Lantanoidák

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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 (lantanoida kontrakció[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.

A lantanoidák háromszorosan pozitív töltésű ionjainak sugara a rendszám függvényében

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. Ionjaik nagy mérete miatt komplex vegyületek képzésére nem hajlamosak. A lantanoidák sói közül a halogenidek és a nitrátok vízben jól oldódnak.

A lantanoida-ionok színe vizes oldatban[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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

Előfordulásuk, gyakoriságuk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A természetben ásványakiban általában együttesen találhatóak. Jelentős lantanoidatartalmú ásvány a monacit (cérium-foszfát, CePO4), 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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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. Szerves kémiai folyamatokban is használnak lantanoidákat katalizátornak.


Forrás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Nyilasi János: Szervetlen kémia
  • Bodor Endre: Szervetlen kémia I.

Külső hivatkozás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]