Атомскиброј Хемијскиелемент Хемијскисимбол 57 Лантан -{La}- 58 Цер -{Ce}- 59 Празеодимијум -{Pr}- 60 Неодимијум -{Nd}- 61 Прометијум -{Pm}- 62 Самаријум -{Sm}- 63 Еуропијум -{Eu}- 64 Гадолинијум -{Gd}- 65 Тербијум -{Tb}- 66 Диспрозијум -{Dy}- 67 Холмијум -{Ho}- 68 Ербијум -{Er}- 69 Тулијум -{Tm}- 70 Итербијум -{Yb}- 71 Лутецијум -{Lu}-
Лантаноиди су групаThe current IUPAC recommendation is that the name lanthanoid be used rather than lanthanide, as the suffix "-ide" is preferred for negative ions, whereas the suffix "-oid" indicates similarity to one of the members of the containing family of elements. However, lanthanide is still favored in most (~90%) scientific articles and is currently adopted on Wikipedia. In the older literature, the name "lanthanon" was often used. од 15 елемената од лантана до лутецијума с атомским бројевима од 57 до 71 у периодном систему.., Encyclopædia Britannica on-line Сви се налазе у F-блоку осим лутецијума. Постоје аранжмани који искључују или лантан или лутецијум из групе. Име су добили по лантану. Узрок њихове сличности са лантаном налази се у електронској структури - валентни 4f електрони имају енергију сличну 5d електронима. Код већине лантаноида најстабилнија су једињења у којима су тровалентни јони, која су у воденом раствору безбојна. Лантан и лантаноиди су реактивни елементи, иако се убрајају у групу унутрашњих прелазних метала, показују доста сличности са земно-алкалним металима. Повећањем атомске тежине, полупречник лантаноида се смањује, те електронегативност благо расте, и благо опадају њихове базне особине. Лантаноиди се деле на лаке (церијумове) лантаноиде, који обухватају све елементе до европијума, и тешке (итријумове) лантаноиде којима припадају остали лантаноиди. Двојни сулфати тешких лантаноида и алкалних метала су раствориви у води, а лаки нису. Лантаноиди се називају и „ретке земље” - иако се у природи налазе у знатнијим количинама, њихова налазишта су ретка.
Неформални хемијски симбол -{Ln}- се користи у општим дискусијама о хемији лантаноида као ознака за било који лантаноид. Сви лантаноиди осим једног елемента су елементи -{f}--блока, што одговара попуњавању 4f електронске љуске; у зависности од извора, лантан или лутецијум сматрају се елементом -{d}--блока, али су укључени због хемијске сличности са осталих 14.F Block Elements, Oxidation States, Lanthanides and Actinides . Chemistry.tutorvista.com. Retrieved on 2017-12-14. Сви лантаноидни елементи формирају тровалентне катјоне, -{Ln}-3+, чија хемија је у великој мери одређена јонским радијусом, који се постојано смањује од лантана до лутецијума.
Лантан и лутецијум су означени као елементи групе 3, јер имају један валентни електрон у 5-{d}- љусци. Међутим, оба елемента су често укључена у расправе о хемији елемената лантаноида. Лантан се чешће изоставља од та два елемента, јер је његово постављање као елемената групе 3 нешто чешће у текстовима и из семантичких разлога: пошто „лантаноид” значи „попут лантана”, и стога се тврди да лантан не може логично бити лантаноид, мада -{IUPAC}- потврђује његово укључивање на бази заједничке употребе.
У презентацијама периодног система, лантаноиди и актиноиди се обично приказују као два додатна реда испод главног дела табеле, са два држача места или на неки други начин одабраним једним елементом сваке серије (било лантаном и актинијумом, или лутецијумом и лоренцијумом) приказаним у једној ћелији главне табеле, између баријума и хафнијума, и радијума и радерфордијума. Ова конвенција у потпуности је ствар естетике и практичности обликовања; ретко коришћена периодична табела са широким форматом уноси низ лантанида и актинида на њихова одговарајућа места, као делове шестог и седмог реда (периоде) табеле.
