thumb|350px|Lantánidos en la tabla periódica de los elementos (rodeados por un borde negro).
Los lantanoides (nombre recomendado por la IUPAC) o lantánidos son un grupo de elementos que forman parte del periodo 6 de la tabla periódica de los elementos. Estos elementos son llamados «tierras raras» debido a que se encuentran en forma de óxidos, y también, junto con los actínidos, forman los «elementos de transición interna».
El nombre procede del elemento químico lantano, que suele incluirse dentro de este grupo, dando un total de 15 elementos, desde el de número atómico 57 (el lantano) al 71 (el lutecio).Lanthanide , Encyclopædia Britannica on-line Aunque se suela incluir en este grupo, el lantano no tiene electrones ocupando ningún orbital f, mientras que los catorce siguientes elementos tienen este orbital 4f parcial o totalmente lleno (véase configuración electrónica).
N.º atómico Nombre Símbolo 57 Lantano La 58 Cerio Ce 59 Praseodimio Pr 60 Neodimio Nd 61 Prometio Pm 62 Samario Sm 63 Europio Eu 64 Gadolinio Gd 65 Terbio Tb 66 Disprosio Dy 67 Holmio Ho 68 Erbio Er 69 Tulio Tm 70 Iterbio Yb 71 Lutecio Lu Estos elementos son químicamente bastante parecidos entre sí puesto que los electrones situados en orbitales f son poco importantes en los enlaces que forman, en comparación con los de p y d. También son bastante parecidos a los lantánidos los elementos itrio y escandio, debido a que tienen un radio similar y, al igual que los lantánidos, su estado de oxidación más importante es el +3. Éste es el estado de oxidación más importante de los lantánidos, pero también presentan el estado de oxidación +2 y +4.
La abundancia de estos elementos en la corteza terrestre es relativamente alta, en minerales como por ejemplo la monacita, en la cual se encuentran distintos lantánidos e itrio.
En la tabla periódica, estos elementos se suelen situar debajo del resto, junto con los actínidos, dando una tabla más compacta que si se colocaran entre los elementos del bloque s y los del bloque d, aunque en algunas tablas periódicas sí que se pueden ver situados entre estos bloques, dando una tabla mucho más ancha.
El radio de los lantánidos va disminuyendo conforme aumenta el número atómico; no son variaciones grandes, pero se van acumulando. Esto provoca que los elementos del bloque d de la segunda y tercera serie de transición presenten radios similares dentro de un grupo: deberían aumentar al bajar en un grupo, pero al haberse intercalado los lantánidos, este aumento en el radio por bajar dentro de un grupo se ve contrarrestado por la disminución del radio por la presencia de los lantánidos. Esto se conoce como contracción de los lantánidos.
Desde la publicación del Libro rojo (1985, p. 45), la IUPAC recomienda el uso de «lantanoide» en lugar de «lantánido». El sufijo -ido generalmente indica un ion negativo; sin embargo, debido al amplio uso actual, todavía se permite el término lantánido. Dado que lantanoide significa ‘similar al lantano’ (cf. humanoide, androide), se ha argumentado por razones semánticas que el lantano no puede ser lógicamente un lantánido, pero la IUPAC reconoce su inclusión en función del uso común.
Etimología El término "lantánido" fue introducido por Victor Goldschmidt en 1925.Skrifter Norske Vidensk-Akad. (Mat.- nat. Kl.) V':6 A pesar de su abundancia, se interpreta que el término técnico "lantánidos" refleja un sentido de elusividad por parte de estos elementos, ya que proviene del griego λανθανειν (lanthanein), "yacer oculto"."lantánido". OED2 1.14 en CD-Rom. OUP, 1994. miniaturadeimagen|Cerio ultrapuro en argón Más que referirse a su abundancia natural, la palabra refleja su propiedad de "esconderse" unos detrás de otros en los minerales. El término deriva de lantano, descubierto por primera vez en 1838, en aquel momento un supuesto nuevo elemento de tierras raras "oculto" o "desapercibido" en un mineral de cerio,"lantano". OED2 v. 1.14 en CD-Rom. OUP, 1994. y es una ironía que el lantano se identificara más tarde como el primero de toda una serie de elementos químicamente similares y diera su nombre a toda la serie.
Junto con los dos elementos que encabezan el grupo 3, escandio e itrio, el nombre trivial "tierras raras" se utiliza a veces para describir todos los lantánidos; también se ve ocasionalmente una definición de tierras raras que incluye los elementos del grupo 3, lantánidos y actínidos, y raramente Sc + Y + lantánidos + torio. El "tierra" del nombre "tierras raras" surge de los minerales de los que se aislaron, que eran minerales poco comunes de tipo óxido. Sin embargo, estos elementos no son ni raros en abundancia ni "tierras" (un término obsoleto para óxidos fuertemente básicos e insolubles en agua de metales electropositivos incapaces de ser fundidos en metal utilizando la tecnología de finales del ). El grupo 2 se conoce como elementos alcalinotérreos por la misma razón.
