Γεγονότα για λανθανίδες (λανθανοειδή)
Οιλανθανίδες είναι μια σειρά από στοιχεία του περιοδικού πίνακα που περιλαμβάνει στοιχεία 57 έως 71 (λανθάνιο έως λουτέτιο). Οι χημικοί αναφέρονται σε αυτά τα 15 στοιχεία χρησιμοποιώντας το σύμβολο Ln . Ονομάζονται "λανθανίδες" επειδή έχουν κοινές ιδιότητες με το λανθάνιο.
Ακολουθεί μια λίστα με τις λανθανίδες, μια ματιά στις κοινές τους ιδιότητες, τις χρήσεις τους και άλλα στοιχεία.
Τοποθεσία λανθανίδης
Οι λανθανίδες βρίσκονται στην επάνω σειρά των δύο σειρών στοιχείων που βρίσκονται κάτω από το κύριο σώμα του περιοδικού πίνακα. Η τοποθέτηση των λανθανιδών και των ακτινιδών (η σειρά κάτω από τις λανθανίδες) κάτω από τα άλλα στοιχεία είναι απλώς θέμα αισθητικής. Οι λανθανίδες ανήκουν στην περίοδο 6, όπως το καίσιο, το βάριο και το άφνιο. Ουσιαστικά αποτελούν μια ειδική κατηγορία μετάλλων μετάπτωσης, που ανήκουν στην ομάδα 3.
Κατάλογος των Λανθανίδων
Η σειρά λανθανιδών περιλαμβάνει τα ακόλουθα 15 στοιχεία:
| Ατομικός αριθμός | Σύμβολο | Όνομα | Ατομική μάζα |
| 57 | La | Λανθάνιο | 138,91 |
| 58 | Ε | Cerium | 140.12 |
| 59 | Pr | Πρασεοδύμιο | 140,91 |
| 60 | Δ | Νεοδύμιο | 144,24 |
| 61 | ΜΜ | Προμέθιο | [145] |
| 62 | Sm | Σαμάριο | 150,36 |
| 63 | Ευ | Ευρώπιο | 151,96 |
| 64 | Gd | Γαδολίνιο | 157,25 |
| 65 | Tb | Τέρβιο | 158,93 |
| 66 | Dy | Δυσπρόσιο | 162,50 |
| 67 | Ho | Χόλμιο | 164,93 |
| 68 | Ε | Έρβιο | 167,26 |
| 69 | Tm | Θούλιο | 168,93 |
| 70 | Yb | Υτέρβιο | 173.05 |
| 71 | Λου | Λουτέτιο | 174,97 |
Ιδιότητες των Λανθανίδων
Οι λανθανίδες έχουν πολλές κοινές ιδιότητες:
- Οι λανθανίδες (και οι ακτινίδες) είναι στοιχεία f-block ή εσωτερικά μέταλλα μετάπτωσης. Αυτό σημαίνει ότι τα άτομα αυτών των στοιχείων έχουν ένα από τα περισσότερα ηλεκτρόνια σε ένα εσωτερικό f-τροχιακό. Ορισμένες πηγές θεωρούν ότι το λανθάνιο είναι στοιχείο d-block, ενώ άλλες το περιλαμβάνουν ως στοιχείο f-block επειδή ξεκινά τη σειρά (παρόλο που το f-τροχιακό του είναι κενό).
- Όλα τα στοιχεία λανθανίδης είναι ασημί, δραστικά στερεά μέταλλα που αμαυρώνουν στον αέρα.
- Τα μέταλλα είναι σχετικά μαλακά, με τη σκληρότητα να αυξάνεται με τον ατομικό αριθμό.
- Οι λανθανίδες έχουν υψηλά σημεία τήξης και βρασμού.
- Οι λανθανίδες εμφανίζουν πολλαπλές καταστάσεις οξείδωσης. Η κατάσταση +3 είναι η πιο σταθερή, αλλά οι καταστάσεις οξείδωσης +2 και +4 είναι επίσης κοινές.
- Κινούμενοι από αριστερά προς τα δεξιά κατά μήκος του πίνακα (αυξάνοντας τον ατομικό αριθμό), το ράδιο των διαδοχικών ιόντων λανθανίδης 3+ μειώνεται αντί να αυξάνεται. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «σύσπαση λανθανιδών».
- Τα στοιχεία αντιδρούν με το νερό, απελευθερώνοντας αέριο υδρογόνο. Η αντίδραση προχωρά πιο γρήγορα σε υψηλότερη θερμοκρασία.
- Η αντίδραση λανθανιδών με Η (αραιό οξύ) για την απελευθέρωση H2 . Αυτή η αντίδραση εξελίσσεται γρήγορα σε θερμοκρασία δωματίου.
- Τα στοιχεία αντιδρούν εξώθερμα με το αέριο υδρογόνο.
- Οι λανθανίδες είναι ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες.