Међународна унија за чисту и примењену хемију у својој „Црвеној књизи” из 1985. године (стр. 45), препоручује да се употребљава „лантаноид”, а не „лантанид”. Завршетак „-ид” обично означава негативни јон. Међутим, због широке постојеће употребе, „лантанид” је и даље дозвољен.
Опште особине лантаноида
У образовању хемијске везе код лантаноида електрони из 4f-поднивоа мало учествују, чиме се објашњава њихова знатна међусобна сличност. Већина лантаноида јавља се заједно у природи, и веома се тешко одвајају један од другог. Откриће лантаноидних елемената је једна од најинтригантнијих прича у хемији. Та прича обухвата епизоде у којима се за један елемент мислило да је други, два елемента су идентификована као један, неки елементи су погрешно идентификовани, и тако даље. До 1907, међутим, конфузија нестала, и сви лантаниди (осим Прометијума) су били идентификовани. Најважнији извор лантаноида је монацит, налази се у Бразилу, Индији, Аустралији, Јужној Африци, и Сједињеним Државама. Састав монацита варира у зависности од његове локације, али генерално садржи око 50% лантаноидних једињења. Због сличности њихове структуре и њихових заједничке појаве, лантаноиди могу бити одвојени једни од других и пречишћени само уз знатни напор. Сходно томе, комерцијална производња лантанида има тенденцију да буде скупа. Као и већина метала, лантаниди су светло сребрног изгледа. Пет елемената(лантан, церијум, празеодијум, неодијум и еуропијум), су врло реактивни. Кадасу изложени ваздуху, они реагују са кисеоником и формирају слој оксида који се таложи на површини. Остали лантаноиди нису тако реактивни, а неки (Гадолинијум и Лутецијум), задржавају свој сребрно металик изглед дуго времена. Када се контаминирају неметалима, као што су кисеоник и азот, лантаноиди постану крте. Они такође проузрокују корозију лакше контаминације са другим металима, као што су калцијум. Њихов тачка топљења се креће од око 819 °C (1.506 °C), за итербијум око 1.663 °C (3.025 °C) за Лутецијум. Лантаноиди граде легуре са многим другим металима, и ове легуре испољавају широк спектар физичких својстава. Лантаноиди реагују споро са хладном водом, а брже са топлом водом и формирају водоников гас. Они су такође облик једињења са многим неметала, као што су водоник, флуор, фосфор, сумпор, хлор и др.
Физичке особине елемената
Хемијски елемент-{La}--{Ce}--{Pr}--{Nd}--{Pm}--{Sm}--{Eu}--{Gd}--{Tb}--{Dy}--{Ho}--{Er}--{Tm}--{Yb}--{Lu}- Атомски број575859606162636465666768697071Image 50px50px50px50px 50px50px50px50px50px50px50px50px50px50pxГустина (-{g/cm}-3)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 9,841Тачка топљења (°-{C}-)920 795 935 1024 1042 1072 826 1312 1356 1407 1461 1529 1545 824 1652Тачка кључања (°-{C}-)3464 3443 3520 3074 3000 1794 1529 3273 3230 2567 2720 2868 1950 1196 3402 Атомска електронска конфигурација(гасна фаза)*5-{d}-14-{f}-15-{d}-14-{f}-3 4-{f}-4 4-{f}-54-{f}-6 4-{f}-7 4-{f}-75-{d}-14-{f}-94-{f}-10 4-{f}-114-{f}-124-{f}-134-{f}-144-{f}-145-{d}-1Метална решетка (-{RT}-) -{dhcp}- -{fcc}- -{dhcp}- -{dhcp}- -{dhcp}- ** -{bcc}- -{hcp}- -{hcp}- -{hcp}- -{hcp}- -{hcp}- -{hcp}- -{fcc}- -{hcp}-Метални радијус (-{pm}-) 162 181,8 182,4 181,4 183,4 180,4 208,4 180,4 177,3 178,1 176,2 176,1 175,9 193,3 173,8Отпорност на 25°-{C (μΩ·cm)}- 57–8020 °-{C}- 73 68 64 88 90 134 114 57 87 87 79 29 79Магнетна сусцептибилностχ-{mol}- /10−6(-{cm}-3·-{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 * Између иницијалне -{Xe}- и финалне -{6s}-2 електронске љуске ** -{Sm}- има тесно паковану структура попут осталих лантаноида, али има необично деветослојно понављање
