Lantànits
Els lantanoides (nom recomanat per l'IUPAC) o lantànits són un grup d'elements que formen part del periodo 6 de la taula periòdica dels elements. Estos elements són cridats «terres rares» degut a que es troben en forma d'òxits, i també, junt en els actínits, formen els «elements de transició interna».
El nom procedix de l'element químic lantano, que sol incloure's dins d'este grup, donant un total de 15 elements, des del de número atómico 57 (el lantano) al 71 (el luteci).[1][2][3] Encara que se solga incloure en este grup, el lantano no té electrons ocupant cap orbital f, mentres que els catorze següents elements tenen este orbital 4f parcial o totalment ple (vore configuració electrònica).
| N.º atòmic | Nom | Símbol | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 57 | Lantano | - | 58 | Ceri | Ce |
| 59 | Praseodimi | Pr | |||
| 60 | Neodimi | Nd | |||
| 61 | Prometio | Pm | |||
| 62 | Samari | Sm | |||
| 63 | Europi | Eu | |||
| 64 | Gadolini | Gd | |||
| 65 | Terbi | Tb | |||
| 66 | Disprosio | Dy | |||
| 67 | Holmi | Ho | |||
| 68 | Erbi | Er | |||
| 69 | Tuli | Tm | |||
| 70 | Iterbio | Yb | |||
| 71 | Luteci | Lu |
Estos elements són químicament prou semblats entre sí posat que els electrons situats en orbitales f són poc importants en els enllaços que formen, en comparació als de p i d. També són prou semblats als lantànits els elements itri i escandio, degut a que tenen un radi similar i, de la mateixa manera que els lantànits, el seu estat d'oxidació més important és el +3. Este és l'estat d'oxidació més important dels lantànits, pero també presenten l'estat d'oxidació +2 i +4.
L'abundància d'estos elements en la corfa terrestre és relativament alta, en minerals com per eixemple la monacita, en la qual es troben distints lantànits i itri.
En la taula periòdica, estos elements se solen situar baix del restant, junt en els actínits, donant una taula més compacta que si es colocaren entre els elements del bloc s i els de el bloc d, encara que en algunes taules periòdiques sí que es poden vore situats entre estos blocs, donant una taula molt més ampla.
El radi dels lantànits va disminuint conforme aumenta l'número atómico; no són variacions grans, pero es van acumulant. Açò provoca que els elements del bloc d de la segona i tercera série de transició presenten radis similars dins d'un grup: deurien aumentar en baixar en un grup, pero en haver-se intercalado els lantànits, este aument en el radi per baixar dins d'un grup es veu contrarrestat per la disminució del radi per la presència dels lantànits. Açò es coneix com a contracció dels lantànits.
Des de la publicació del Llibre roig (1985, p. 45), la IUPAC recomana l'us de «lantanoide» en lloc de «lantànit». El sufix -anat generalment indica un ion negatiu; no obstant, per l'ampli us actual, encara es permet el terme lantànit. Ya que lantanoide significa ‘similar al lantano’ (cf. humanoide, androide), s'ha argumentat per raons semànticas que el lantano no pot ser llògicament un lantànit, pero la IUPAC reconeix la seua inclusió en funció de l'us comú.[4]
Etimologia
[editar | editar còdic]El terme "lantànit" va ser introduït per Victor Goldschmidt en 1925.[5][6] A pesar de la seua abundància, s'interpreta que el terme tècnic "lantànits" reflectix un sentit de elusividad per part d'estos elements, ya que prové del grec λανθανειν (lanthanein), "yacer amagat".[7]
Més que referir-se a la seua abundància natural, la paraula reflectix la seua propietat de "amagar-se" uns darrere d'uns atres en els minerals. El terme deriva de lantano, descobert per primera volta en 1838, en aquell moment un supòsit nou element de terres rares "amagat" o "desapercebut" en un mineral de ceri,[8] i és una ironia que el lantano s'identificara més tarde com el primer d'toda una serie de elements químicament similars i donara el seu nom a tota la série.
Junt en els dos elements que encapçalen el grup 3, escandio i itri, el nom trivial "terres rares" s'utilisa a voltes per a descriure tots els lantànits; també es veu ocasionalment una definició de terres rares que inclou els elements del grup 3, lantànits i actínits, i rarament Sc + I + lantànits + tori.cita requerida El "terra" del nom "terres rares" sorgix dels minerals dels que es varen aïllar, que eren minerals poc comuns de tipo òxit. No obstant, estos elements no són ni rars en abundància ni "terres" (un terme obsolet para òxits fortament bàsics i insolubles en aigua de metals electropositivos incapaços de ser fosos en metal utilisant la tecnologia de finals de el XVIII). El grup 2 es coneix com a elements alcalinotérreos per la mateixa raó.
