PROFILPELAJAR.COM

Rendszám	Név	Vegyjel
57	Lantán	La
58	Cérium	Ce
59	Prazeodímium	Pr
60	Neodímium	Nd
61	Prométium	Pm
62	Szamárium	Sm
63	Európium	Eu
64	Gadolínium	Gd
65	Terbium	Tb
66	Diszprózium	Dy
67	Holmium	Ho
68	Erbium	Er
69	Túlium	Tm
70	Itterbium	Yb
71	Lutécium	Lu

A periódusos rendszer 57–71. rendszámú elemeit, a lantántól a lutéciumig lantanoidáknak (vagy lantanidáknak) nevezzük. Az f-mező elemei (bár a lantánt vagy a lutéciumot szokás a d-mező elemeihez is sorolni) a 6. periódus elemei közé tartoznak. Bennük a beépülő új elektronok kívülről a 3. héjra, a 4f-alhéjra épülnek be. A lantanoidák közül a prométium radioaktív elem, a természetben nem fordul elő. A szkandiumot, az ittriumot és a lantanoidákat együtt ritkaföldfémeknek is szokás nevezni.

Az összes lantanoida egy képen (kivéve a radioaktív prométiumot)

Fizikai, kémiai tulajdonságaik

A lantanoidák fizikai és kémiai tulajdonságai nagyon hasonlók egymáshoz. Ennek az az oka, hogy a külső két héjuk elektronszerkezete megegyezik. Ahogy nő a rendszámuk, az atommag vonzó hatása egyre erősebb a külső elektronokra, az f-elektronok ezt csak rosszul árnyékolják. A rendszámuk növekedésével azonos, háromszorosan pozitív töltésű ionjaik mérete egyre csökken (lantanoidakontrakció^[1]), emiatt fizikai és kémiai tulajdonságaik egy irányban, aperiodikusan változnak. Ha ionokat képeznek, általában külső, 5d¹6s² elektronjaikat adják le, vegyületeikben oxidációs számuk általában +3. A cérium +4, az európium +2 oxidációs számú is lehet.

Ezüstfehér, lágy fémek, keménységük a rendszámmal növekszik. Elektromos vezetőképességük a fémekhez képest viszonylag kicsi. Olvadáspontjuk, forráspontjuk magas, olvadáspontjuk a rendszámmal növekszik (Ce: 799 °C → Lu: 1627 °C), két kivételtől, az európiumtól (822 °C) és az itterbiumtól (824 °C) eltekintve. Ennek a két lantanoidának a kristályszerkezete is eltér a többi lantanoidáétól: nem hexagonális, hanem tér-, illetve lapcentrált köbös rácsot alkotnak. Elektropozitív fémek, elektronegativitásuk kisebb, mint az átmenetifémeké (1,1–1,2). Viszonylag alacsony első ionizációs energiájuk is (körülbelül 520–600 kJ/mol). Tulajdonságaik nagyon hasonlítanak a periódusos rendszer III/B oszlopának elemeihez (szkandium, ittrium). Savakban jól, lúgokban nem oldódnak. Levegőn meggyújtva elégnek. Komplex vegyületeikben akár 8-9 is lehet a lantanoida koordinációs száma. A lantanoidák sói közül a halogenidek és a nitrátok vízben jól oldódnak.

A lantanoida-ionok színe vizes oldatban

Oxidációs szám	57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
+2						Sm²⁺ vérvörös	Eu²⁺ színtelen						Tm²⁺ ibolyásvörös	Yb²⁺ sárgászöld
+3	La³⁺ színtelen	Ce³⁺ színtelen	Pr³⁺ sárgászöld	Nd³⁺ ibolya	Pm³⁺ rózsaszín	Sm³⁺ sötétsárga	Eu³⁺ színtelen	Gd³⁺ színtelen	Tb³⁺ színtelen	Dy³⁺ sárgászöld	Ho³⁺ sárga	Er³⁺ sötét rózsaszín	Tm³⁺ halványzöld	Yb³⁺ színtelen	Lu³⁺ színtelen
+4		Ce⁴⁺ narancssárga	Pr⁴⁺ sárga	Nd⁴⁺ kékesibolya					Tb⁴⁺ vörösesbarna	Dy⁴⁺ narancssárga

Élettani hatásuk

A lantanoida-vegyületek mérgezőek. Egyes lantanoidák (gadolínium, terbium, diszprózium, holmium) vegyületei baktériumölő, más lantanoidák (lantán, cérium, prazeodímium) vegyületei véralvadásgátló hatásúak.

Előfordulásuk, gyakoriságuk

A lantanoidák részaránya a földkéregben 0,02 tömegszázalék.^[2] A természetben ásványaikban általában együttesen találhatóak. Jelentős lantanoidatartalmú ásvány a monacit (cérium-foszfát, Ce P O₄), benne a cérium mellett más ritkaföldfémek is előfordulnak. Korábban nagyon ritka elemeknek gondolták őket, valójában a lantanoidák többsége gyakoribb, mint a jód és az ezüst. A leggyakoribb lantanoida a cérium. Gyakoriságukra érvényes az Oddo–Harkins-szabály, amely kimondja, hogy a páros rendszámú elemek általában lényegesen gyakoribbak, mint azok a páratlan rendszámú elemek, amelyek rendszáma náluk eggyel nagyobb vagy eggyel kisebb. A prométium radioaktív elem, a természetben nem fordul elő. Csak mesterséges atommag-átalakítással állítható elő.

Felhasználásuk

A lantanoidákat korábban csak elegyfém előállítására használták. Az elegyfém pirofóros sajátságú, ezért tűzkövet készítettek belőle. A cériumot ötvözésre használják, mert jelentősen javítja az öntöttvas szilárdságát. Az európium, a diszprózium, a gadolínium és a szamárium ötvözeteit atomreaktorokban használják neutronelnyelőnek és szabályozó rudak készítésére. Lantanoidákat tartalmazó magnézium- és alumíniumötvözeteket repülőgépek és rakéták gyártására használnak, mert szilárdak és hőállóak. Egyes lantanoidavegyületeket, például lantán-neodímium-fluorid kristályokat lézerek készítésére használnak. Kőolaj krakkolásához és szerves kémiai folyamatokban is használnak lantanoidákat katalizátornak.^[3]

Jegyzetek

↑ http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tkt/oxford-typotex-kemiai/ch01s12.html#lantanoidak
↑ Hans Breuer. Atlasz – Kémia, második, javított kiadás, Budapest: Athenaeum 2000 Kiadó, 217. o. (2000). ISBN 963 926124 6
↑ Hans Breuer. Atlasz – Kémia, második, javított kiadás, Budapest: Athenaeum 2000 Kiadó, 218. o. (2000). ISBN 963 926124 6