Lo de "raras" en el nombre de "tierras raras" tiene mucho más que ver con la dificultad de separar cada uno de los elementos lantánidos individuales que con la escasez de cualquiera de ellos. El elemento 66, disprosio, recibió un nombre similar del griego "dysprositos", que significa "difícil de conseguir"; el propio lantano debe su nombre a una palabra que significa "oculto". Los elementos 57 (La) a 71 (Lu) son muy similares químicamente entre sí y con frecuencia se encuentran juntos en la naturaleza, a menudo en cualquier lugar de tres a todos los 15 de los lantánidos (junto con itrio como un 16) se producen en minerales como samarskita, monacita y muchos otros que también pueden contener los otros dos elementos del grupo 3, así como torio y ocasionalmente otros actínidos también."Los Elementos", Theodore Gray, Black-Dog & Leventhal, Chicago 2007: "Lanthanum" and "Cerium" entries Ch 57 & 58, pp 134-7 La mayoría de las tierras raras se descubrieron en la misma mina de Ytterby, Suecia y cuatro de ellas llevan el nombre (itrio, iterbio, erbio, terbio) del pueblo y una quinta (holmio) de Estocolmo; el escandio recibe su nombre de Escandinavia, el tulio del antiguo nombre Thule, y el elemento inmediatamente posterior del grupo 4 (número 72) hafnio recibe su nombre del nombre latino de la ciudad de Copenhague.
La samarskita (mineral del que procede el nombre del elemento samario) y otros minerales similares en particular también tienen estos elementos en asociación con los metales cercanos tántalo, niobio, hafnio, circonio, vanadio y titanio, del grupo 4 y grupo 5 a menudo en estados de oxidación similares. La monacita es un fosfato de numerosos metales del grupo 3 + lantánidos + actínidos y se extrae especialmente por su contenido en torio y tierras raras específicas, sobre todo lantano, itrio y cerio. El cerio y el lantano, así como otros miembros de la serie de las tierras raras, se producen a menudo como un metal llamado metal de Misch que contiene una mezcla variable de estos elementos con predominio del cerio y el lantano; tiene usos directos como pedernales para encendedores y otras fuentes de chispa que no requieren una purificación extensa de uno de estos metales.
También hay minerales portadores de tierras raras basados en elementos del grupo 2 como la itrocalcita, itrocerita, itrofluorita que varían en contenido de itrio, cerio y lantano en un particular así como cantidades variables de los otros.Rocks & Minerals, A Guide To Field Identification, Sorrell, St Martin's Press 1972, 1995, pp 118 (Halides), 228 (Carbonates) Otros minerales de lantánidos/tierras raras incluyen bastnasita, florencita, chernovite, perovskita, xenotima, cerita, gadolinita, lantanita, fergusonita, policrasa, blomstrandina, håleniusita, miserita, loparita, lepersonnita, euxenita, todas ellas con un rango de concentración relativa de elementos y pueden tener el símbolo de uno predominante como la monacita-ce; los elementos del grupo 3 no se presentan como minerales de elemento nativo al modo del oro, la plata, el tantalio y muchos otros en la Tierra, pero pueden hacerlo en el suelo lunar. También se conoce la existencia de cerio, lantano y, presumiblemente, otros haluros de lantánido/grupo 3, feldespatos y granates muy raros.Minearls of the World, Johnsen, 2000
Todo ello es el resultado del orden en que se llenan las envolturas de electrones de estos elementos: la más externa tiene la misma configuración para todos ellos, y una envoltura más profunda se llena progresivamente de electrones a medida que el número atómico aumenta de 57 hacia 71. Durante muchos años, las mezclas de más de una tierra rara se consideraron elementos únicos, como el neodimio y el praseodimio, que se consideraban el elemento único didimio, y así sucesivamente."The Elements", Theodore Gray, Black Dog & Leventhal, Chicago 2007: "Neodimio" y "Praseodimio" entradas Cap 59 y 60, pp 138-43 En los métodos de purificación por disolventes e intercambio iónico de estos elementos se utilizan diferencias muy pequeñas de solubilidad que requieren una gran cantidad de repeticiones para obtener un metal purificado. Los metales refinados y sus compuestos presentan diferencias sutiles y marcadas entre sí en cuanto a propiedades electrónicas, eléctricas, ópticas y magnéticas que explican sus numerosos nichos de uso.
A modo de ejemplos del significado del término por las consideraciones anteriores y no por su escasez, el cerio es el 26.º elemento más abundante en la corteza terrestre y más abundante que el cobre, el neodimio es más abundante que el oro; el tulio (el segundo lantánido natural menos común) es más abundante que el yodo, que a su vez es lo suficientemente común como para que la biología haya desarrollado usos críticos del mismo, e incluso el único elemento radiactivo de la serie, el prometio, es más común que los dos elementos naturales más raros, el francio y el astato, juntos.
Propiedades físicas de los lantánidos
Elemento químicoLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu Número atómico575859606162636465666768697071Imagen 50px50px50px50px 50px50px50px50px50px50px50px50px50px50pxDensidad (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 9.841Punto de fusión (°C)920 795 935 1024 1042 1072 826 1312 1356 1407 1461 1529 1545 824 1652Punto de ebullición (°C)3464 3443 3520 3074 3000 1794 1529 3273 3230 2567 2720 2868 1950 1196 3402 Configuración de electrones(en fase gaseosa)*5d14f15d14f3 4f4 4f54f6 4f7 4f75d14f94f10 4f114f124f134f144f145d1Entramado metálico (Metal lattice) (RT)dhcp fcc dhcp dhcp dhcp ** bcc hcp hcp hcp hcphcp hcp fcc hcpRadio metálico (pm) 162 181.8 182.4 181.4 183.4 180.4 208.4 180.4 177.3 178.1 176.2 176.1 175.9 193.3 173.8Resistividad a 25 °C (μΩ·cm) 57–8020 °C 73 68 64 88 90 134 114 57 87 87 79 29 79Susceptibilidad magnéticaχmol /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 * Entre el Xenón inicial y la capa electrónica final 6s2 ** El Sm tiene una estructura compacta, como la mayoría de los lantánidos, pero presenta una inusual repetición de la capa 9