Lo de "rares" en el nom de "terres rares" té molt més que vore en la dificultat de separar cada u dels elements lantànits individuals que en l'escassea de qualsevol d'ells. L'element 66, disprosio, va rebre un nom similar del grec "dysprositos", que significa "difícil de conseguir"; el propi lantano deu el seu nom a una paraula que significa "amagat". Els elements 57 (La) a 71 (Lu) són molt similars químicament entre sí i en freqüència es troben junts en la naturalea, a sovint en qualsevol lloc de tres a tots els 15 dels lantànits (junt en itri com un 16) es produïxen en minerals com samarskita, monacita i molts uns atres que també poden contindre els atres dos elements del grup 3, aixina com tori i ocasionalment atres actínits també.[9] La majoria de les terres rares es varen descobrir en la mateixa mina de Ytterby, Suècia i quatre d'elles duen el nom (itri, iterbio, erbi, terbi) del poble i una quinta (holmi) d'Estocolm; el escandio rep el seu nom d'Escandinavia, el tuli de l'antic nom Thule, i l'element immediatament posterior del grup 4 (número 72) hafni rep el seu nom del nom llatí de la ciutat de Copenhague.[9]
La samarskita (mineral del que procedix el nom de l'element samari) i atres minerals similars en particular també tenen estos elements en associació en els metals propencs tàntal, niobi, hafni, zirconi, vanadi i titani, del grup 4 i grup 5 a sovint en estats d'oxidació similars. La monacita és un fosfat de numerosos metals del grup 3 + lantànits + actínits i s'extrau especialment pel seu contingut en tori i terres rares específiques, sobretot lantano, itri i ceri. El ceri i el lantano, aixina com atres membres de la série de les terres rares, es produïxen a sovint com un metal cridat metal de Misch que conté una mescla variable d'estos elements en predomini del ceri i el lantano; té usos directes com pedernales per a misteres i atres fonts de purna que no requerixen una purificació extensa d'un d'estos metals.[9]
També hi ha minerals portadors de terres rares basats en elements del grup 2 com la itrocalcita, itrocerita, itrofluorita que varien en contingut d'itri, ceri i lantano en un particular aixina com cantitats variables dels atres.[10] Atres minerals de lantànits/terres rares inclouen bastnasita, florencita, chernovite, perovskita, xenotima, cerita, gadolinita, lantanita, fergusonita, policrasa, blomstrandina, håleniusita, miserita, loparita, lepersonnita, euxenita, totes elles en un ranc de concentració relativa d'elements i poden tindre el símbol d'un predominant com la monacita-ce; els elements del grup 3 no es presenten com a minerals d' element natiu al modo de l'or, l'argent, el tantalio i molts uns atres en la Terra, pero poden fer-ho en el sol llunar. També es coneix l'existència de ceri, lantano i, presumiblement, atres halurs de lantànit/grup 3, feldespats i granates molt rars.[11]
Tot això és el resultat de l'orde en que s'omplin les envoltura d'electrons d'estos elements: la més externa té la mateixa configuració per a tots ells, i una envoltura més profunda s'ompli progressivament d'electrons a mida que l'número atómico aumenta de 57 cap a 71.[9] Durant molts anys, les mescles de més d'una terra rara es varen considerar elements únics, com el neodimi i el praseodimi, que es consideraven l'element únic didimio, i aixina successivament.[12] En els métodos de purificació per dissolvents i intercanvi iònic d'estos elements s'utilisen diferències molt chicotetes de solubilidad que requerixen una gran cantitat de repeticions per a obtindre un metal purificat. Els metals refinats i els seus composts presenten diferències sotils i marcades entre sí sobre propietats electròniques, elèctriques, òptiques i magnètiques que expliquen les seues numeroses casetes d'us.[9]
A modo d'eixemples del significat del terme per les consideracions anteriors i no per la seua escassea, el ceri és el 26.º element més abundant en la corfa terrestre i més abundant que el coure,[9] el neodimi és més abundant que l'or; el tuli (el segon lantànit natural menys comú) és més abundant que el yodo,[13] que a la seua volta és lo suficientment comú com per a que la biologia haja desenrollat usos crítics del mateix, i inclús l'únic element radiactiu de la série, el prometio, és més comú que els dos elements naturals més rars, el francio i l'astato, junts.
