Четвёртый период таблицы Д.И.Менделеева заканчивается заполнением подуровня 4p обычным сочетанием «по два из трёх» шести элементов: 31Ga 4s23d104p1 … 36Kr 4s23d104p6.

Теперь понятна повторяющаяся логика усложнения электронных оболочек очередных элементов пятого периода: от 37Rb 5s1 до 54Xe 5s25p6.

Начало шестого периода – тоже стандартно: сложением - 55Cs 6s1 и умножением - 56Ba 6s2. Далее продолжает заполняться четвёртый уровень на подуровне 4f, перебором комбинаций теперь уже следующего порядка Идеальной математики с минимальным усложнением - размещением «по два из четырёх» электронов (обозначим их a,b,c,d), опять разнящихся своими квантовыми числами n,l,m,s. При этом всего возможных комбинаций должно быть (aa,ab,ac,bc,ba,ca,cb,bb,cc,ad,bd,cd,dd,da,db,dc). Но на четвёртом уровне, на подуровнях 4s2,4p6,4d10, уже заполнены комбинации (aa,ab,ac,bc,ba,ca,cb,bb,cc). Осталось заполнить только комбинации (ad,bd,cd,dd,da,db,dc), а в них – четырнадцать «добавляемых» электронов. Поэтому, таким порядком добавления электронов на подуровне 4f строятся следующие четырнадцать элементов: 57La…70Yb. Вот почему они «вывалились» в краткой и полудлиной формах Периодической таблицы (в таблице нет комбинаций, подобных им) в отдельную побочную подгруппу лантаноидов.

Остановимся на явлении «размывания периодичности».

Известно, что наибольшей устойчивостью обладают незаполненные (d0,f0), наполовину заполненные (d5,f7) и полностью заполненные (d10,f14) подуровни. Поэтому «добавляемому» электрону энергетически выгодно перейти на эти устойчивые или близкие к ним подуровни, нарушая, «размывая» периодичность. Поводом для перехода может служить малейшее возбуждение атома. И вариантов перехода может быть больше одного, например - 91Pa (7s25f3) 7s26d15f2, 7s26d25f1. Но этим сообщением подчёркивается, что в любом наблюдаемом случае «размывания периодичности» всегда имеется задуманная Природой единственная идеальная форма электронной оболочки атома (приведенная в круглых скобках), назовём её – нормальной. Ранее мы обошли вниманием примеры такого отклонения от нормы: уже пройденные 24Cr (4s23d4)4s13d5, 29Cu (4s23d9) 4s13d10, 41Nb(5s24d3) 5s14d4, 42Mo(5s24d4) 5s14d5, 44Ru (5s24d6) 5s14d7, 45Rh (5s24d7) 5s14d8, 46Pd (5s24d8) 5s04d10, 47Ag (5s24d9) 5s14d10 и следующие далее 78Pt (6s25d8) 6s15d9, 79Au (6s25d9) 6s15d10, 111Rg(7s26d9) 7s16d10, объединяемые в особую группу общим свойством – переходом «добавляемого» электрона с s-подуровня на более ближний, но более устойчивый вновь создаваемый d-подуровень.

Лантаноиды образуются заполнением 4f подуровня. В то же время совсем рядом расположен незаполненный 5d подуровень, а разница энергий между ними настолько мала, что при незначительном возбуждении один или даже два электрона легко переходят с 4f на 5d и становятся валентными.

Родоначальник группы - 57La (6s24f1)6s25d1 – первый пример отклонения от нормы такого рода: его «добавляемый» (первый для 4f) электрон располагается на 5d1, ради создания более устойчивого 4f0. Вместе со следующими далее: 58Ce (6s24f2)6s25d14f1, 64Gd (6s24f8)6s25d14f7, 89Ac (7s25f1)7s26d1, 90Th (7s25f2)7s26d2, 91Pa (7s25f3)7s26d15f2,7s26d25f1 92U (7s25f4)7s26d15f3, 96Cm (7s25f8)7s26d15f7 - эти примеры «размывания периодичности» объединяются в другую особую группу общим свойством – переходом «добавляемого» электрона с f-подуровня на более дальний d-подуровень, ради более устойчивого оставляемого f-подуровня.

За этими исключениями опять следуют нормальные лантаноиды 59Tc 6s24f3…63Eu 6s24f7 и 65Tb 6s24f9 …70Yb 6s24f14.

Сам 57La (6s24f1)6s25d1 справедливо будет поместить первым в верхнем ряду побочной группы, чтобы теперь все 14 лантаноидов (в их нормальной, невозбуждённой форме) были, наконец, вместе рядом, выстроенные по количеству «добавляемых» 4f электронов, от 4f1 до 4f14. Тогда 64Gd (6s24f8)6s25d14f7 переместится с последнего в верхнем ряду на почётное для его особого статуса место - первое в нижнем ряду. При такой трансформации таблицы становится очевидной природа условного деления лантаноидов на два семейства: цериево – верхний ряд семи элементов 57La…63Eu, построенных по комбинациям (ad,bd,cd и начало dd); тербиево (чаще - иттриево) – нижний ряд семи элементов 64Gd…70Yb, построенных по комбинациям (da,db,dc и конец dd) . Многие свойства этих семейств «зеркально» изламываются на Gd, например: величины ионных радиусов; кристаллографические данные; тетрад-эффект устойчивости комплексных соединений и др. Причина «зеркальности» 4f подуровня подобна рассмотренной выше «зеркальности» 3d подуровня (сравните соответствующие комбинации).

Несмотря на устоявшееся мнение, что следующий элемент 71Lu 6s25d1 тоже относится к лантаноидам и даже размещается вместе с ними (последним) в этой побочной группе, данным сообщением он доказательно исключается из неё. Но, благодаря своим свойствам, очень родственным лантаноидам, он заслуженно размещается в почётной клеточке таблицы, занимаемой прежде самим лантаном. Такое перемещение 71Lu будет справедливым по отношению к 21Sc 4s23d1 и 39Y 5s24d1, с которыми лантаноиды образуют особую группу редкоземельных элементов (сравните их комбинации). Теперь все нелантаноиды (Sc,Y,Lu) среди редкоземельных элементов окажутся на таблице в равных условиях.