Lanthanides

Le lanthanide (selon la terminologie IUPAC) (précédemment lanthanide) série comprend les 15 éléments ayant un numéro atomique de 57 à 71, de lanthane à lutétium . Tous les lanthanides sont f éléments-blocs, correspondant au remplissage de l'enveloppe électronique à 4F, à l'exception de lutétium qui est un D-Block lanthanides. La série des lanthanides (Ln) est nommé d'après le lanthane.

Terminologie

Le nom trivial " terres rares »est parfois utilisé pour décrire tous les lanthanides avec le scandium et l'yttrium . Le terme "terres rares" résulte des minéraux dont ils ont été isolés, qui étaient rares minéraux de type oxyde. L'utilisation de ce nom est obsolète par IUPAC, car ils ne sont ni rares ni en abondance "terres" (un terme obsolète pour fortement basique insoluble dans l'eau oxydes de métaux électropositifs incapables d'être fondus dans le métal en utilisant la technologie la fin du 18ème siècle). Ces éléments sont en effet assez abondants dans la nature, bien que rare par rapport aux terres "communs" tels que la chaux ou de la magnésie. Le cérium est l'élément le plus abondant dans la croûte 26 de la Terre, le néodyme est plus abondant que l'or et même le thulium (les lanthanides naturels les moins courantes) est plus abondante que l'iode. En dépit de leur abondance, même le terme technique «lanthanides» reflète un sentiment de fugacité de la part de ces éléments, comme il vient de l'λανθανειν grec (lanthanein), «se tenir caché."

IUPAC recommande actuellement le nom lanthanide plutôt que lanthanide, comme le suffixe "-ide» indique généralement négatives ions tandis que le suffixe «-oid" indique similitude avec l'un des membres de la famille contenant des éléments. Dans la littérature ancienne, le nom «lanthanides» a souvent été utilisé. Il existe d'autres arrangements du tableau périodique excluant le lanthane ou le lutétium d'apparaître avec les autres lanthanides.

Chimie

Lanthanides sont chimiquement similaires entre elles. Comparaison utile peut également être fait avec les actinides , où la coque de 5f est partiellement rempli. Les lanthanides sont généralement placées au-dessous du corps principal de la classification périodique des éléments à la manière d'une note. Le version pleine largeur de la table périodique montre la position des lanthanides plus clairement.

Le rayons ioniques des lanthanides diminuer pendant la période - que l'on appelle la contraction des lanthanides. Sauf pour le cérium (III et IV) et l'europium (III et II), les lanthanides trivalents comme cations se produisent dans la nature. En conséquence, leurs comportements géochimiques sont une fonction régulière de rayon ionique et, par conséquent, le nombre atomique. Cette propriété se traduit par des variations dans les abondances des lanthanides qui retracent matériaux naturels par des processus physiques et chimiques. En outre, deux des lanthanides ont isotopes radioactifs à longue demi-vie ⁽¹⁴⁷ Sm et ¹⁷⁶ Lu) que les minéraux et les roches de la date de la Terre, la Lune et météorites. La contraction des lanthanides est responsable de la grande fracture géochimique qui divise les lanthanides dans la lumière et de minéraux lourds lanthanides enrichis, ce dernier étant presque inévitablement associé et dominé par l'yttrium. Cette division se reflète dans les deux premiers "terres rares" qui ont été découverts: l'oxyde d'yttrium (1794) et d'oxyde de cérium (1803). La fracture est entraîné par la diminution du nombre de coordination que le rayon ionique se rétrécit, et est illustré de façon spectaculaire par les deux minéraux de phosphate anhydre, monazite (monoclinique) et xénotime (tétragonale). La fracture géochimique a mis plusieurs des lanthanides légers dans la croûte terrestre, mais plus des lourds dans le manteau de la Terre. Le résultat est que, bien que les grands gisements riches sont trouvés qui sont enrichies en les lanthanides légers, de manière correspondante grands gisements pour les produits lourds sont peu nombreux. Les lanthanides obéissent à la Oddo règle-Harkins, qui stipule que les éléments impaires sont moins abondants que leurs voisins paires.

La plupart des lanthanides sont largement utilisés dans les lasers . Ces éléments font dévier UV et infrarouge et le rayonnement électromagnétique sont couramment utilisés dans la production de lentilles de lunettes de soleil.

En raison de leurs configurations électroniques spécifiques, les atomes de lanthanides ont tendance à perdre des électrons, généralement trois 5d et 6s ^{1 2,} pour atteindre leur état d'oxydation le plus stable que les ions trivalents.

Les trications de lanthanides, disposent d'une configuration électronique Xe noyau avec l'addition de n électrons 4f, avec n variant de 0 [pour La (III)] à 14 [Lu (III)]. Cette sous-couche 4f ⁿ se trouve à l'intérieur du ions, blindé par les 5s ² 5p et ^six fermés sous-coquilles. Ainsi, trications de lanthanides sont parfois appelés «gaz nobles chargés triple positive".

La nature contracté des orbitales 4f, couplé avec leur petit chevauchement avec les orbitales atomiques de ligands, attache un caractère essentiellement ionique aux obligations atomiques lanthanides-ligand dans les complexes. Ainsi, les interactions électrostatiques entre le principalement trication de lanthanide et les atomes des ligands se traduisent par des arrangements géométriques irrégulières et une poignée de grands nombres de coordination. En effet, cette triple-chargée positivement enveloppe fermée gaz inerte caractéristique de la densité électronique est le fondement de la Modèle d'étincelle lanthanide, utilisé dans la chimie computationnelle de complexes de lanthanides.

Plusieurs propriétés, telles que les énergies d'ionisation, propriétés optiques, les moments magnétiques et des géométries de complexes, etc, sont la preuve que les orbitales 4f sont en effet entièrement protégés contre les effets de ligands.

Lanthanides qui entrent dans le corps humain en raison de l'exposition à divers procédés industriels peuvent affecter les processus métaboliques. Ions trivalents de lanthanides, en particulier La ³⁺ et Gd ^3+, peuvent interférer avec les canaux calciques dans les cellules humaines et animales. Lanthanides peut également modifier ou même inhiber l'action de différentes enzymes. ions lanthanides trouvés dans les neurones peuvent réglementer Transmission synaptique, ainsi que bloquer certains récepteurs (par exemple, les récepteurs du glutamate).

Propriétés

Tous les lanthanides ressemblent lanthane . Ils sont électropositifs trivalents de métaux. Ils sont brillants et blanc argenté, et ternissent facilement lorsqu'il est exposé à l'air. Beaucoup font acier. Ils réagissent violemment avec la plupart des non-métaux. Ils sont relativement doux mais leur dureté augmente avec leur numéro atomique. Lanthanides brûler dans l'air. Ils ont fusion et élevés des points d'ébullition .

Mnémotechnique

Pour se souvenir de la séquence des éléments lanthanides, divers phrases mnémotechniques ont été utilisés. Ce est le plus commun:

L esdames C An't P ut N ickels P roperly en S, lot-machines. E très G irl T Ries D aily, C ependant, E T ime très Y ou L ook.