Овај тренд тачке топљења која се повећава у серији, (лантан (920 °-{C}-) - лутецијум (1622 °-{C}-)) приписује се степену хибридизације орбитала -{6s, 5d}- и 4-{f}-.Gschneider and Daane (1988) Сматра се да је хибридизација највиша за церијум, који има најнижу тачку топљења од свих, 795 °-{C}-. Лантаноидни метали су мекани; њихова тврдоћа се повећава низ серију. Европијум се издваја по томе што има најнижу густину у серији од 5,24 -{g/cm}-3 и највећи метални радијус у низу у 208,4 -{pm}-. То је упоредиво са баријумом, који има метални радијус 222 pm. Верује се да метал садржи већи -{Eu}-2+ јон и да у проводном опсегу постоје само два електрона. Итербијум такође има велики метални радијус, а слично објашњење је предложено. Отпорност метала лантаноида је релативно велика, креће се од 29 до 134 -{μΩ·cm}-. Ове вредности се могу упоредити са добрим проводником, као што је алуминијум, који има отпорност 2,655 -{μΩ·cm}-. С изузетком -{La}-, -{Yb}- и -{Lu}- (који немају неупарене -{f}--електроне), лантаноиди су снажно парамагнетни, што се одражава на њихову магнетну сусцептибилност. Гадолинијум постаје феромагнетан испод 16 °-{C}- (Киријева тачка). Други тежи лантаниди - тербијум, диспрозијум, холмијум, ербијум, тулијум и итербијум - постају феромагнетни на много нижим температурама.
Једињења лантаноида
Најпознатија лантаноидна легура - Ауер метал, је мешавина церијума и гвожђа која производи искру приликом ударца. Дуго је коришћена као кремен за цигаретне и гас упаљаче. Ауер метал је један у низу мешовитих лантаноидних легура познат као монацит метал. Монацит метали се састоје од различите количине лантаноидних метала, углавном церијум и мање количине других, као што су лантан, неодијуми, празеодијум. Они се користе да пренесу снагу, тврдоћу и инертност структуралним материјала. Они су такође коришћени за уклањање кисеоника и сумпорних нечистоћа из различитих индустријских система. У последњих неколико година, јефтиније методе су развијене за производњу лантаноидних легура. Као резултат тога, они су сада применљиви у различитим сферама. Једна таква примена је у својству катализатора, супстанци које убрзавају хемијске реакције. У индустрији прераде, на пример, лантаноиди се користе као катализатори у конверзији сирове нафте у бензин, керозин, дизел, лож уље и друге производе. Лантаноиди се такође користе као фосфором тј. као боја за телевизорске екране. Керамичка индустрија користи лантаноидне оксиде приликом бојења керамике и стакла. Лантаноиди такође имају различите нуклеарне апликације. Зато што апсорбују неутроне, који се користе као део шипке за регулисање нуклеарних реактора. Такође се користе као заштитни материјал и као структурна компонента у реакторима. Неки лантаноиди имају магнетна својства. На пример, кобалт и магнетит су веома јаки стални магнети.
Референце
Литература
ФС Памук & Г Вилкинсон, Напредна Неорганска хемија, 5-о издање Вилеи, Њујорк, 1988 Цх. 20, 21 20, 21
Неорганска хемија, Oxford: Oxford University Press, 1966 вол. 2, Цх. 2, Цх. 21, 22 21, 22, Т. Имамото, Лантаноиди у органској синтези, -{Academic Press}-, Лондон,1994 делова Цх. 4, 5, 6 4, 5, 6
Спољашње везе
-{Lanthanide Sparkle Model, used in the computational chemistry of lanthanide complexes}- -{USGS Rare Earths Statistics and Information}- -{Ana de Bettencourt-Dias: Chemistry of the lanthanides and lanthanide-containing materials}-
*