Ορισμός λανθανιδών στη χημεία

Κάτω από το κύριο σώμα του Περιοδικός Πίνακας είναι δύο σειρές στοιχείων. Αυτά είναι τα λανθανίδες και το ακτινίδες. Αν κοιτάξετε τους ατομικούς αριθμούς των στοιχείων, θα παρατηρήσετε ότι ταιριάζουν στους χώρους κάτω από το σκάνδιο και το ύττριο. Ο λόγος που δεν είναι (συνήθως) απαριθμημένος εκεί είναι επειδή αυτό θα έκανε το τραπέζι πάρα πολύ φαρδύ για να εκτυπώσει σε χαρτί. Κάθε μία από αυτές τις σειρές στοιχείων έχει χαρακτηριστικές ιδιότητες.

Ωστόσο, υπάρχει κάποια διαφωνία σχετικά με το πού αρχίζουν και τελειώνουν οι λανθανίδες. Τεχνικά, είτε το λανθάνιο είτε το λουτέτιο είναι στοιχείο d-block αντί του στοιχείου f-block. Ωστόσο, τα δύο στοιχεία μοιράζονται τα χαρακτηριστικά με άλλα στοιχεία της ομάδας.

Οι λανθανίδες υποδεικνύονται με το χημικό σύμβολο Ln όταν συζητάμε τη γενική χημεία των λανθανιδών. Η ομάδα στοιχείων πηγαίνει στην πραγματικότητα με οποιοδήποτε από τα πολλά ονόματα: λανθανίδες, σειρές λανθανιδών, μέταλλα σπανίων γαιών, στοιχεία σπάνιων γαιών, κοινά στοιχεία γης, εσωτερικά μεταβατικά μέταλλα και λανθανόια. ο

Όλες οι λανθανίδες είναι λαμπερά μεταβατικά μέταλλα ασημί χρώματος. Όπως και άλλα μεταβατικά μέταλλα, σχηματίζουν έγχρωμα διαλύματα, ωστόσο, τα διαλύματα λανθανιδών τείνουν να έχουν χλωμό χρώμα. Οι λανθανίδες τείνουν να είναι μαλακά μέταλλα που μπορούν να κοπούν με ένα μαχαίρι. Ενώ τα άτομα μπορούν να παρουσιάσουν οποιαδήποτε από τις διάφορες καταστάσεις οξείδωσης, η κατάσταση +3 είναι πιο κοινή. Τα μέταλλα είναι γενικά αρκετά αντιδραστικά και σχηματίζουν επικάλυψη οξειδίου κατά την έκθεση στον αέρα. Το λανθάνιο, το δημητρίου, το πρασεοδύμιο, το νεοδύμιο και το ευρώπιο είναι τόσο αντιδραστικά και αποθηκεύονται σε ορυκτέλαιο. Εντούτοις, το γαδολίνιο και το λουτεΐο αμαυρώνουν αργά στον αέρα. Οι περισσότερες λανθανίδες και τα κράματα τους διαλύονται γρήγορα σε οξύ, αναφλέγονται στον αέρα γύρω στους 150-200 ° C και αντιδρούν με αλογόνα, θείο, υδρογόνο, άνθρακα ή άζωτο κατά τη θέρμανση.

Τα στοιχεία της σειράς λανθανιδών εμφανίζουν επίσης ένα φαινόμενο που ονομάζεται σύσπασης λανθανιδών. Στη σύσπαση των λανθανιδών, τα 5s και 5p τροχιακά διεισδύουν στο 4f subshell. Επειδή το υποσύστημα 4f δεν είναι πλήρως θωρακισμένο από τις επιδράσεις του θετικού πυρηνικού φορτίου, το ατομικό ακτίνα των ατόμων λανθανιδίου μειώνοντας διαδοχικά τη μετακίνηση κατά μήκος του περιοδικού πίνακα από τα αριστερά σε σωστά. (Σημείωση: Αυτή είναι, στην πραγματικότητα, η γενική τάση της ατομικής ακτίνας να κινείται στον περιοδικό πίνακα.)

Τα ορυκτά λανθανιδών τείνουν να περιέχουν όλα τα στοιχεία της σειράς. Ωστόσο, τα ποικίλλουν ανάλογα με την αφθονία κάθε στοιχείου. Ο ορυκτός εβενίτης περιέχει λανθανίδες σε σχεδόν ίσες αναλογίες. Το monazite περιέχει κυρίως ελαφρύτερες λανθανίδες, ενώ το xenotime περιέχει κυρίως βαρύτερες λανθανίδες.