ЛАНТАНОЇДИ
Лантаноїди
Лантаноїди, або лантаніди (від назви лантану й грец. εἶδος — вигляд), — родина хімічних елементів з порядковими номерами 57–71, від лантану до лютецію, близьких за хімічними властивостями; разом зі скандієм та ітрієм утворюють рідкісноземельні елементи.
Коротко
- IUPAC відносить до лантаноїдів 15 елементів, від La до Lu; у старих довідниках лантан часто не включали й говорили про 14 елементів.
- Атоми різняться кількістю електронів на внутрішній 4f-оболонці, тому хімічно елементи дуже подібні.
- Через лантаноїдне стиснення радіус іона зменшується від лантану до лютецію.
- Головні руди — монацит і бастнезит; в Україні промислові концентрації виявлено на Українському щиті, але видобутку немає.
Перші «рідкісні землі» відкрили наприкінці XVIII — на початку XIX століття: 1794 року ітрієву, 1803-го — церієву. Згодом з’ясувалося, що за кожною такою «землею» ховається кілька дуже подібних елементів, які хіміки довго розділяли кропіткими повторними операціями. Так склалася родина лантаноїдів.
Склад і будова
Лантаноїди займають у періодичній системі місця з номерами 57–71. Міжнародний союз теоретичної та прикладної хімії (IUPAC) включає до родини 15 елементів, від лантану до лютецію, і рекомендує саме назву «лантаноїди». У старих довідниках лантан часто виносили окремо, і тоді родина налічувала 14 елементів, від церію до лютецію.
Зовнішні електронні оболонки атомів однакові, а відрізняються вони кількістю електронів на внутрішній 4f-оболонці — від нуля в лантану до чотирнадцяти. Тому хімічно лантаноїди надзвичайно схожі. З ростом порядкового номера радіус іона Ln³⁺ зменшується від 103 пм у лантану до 86 пм у лютецію; це явище називають лантаноїдним стисненням.
Властивості
Лантаноїди — сріблясто-білі метали (празеодим і неодим злегка жовтуваті), що тьмяніють у вологому повітрі. Вони хімічно активні: взаємодіють з водою з виділенням водню, з більшістю неметалів, утворюють сплави з багатьма металами. Активність зменшується з ростом номера: церій на повітрі горить легше за магній, а гадоліній місяцями лишається стійким.
Цікаві й магнітні властивості. Більшість лантаноїдів сильно парамагнітні, а гадоліній стає феромагнетиком нижче 16 °C. Диспрозій залежно від температури буває пара-, феро- й антиферомагнетиком. Типовий ступінь окиснення в сполуках +3.
У природі
За поширенням лантаноїди поділяють на дві групи:
| Група | Елементи | Типові мінерали |
|---|---|---|
| церієва (легкі) | Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu | монацит, бастнезит, церит |
| ітрієва (важкі) | Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu | ксенотим, гадолініт |
Відомо понад 250 мінералів з лантаноїдами. Найпоширеніші лантан, церій і неодим, найрідкісніші — тербій, тулій і лютецій. В Україні руди лантаноїдів не видобувають, хоча промислові концентрації виявлено в південно-східній і південно-західній частинах Українського щита.
Запитання
Які елементи належать до лантаноїдів?
Лантан, церій, празеодим, неодим, прометій, самарій, європій, гадоліній, тербій, диспрозій, гольмій, ербій, тулій, ітербій і лютецій. Перші чотирнадцять, до ітербію, заповнюють 4f-оболонку; лютецій часто розглядають і як перехідний метал.
Чому лантаноїди називають рідкісноземельними, якщо їх у земній корі немало?
Сумарний вміст лантаноїдів у земній корі близько 0,01 %, тобто порівнянний із вмістом міді. Проте вони розсіяні, рідко утворюють багаті родовища й дуже подібні між собою хімічно, тож їх важко розділити й отримати в чистому вигляді. Назва «рідкісні землі» пішла від перших відкритих оксидів — ітрієвої (1794) і церієвої (1803) «земель».
Де застосовують лантаноїди?
Близько 10 % економічної вартості лантаноїдів припадає на каталізатори. Їхні сполуки використовують як люмінофори, зокрема в рентгенівських детекторах; мішметал — сплав лантаноїдів — додають до рідкої сталі, щоб видалити кисень і сірку. Різноманіття застосувань пояснюють тонкими відмінностями електричних, оптичних і магнітних властивостей окремих елементів.
Див. також
- Актиній Усі ізотопи радіоактивні; найстабільніший — актиній-227 з періодом напіврозпаду близько 21,8 року.
- Актиноїди Усі актиноїди радіоактивні; у помітних кількостях у природі трапляються лише торій та уран.
- Апатит Основні різновиди: фторапатит, хлорапатит і гідроксилапатит — залежно від того, який аніон переважає.
- Розділ «Хімія» Хімічні елементи, органічна й неорганічна хімія, аналітичні методи, хіміки.
Джерела
Статтю написано редакцією словника за наведеними джерелами; дати й факти звірено між ними. Якщо джерела розходяться, це сказано в тексті.
Поруч у словнику
- АБСОРБЕР Абсорбер — апарат, найчастіше вертикальна колона, у якому компоненти газової суміші поглинаються рідиною (абсорбентом) на межі поділу фаз; основне обладнання для процесу абсорбції в хімічній, нафтогазовій промисловості, металургії та очищенні газів.
- АҐРЕҐАТНІ СТАНИ РЕЧОВИНИ Агрегатні стани речовини — стани однієї й тієї самої речовини, що істотно різняться фізичними властивостями, характером теплового руху й упорядкованістю частинок; класично виділяють тверде тіло, рідину, газ і плазму.
- АКАБОРІ Акаборі Сіро (赤堀四郎; 20 жовтня 1900 — 3 листопада 1992) — японський хімік-органік і біохімік, дослідник амінокислот і білків, засновник і перший директор Інституту білка при Осакському університеті, член Японської академії наук та іноземний член Академії наук СРСР.
- АКРИЛОВА КИСЛОТА Акрилова кислота (пропенова, етиленкарбонова кислота; CH₂=CH–COOH) — найпростіша ненасичена карбонова кислота, безбарвна рідина з різким запахом, сировина для виробництва акрилатів і поліакрилових полімерів.