Lanthanoidendefinition in der Chemie

Unter dem Hauptteil des Periodensystems befinden sich zwei Elementreihen. Dies sind die Lanthanoide und die Actinoide. Wenn Sie sich die Ordnungszahlen der Elemente ansehen, werden Sie feststellen, dass sie in die Zwischenräume unter Scandium und Yttrium passen. Der Grund, warum sie dort (normalerweise) nicht aufgeführt sind, ist, dass dadurch die Tabelle zu breit wird, um auf Papier gedruckt zu werden. Jede dieser Elementreihen hat charakteristische Eigenschaften.

Key Takeaways: Was sind die Lanthaniden?

• Die Lanthanoide sind die Elemente in den oberen beiden Reihen, die sich unter dem Hauptteil des Periodensystems befinden.
• Während es Meinungsverschiedenheiten darüber gibt, welche Elemente enthalten sein sollten, geben viele Chemiker an, dass die Lanthaniden Elemente mit den Ordnungszahlen 58 bis 71 sind.
• Atome dieser Elemente zeichnen sich durch eine teilweise gefüllte 4f-Unterebene aus.
• Diese Elemente haben mehrere Namen, einschließlich der Lanthanoid-Reihe und der Seltenerdelemente. Der von der IUPAC bevorzugte Name ist tatsächlich Lanthanoide.

Lanthanoide Definition

Die Lanthanoide werden allgemein als Elemente mit den Ordnungszahlen 58-71 (Lanthan bis Lutetium) angesehen. Die Lanthanoid-Reihe ist die Gruppe von Elementen, in die die 4f-Unterebene gefüllt wird. Alle diese Elemente sind Metalle (insbesondere Übergangsmetalle). Sie haben mehrere gemeinsame Eigenschaften.

Es ist jedoch umstritten, wo genau die Lanthanoide beginnen und enden. Technisch gesehen ist entweder Lanthan oder Lutetium eher ein D-Block-Element als ein F-Block-Element. Die beiden Elemente haben jedoch Eigenschaften gemeinsam mit anderen Elementen in der Gruppe.

Nomenklatur

Die Lanthanoide sind mit dem chemischen Symbol gekennzeichnet Ln bei der Erörterung der allgemeinen Lanthanoidchemie. Die Gruppe der Elemente hat mehrere Namen: Lanthanoide, Lanthanoidreihen, Seltenerdmetalle, Seltenerdelemente, gemeinsame Erdelemente, innere Übergangsmetalle und Lanthanoide. Die IUPAC bevorzugt formal die Verwendung des Begriffs "Lanthanoide", da das Suffix "-ide" eine spezifische Bedeutung in der Chemie hat. Die Gruppe räumt jedoch ein, dass der Begriff "Lanthanoid" vor dieser Entscheidung verwendet wurde, sodass er allgemein akzeptiert wird.

Lanthaniden-Elemente

Die Lanthanoide sind:

• Lanthan, Ordnungszahl 58
• Cer, Ordnungszahl 58
• Praseodym, Ordnungszahl 60
• Neodym, Ordnungszahl 61
• Samarium, Ordnungszahl 62
• Europium, Ordnungszahl 63
• Gadolinium, Ordnungszahl 64
• Terbium, Ordnungszahl 65
• Dysprosium, Ordnungszahl 66
• Holmium, Ordnungszahl 67
• Erbium, Ordnungszahl 68
• Thulium, Ordnungszahl 69
• Ytterbium, Ordnungszahl 70
• Lutetium, Ordnungszahl 71

Allgemeine Eigenschaften

Alle Lanthanoide sind glänzende, silberfarbene Übergangsmetalle. Wie andere Übergangsmetalle bilden sie gefärbte Lösungen, jedoch neigen Lanthanoidlösungen dazu, eine blasse Farbe zu haben. Die Lanthanoide sind in der Regel weiche Metalle, die mit einem Messer geschnitten werden können. Während die Atome mehrere Oxidationsstufen aufweisen können, ist die +3 am häufigsten. Die Metalle sind im allgemeinen sehr reaktiv und bilden an der Luft einen Oxidüberzug. Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym und Europium sind so reaktiv, dass sie in Mineralöl gelagert werden. Gadolinium und Lutetium laufen an der Luft jedoch nur langsam an. Die meisten Lanthanoide und ihre Legierungen lösen sich schnell in Säure, entzünden sich bei 150-200 ° C an der Luft und reagieren beim Erhitzen mit Halogenen, Schwefel, Wasserstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff.

Elemente der Lanthanoid-Reihe weisen ebenfalls ein Phänomen auf, das als "Lanthanoid" bezeichnet wird Lanthanoid-Kontraktion. Bei der Lanthanoid-Kontraktion dringen die 5s- und 5p-Orbitale in die 4f-Unterschale ein. Da die 4f-Unterschale nicht vollständig gegen die Auswirkungen der positiven Kernladung abgeschirmt ist, nimmt der Atomradius der Lanthanoidatome im Periodensystem von links nach rechts ab. (Hinweis: Dies ist in der Tat der allgemeine Trend für den Atomradius, der sich über das Periodensystem bewegt.)

Vorkommen in der Natur

Lanthanoidmineralien enthalten in der Regel alle Elemente in der Serie. Die Werte variieren jedoch je nach Häufigkeit der einzelnen Elemente. Das Mineral Euxenit enthält Lanthanoide in nahezu gleichen Anteilen. Monazit enthält hauptsächlich leichtere Lanthanoide, während Xenotim hauptsächlich schwerere Lanthanoide enthält.

Quellen

• Baumwolle, Simon (2006). Lanthanoid- und Actinoid-Chemie. John Wiley & Sons Ltd.
• Gray, Theodore (2009). Die Elemente: Eine visuelle Erforschung jedes bekannten Atoms im Universum. New York: Black Dog & Leventhal Verlag. p. 240. ISBN 978-1-57912-814-2.
• Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Chemie der Elemente (2. Aufl.). Butterworth-Heinemann. S. 1230-1242. ISBN 978-0-08-037941-8.
• Krishnamurthy, Nagaiyar und Gupta, Chiranjib Kumar (2004). Extraktive Metallurgie seltener Erden. CRC-Presse. ISBN 0-415-33340-7.
• Wells, A. F. (1984). Strukturelle Anorganische Chemie (5. Aufl.). Oxford Science Publication. ISBN 978-0-19-855370-0.