश्रधातुओं में सुदृढ़ता बढ़ाने हेतु प्रयुक्त, जिससे जेट इंजनों के पुर्जे बनाए जाते हैं।