- Πολλές λανθανίδες καίγονται στον αέρα.
- Οι περισσότερες ενώσεις λανθανιδών είναι ιοντικές και παραμαγνητικές.
- Πολλές ενώσεις λανθανιδών φθορίζουν κάτω από το υπεριώδες φως.
- Όπως τα μέταλλα μετάπτωσης, οι λανθανίδες σχηματίζουν έγχρωμα σύμπλοκα. Ωστόσο, τα χρώματα τείνουν να είναι απαλά ή παστέλ, λόγω του αδύναμου απαγορευμένου f x f οπτικές μεταβάσεις.
- Οι λανθανίδες έχουν υψηλούς αριθμούς συντονισμού. Είναι μεγαλύτεροι από 6, συνήθως 8 ή 9, αλλά μπορεί να φτάσουν το 12. Οι αριθμοί συντονισμού μειώνονται κινούμενοι σε όλη τη σειρά.
Χρήσεις λανθανίδης
Οι λανθανίδες δεν είναι ιδιαίτερα σπάνια στοιχεία (παρόλο που είναι σπάνιες γαίες), αλλά είναι δύσκολο να διαχωριστούν το ένα από το άλλο από τα μεταλλεύματά τους. Χρησιμοποιούνται σε σχετικά μικρές ποσότητες σε σύγκριση με άλλα στοιχεία, αλλά έχουν πολλές χρήσεις. Οι περισσότερες ενώσεις λανθανιδών χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γυαλιού και καταλυτών. Χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μαγνητών, υπεραγωγών, φωσφόρων, λέιζερ και φωταυγών υλικών. Τα οξείδια του λανθανιδίου σχηματίζουν κράματα υψηλής θερμοκρασίας όταν συνδυάζονται με βολφράμιο και άλλα μέταλλα. Η προσθήκη <1% Mischmetall (50% Ce, 25% La, 25% άλλων ελαφρών λανθανιδών) ή λανθανιδικών πυριτιδίων βελτιώνει την αντοχή και την εργασιμότητα του χάλυβα χαμηλού κράματος. Στις βιοεπιστήμες, τα σύμπλοκα λανθανιδών είναι σημαντικά φθοροφόρα και μπορεί να δρουν ως αντικαρκινικοί παράγοντες. Οι λανθανίδες δεν έχουν κανένα γνωστό βιολογικό ρόλο στον άνθρωπο. Τα μη ραδιενεργά στοιχεία παρουσιάζουν χαμηλή τοξικότητα.
Πηγές
Κάθε ορυκτό λανθανιδίου περιέχει δυνητικά όλα τα στοιχεία της σειράς. Τα τρία κύρια μεταλλεύματα είναι ο μοναζίτης, ο ξενοτίμης και ο ευξενίτης. Ο μοναζίτης είναι πλούσιος σε ελαφρύτερες λανθανίδες. Το Xenotime είναι πλούσιο σε βαρύτερες λανθανίδες. Ο ευξενίτης περιέχει ένα αρκετά ομοιόμορφο μείγμα λανθανιδών.
Lanthanide vs Lanthanoid
Το IUPAC στην πραγματικότητα προτιμά το όνομα "λανθανοειδές" από το "λανθανίδιο" επειδή το επίθημα -ide υποδηλώνει ένα αρνητικό ιόν. Το επίθημα -oid είναι συνεπές με την ονομασία μιας άλλης ομάδας στοιχείων - των μεταλλοειδών. Ωστόσο, οι επιστήμονες και τα άρθρα με κριτές εξακολουθούν να χρησιμοποιούν τους όρους "λανθανίδες" ή "σειρά λανθανιδών".
Λανθανίδης εναντίον Σπάνιων Γαιών
Μερικές φορές οι λανθανίδες ονομάζονται στοιχεία σπάνιων γαιών ή απλά «σπάνιες γαίες». Ενώ τα στοιχεία σπάνιων γαιών περιλαμβάνουν όλες τις λανθανίδες, περιλαμβάνουν επίσης σκάνδιο και ύττριο.
Αναφορές
- Atwood, David A. (επιμ.) (2013). Τα στοιχεία της σπάνιας γης:Βασικές αρχές και εφαρμογές . John Wiley &Sons. ISBN 9781118632635.
- Gray, Theodore (2009). Τα στοιχεία:Μια οπτική εξερεύνηση κάθε γνωστού ατόμου στο σύμπαν . Νέα Υόρκη:Black Dog &Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2.
- Holden, Norman E.; Coplen, Tyler (2004). «Ο Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων». Chemistry International . IUPAC. 26 (1):8. doi:10.1515/ci.2004.26.1.8
- Krishnamurthy, Nagaiyar and Gupta, Chiranjib Kumar (2004). Εξαγωγική μεταλλουργία σπάνιων γαιών . Τύπος CRC. ISBN 0-415-33340-7
- McGill, Ian (2005) "Rare Earth Elements" στο Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a22_607
