Lantanowce

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Lantanowce
l.a. nazwa symbol
57 Lantan La
58 Cer Ce
59 Prazeodym Pr
60 Neodym Nd
61 Promet Pm
62 Samar Sm
63 Europ Eu
64 Gadolin Gd
65 Terb Tb
66 Dysproz Dy
67 Holm Ho
68 Erb Er
69 Tul Tm
70 Iterb Yb
71 Lutet Lu

Lantanowce – grupa pierwiastków chemicznych wydzielona z 6 okresu układu okresowego. Ich nieoficjalny wspólny symbol to Ln[1].

Rozpoczyna się ona od lantanu[2]. (liczba atomowa 57) i kończy na lutecie (liczba atomowa 71). Łącznie liczy ona 15 pierwiastków: lantan, cer, prazeodym, neodym, promet, samar, europ, gadolin, terb, dysproz, holm, erb, tul, iterb i lutet[3][4].

Lantanowce dzieli się na podgrupę ceru (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd – tzw. lantanowce lekkie) oraz podgrupę terbu (Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu – tzw. lantanowce ciężkie).

Lantanowce mają bardzo zbliżone właściwości fizyczne i chemiczne. Są to metale, które mogą osiągać maksymalny stopień utlenienia IV, choć najczęściej występują na III stopniu utlenienia. Możliwość występowania lantanowców na II i IV stopniu utlenienia tłumaczy się różnicami stanu energetycznego elektronów na poziomie 4f w zależności od ich liczby. Elektrony najtrwalej są związane wówczas, gdy poziom 4f zapełniony jest do połowy (7 elektronów) lub całkowicie, dlatego najtrwalszą konfigurację poziomu 4f mają gadolin i lutet. Stopień utlenienia IV przejawiają Ce, Pr, Tb, Dy, a stopień utlenienia II – Nd, Pm, Sm, Eu, Tm, Yb, tj. pierwiastki, których liczba elektronów na poziomie 4f jest bliska 0, 7 i 14.

Wpływ elektronów przybywających do podpowłoki 4f, jest słabszy niż elektronów przybywających do podpowłoki (n-1)d w pierwiastkach zewnątrzprzejściowych. Przeważającym czynnikiem jest przyciąganie elektronów walencyjnych przez jądro. Ładunek jądra zwiększa się w kierunku od ceru do lutetu, co powoduje zmniejszanie promieni atomowych i jonowych lantanowców ze wzrostem liczby atomowej, czyli tzw. kontrakcję lantanowców.

W przyrodzie występują w formie mieszanych minerałów, z których trudno jest wyodrębnić czyste pierwiastki. Główny minerał, w którym występuje lantan i kilka lantanowców to monacyt.

Lantanowce razem ze skandowcami (itr i skand) określane są zwyczajowo mianem metali ziem rzadkich, gdyż dawniej uważano, że występują one stosunkowo rzadko. Obecnie wiadomo jednak, że ich zawartość w skorupie ziemskiej nie jest mniejsza od zawartości niektórych metali użytkowych, oraz że ich minerały są znacznie bardziej rozpowszechnione niż sądzono dawniej.

W geochemii stosuje się skrót REE (rare earth element) dla pierwiastków ziem rzadkich (lantanowców plus itr i skand). Wchodzą one zazwyczaj wszystkie razem w skład minerałów bardzo trwałych i odpornych na wietrzenie.

Lista lantanowców oraz ich podstawowe właściwości[edytuj | edytuj kod]

Lantanowce według IUPAC

Pierwiastek chemiczny La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Liczba atomowa 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
Zdjęcie 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
Gęstość (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
Temperatura topnienia (°C) 920 795 935 1024 1042 1072 826 1312 1356 1407 1461 1529 1545 824 1652
Konfiguracja elektronowa[a] 5d1 4f15d1 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 4f75d1 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13 4f14 4f145d1
Ln3+ konfiguracja elektronowa[5] 4f0 4f1 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 4f8 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13 4f14
Ln3+ promień (pm)[6] 103 102 99 98,3 97 95,8 94,7 93,8 92,3 91,2 90,1 89 88 86,8 86,1

Uwagi

  1. Pomiędzy początkowymi [Xe] i końcowymi 6s2 powłokami elektronowymi.

Przypisy

  1. James House: Inorganic Chemistry. Wyd. 2. Elsevier, 2013, s. 367-371. ISBN 978-0-12-385110-9.
  2. Według IUPAC lantan zalicza się do lantanowców, w podręcznikach spotyka się jednak często przypisanie lantanu do skandowców, a nie lantanowców, np. J.D. Lee: Zwięzła chemia nieorganiczna. Wyd. 1. Warszawa: PWN, 1997, s. 308-309, 395. ISBN 83-01-12352-4. lub Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 991. ISBN 83-01-13654-5.
  3. Nomenclature of Inorganic Chemistry: Second Edition – Definitive Rules 1970. „Pure Appl. Chem.”. 28 (1), s. 1–110, 1971. doi:10.1351/pac197128010001. 
  4. Nomenclature of Inorganic Chemistry. IUPAC Recommendations 2005 („Red Book”). The Royal Society of Chemistry, 2005, s. 51.
  5. Walter Koechner: Solid-state laser engineering. New York: Springer, 2006, s. 47. ISBN 978-0-387-29094-2. [dostęp 2012-03-04].
  6. Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemistry of the Elements (2nd ed.). Wyd. 1997. Oxford: Butterworth-Heinemann, s. 1233. ISBN 0080379419.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]