Lantanoidi
| Redni broj | Kemijski element | Kemijski simbol |
|---|---|---|
| 57 | Lantan | La |
| 58 | Cerij | Ce |
| 59 | Praseodimij | Pr |
| 60 | Neodimij | Nd |
| 61 | Prometij | Pm |
| 62 | Samarij | Sm |
| 63 | Europij | Eu |
| 64 | Gadolinij | Gd |
| 65 | Terbij | Tb |
| 66 | Disprozij | Dy |
| 67 | Holmij | Ho |
| 68 | Erbij | Er |
| 69 | Tulij | Tm |
| 70 | Iterbij | Yb |
| 71 | Lutecij | Lu |
Lantanoidi ili lantanidi (od lantan + -oid = oni koji liče na lantan) su skupina od 15 elemenata od lantana do lutecija s atomskim brojevima od 57 do 71 u periodnom sustavu. Ime su dobili po lantanu. Svi se nalaze u F-bloku osim lutecija. Postoje aranžmani koji isključuju ili lantan ili lutecij iz skupine.
Lantanoidi su kategorizirani u grupu hemijskih elemenata koji se označavaju kao rijetke zemlje. Njihova zastupljenost u građi Zemljine kore veća je od nego nekih mnogo poznatijih elemenata, kao što su antimon ili srebro. Ovi elementi ulaze u građu stabilnih spojeva, najčešće u trovalentnom obliku. Dobijaju se iz monacitnoga pijeska, u kojem se nalaze kao oksidi. Svojstva i lantanoida su veoma slična, što znatno otežava njihovo razdvajanje, koje se obično obavlja tek nakon višestruke frakcijske kristalizacije, ionskih izmjena ili ekstrakcije.[1][2][3][4][5]
Gschneider i Daane (1988), trend povećanja pripisuju tački topljenja serije, (lantan, (920 °C) – lutecij (1622 °C), do mjere hibridizacije u 6s, 5D i 4f orbitali. Vjeruje se da je hibridizacija najveća za cerij, koji ima najnižu tačku topljenja od svih (795 °C).[6] Lantanoidni metali su mehki, a tvrdoća im raste tokom pripadajuće serije.[7] Evropij se izdvaja, jer ima najnižu gustoću od 5,24 g/cm3 i najveći metalni radijus u seriji, sa 208,4 pm. Može se porediti sa barijem, koji ima metalni radijus od 222 pm. Vjeruje se da je metal sadrži Eu2+ ion sa samo dva elektrona u provodnom bendu. Iterbij stoga ima veliki metalni radijus, a za to je sugerirano slično objašnjenje.
Otpornosti lantanoidnih metala su relativno visoke, u rasponu od 29 do 134 μ-om • cm. Ove vrijednosti mogu se odnositi na dobar provodnik kao što je aluminij, koji ima otpornost od 2,655 μ-om • cm. Sa izuzetkom La, Yb, i Lu (koji nemaju nesparenih F elektrona), lantanoidi su snažno paramagnetni, a to se odražava u njihovoj magnetnoj podložnosti. Gadolinij postaje feromagnetičan na temperaturama ispod 16 °C (Curie tačka). Drugi teži lantaniod, kao što su i mo -terbij, disprozij, holmij, erbij, tulij i iterbij - postaju feromagnetičnii na znatno nižim temperaturama.[8]
| Hemijski element | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu |
| Atomski broj | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 |
| Slika |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  | |
| Gustoća (g/cm3) | 6,162 | 6,770 | 6,77 | 7,01 | 7,26 | 7,52 | 5,244 | 7,90 | 8,23 | 8,540 | 8,79 | 9,066 | 9,32 | 6,90 | 9,841 |
| Tačka topljenja (°C) | 920 | 795 | 935 | 1024 | 1042 | 1072 | 826 | 1312 | 1356 | 1407 | 1461 | 1529 | 1545 | 824 | 1652 |
| Tačka ključanja (°C) | 3464 | 3443 | 3520 | 3074 | 3000 | 1794 | 1529 | 3273 | 3230 | 2567 | 2720 | 2868 | 1950 | 1196 | 3402 |
| Atomska elektronska konfiguracija (plinska faza)* | 5d1 | 4f15d1 | 4f3 | 4f4 | 4f5 | 4f6 | 4f7 | 4f75d1 | 4f9 | 4f10 | 4f11 | 4f12 | 4f13 | 4f14 | 4f145d1 |
| Atomska elektronska konfiguracija (čvrsta faza)* | 5d1 | 4f15d1 | 4f25d1 | 4f35d1 | 4f45d1 | 4f55d1 | 4f7 | 4f75d1 | 4f85d1 | 4f95d1 | 4f105d1 | 4f115d1 | 4f125d1 | 4f14 | 4f145d1 |
| Metalna rešetka (RT) | dhcp | fcc | dhcp | dhcp | dhcp | ** | bcc | hcp | hcp | hcp | hcp | hcp | hcp | fcc | hcp |
| Metalni radijus (pm) | 162 | 181.8 | 182.4 | 181.4 | 183.4 | 180.4 | 208.4 | 180.4 | 177.3 | 178.1 | 176.2 | 176.1 | 175.9 | 193.3 | 173.8 |
| Otpornost (25 °C) /μ Om cm | 57–80 20 °C | 73 | 68 | 64 | 88 | 90 | 134 | 114 | 57 | 87 | 87 | 79 | 29 | 79 | |
| Magnetna podložnost χmol /10−6(cm3)•mol−1) |
+95.9 | +2500 (β) | +5530(α) | +5930 (α) | +1278(α) | +30900 | +185000 (350 K) | +170000 (α) | +98000 | +72900 | +48000 | +24700 | +67 (β) | +183 |
* Između inicijalnih Xe i finalnih 6s2 elektronskih ljuski
** Sm ima sličnu strukturu kao i drugi lantanoiidi ali ima neobičan ponavljanje sloja 9
- ↑ Atkins P., de Paula J. (2006). Physical chemistry, 8th Ed.. San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-8759-8.
- ↑ Whitten K.W., Gailey K. D., Davis R. E. (1992). General chemistry, 4th Ed.. Philadelphia: Saunders College Publishing. ISBN 0-03-072373-6.
- ↑ Petrucci R. H., Harwood W. S., Herring F. G. (2002). General Chemistry, 8th Ed.. New York: Prentice-Hall. ISBN 0-13-014329-4.
- ↑ Laidler K. J. (1978). Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings. Menlo Park. ISBN 0-8053-5680-0.
- ↑ Binder H. H. (1999). Lexikon der chemischen Elemente. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. ISBN 3-7776-0736-3.
- ↑ Krishnamurthy, Nagaiyar and Gupta, Chiranjib Kumar (2004) Extractive Metallurgy of Rare Earths, CRC Press, ISBN 0-415-33340-7
- ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. str. 1230–1242. ISBN 0080379419.
- ↑ Cullity B. D. and Graham, C. D. (2011) Introduction to Magnetic Materials, John Wiley & Sons, ISBN 9781118211496
