Lantanoidi

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
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 ilantanoida suveoma slična, što znatno otežava njihovo razdvajanje, koje se obično obavlja tek nakon višestruke frakcijske kristalizacije, ionskih izmjena ili ekstrakcije.[1][2][3][4][5]

Fizička svojstva elemenata[uredi - уреди | uredi izvor]

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 Lanthanum-2.jpg Cerium2.jpg Praseodymium.jpg Neodymium2.jpg Samarium-2.jpg Europium.jpg Gadolinium-4.jpg Terbium-2.jpg Dy chips.jpg Holmium2.jpg Erbium-crop.jpg Thulium sublimed dendritic and 1cm3 cube.jpg Ytterbium-3.jpg Lutetium sublimed dendritic and 1cm3 cube.jpg
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

Eksterni linkovi[uredi - уреди | uredi izvor]

  1. Atkins P., de Paula J. (2006). Physical chemistry, 8th Ed.. San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-8759-8. 
  2. Whitten K.W., Gailey K. D., Davis R. E. (1992). General chemistry, 4th Ed.. Philadelphia: Saunders College Publishing. ISBN 0-03-072373-6. 
  3. Petrucci R. H., Harwood W. S., Herring F. G. (2002). General Chemistry, 8th Ed.. New York: Prentice-Hall. ISBN 0-13-014329-4. 
  4. Laidler K. J. (1978). Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings. Menlo Park. ISBN 0-8053-5680-0. 
  5. Binder H. H. (1999). Lexikon der chemischen Elemente. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. ISBN 3-7776-0736-3. 
  6. Krishnamurthy, Nagaiyar and Gupta, Chiranjib Kumar (2004) Extractive Metallurgy of Rare Earths, CRC Press, ISBN 0-415-33340-7
  7. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. str. 1230–1242. ISBN 0080379419. 
  8. Cullity B. D. and Graham, C. D. (2011) Introduction to Magnetic Materials, John Wiley & Sons, ISBN 9781118211496