Propietats físiques dels lantànits
[editar | editar còdic]| Element químic | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Número atómico | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 |
| Image |  |
|
 |
 |
Archiu:Samarium-2.jpg | Archiu:Europium.jpg | Archiu:Gadolinium-4.jpg | Archiu:Terbium-2.jpg | Archiu:Dy chips.jpg | Archiu:Holmium2.jpg | Archiu:Erbium-crop.jpg | Archiu:Thulium sublimed dendritic and 1cm3 cube.jpg | Archiu:Ytterbium-3.jpg | Archiu:Lutetium sublimed dendritic and 1cm3 cube.jpg | |
| Densitat (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 |
| Punt de fusió (°C) | 920 | 795 | 935 | 1024 | 1042 | 1072 | 826 | 1312 | 1356 | 1407 | 1461 | 1529 | 1545 | 824 | 1652 |
| Punt d'ebullició (°C) | 3464 | 3443 | 3520 | 3074 | 3000 | 1794 | 1529 | 3273 | 3230 | 2567 | 2720 | 2868 | 1950 | 1196 | 3402 |
| Configuració d'electrons (en fase gaseosa)* |
5d1 | 4f15d1 | 4f3 | 4f4 | 4f5 | 4f6 | 4f7 | 4f75d1 | 4f9 | 4f10 | 4f11 | 4f12 | 4f13 | 4f14 | 4f145d1 |
| Entramat metàlic (Metal lattice) (RT) | dhcp | fcc | dhcp | dhcp | dhcp | ** | bcc | hcp | hcp | hcp | hcp | hcp | hcp | fcc | hcp |
| Radi metàlic (pm) | 162 | 181.8 | 182.4 | 181.4 | 183.4 | 180.4 | 208.4 | 180.4 | 177.3 | 178.1 | 176.2 | 176.1 | 175.9 | 193.3 | 173.8 |
| Resistividad a 25 °C (μΩ·cm) | 57–80 20 °C |
73 | 68 | 64 | 88 | 90 | 134 | 114 | 57 | 87 | 87 | 79 | 29 | 79 | |
| Susceptibilitat magnètica χmol /10−6(cm3·mol−1) |
+95.9 | +2500 (β) | +5530(α) | +5930 (α) | +1278(α) | +30900 | +185000 (350 K) |
+170000 (α) | +98000 | +72900 | +48000 | +24700 | +67 (β) | +183 |
* Entre el Xenón inicial i la capa electrònica final 6s2 ** El Sm té una estructura compacta, com la majoria dels lantànits, pero presenta una inusual repetició de la capa 9
Gschneider i Daane (1988) atribuïxen la tendència en el punt de fusió, que aumenta a lo llarc de la série (lantano (920 °C) - luteci (1622 °C)), al grau d'hibridació dels orbitales 6s, 5d i 4f. Es creu que l'hibridació és màxima en el cas del ceri, que té el punt de fusió més baix de tots, 795 °C.[14] Els metals lantànits són blans; la seua durea aumenta a lo llarc de la série.[15] L'europi destaca, ya que té la densitat més baixa de la série, 5,24 g/cm3, i el radi metàlic més gran de la série, 208,4 pm. Pot comparar-se en el bari, que té un radi metàlic de 222 pm. Es creu que el metal conté el ion Eu2+ de major tamany i que només hi ha dos electrons en la banda de conducció. El iterbio també té un radi metàlic gran, i se sugerix una explicació similar.[15] Les resistividades dels metals lantànits són relativament altes, i oscilen entre 29 i 134 μΩ-cm. Estos valors poden comparar-se en un bon conductor com l'alumini, que té una resistividad de 2,655 μΩ-cm. En les excepcions de la, Yb i Lu (que no tenen electrons f no apareados), els lantànits són fortament paramagnéticos, lo que es reflectix en les seues susceptibilitat magnètiques. El gadolini es torna ferromagnético per baix dels 16 °C (punt de Curie). Els atres lantànits més pesats (terbi, disprosio, holmi, erbi, tuli i iterbio) es tornen ferromagnéticos a temperatures molt més baixes.[16]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Gray, Theodore (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe, New York: Black Dog & Leventhal Publishers, p. 240. ISBN 978-1-57912-814-2.
- ↑ Lanthanide
- Archivat el 11 de setembre de 2011 archivat en Wayback Machine., Encyclopædia Britannica on-line
- ↑ Chemistry International.IUPAC.26(1)doi:10.1515/ci.2004.26.1.8.Consultat el 23 de març de 2010.
- ↑ (1997) Chemistry of the elements, Segona edició (en en), Ámsterdam: Elsevier Butterworth-Heinemann, pp. 1230-1242. OCLC 1005231772. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ↑ Skrifter Norske Vidensk-Akad. (Mat.- nat. Kl.) V':6
- ↑ “Letters” (1952). Journal of Chemical Education 29 (11). doi:. Bibcode: 581H 1952JChEd..29.. 581H.
- ↑ "lantànit". OED2 1.14 en CD-Rom. OUP, 1994.
- ↑ "lantano". OED2 v. 1.14 en CD-Rom. OUP, 1994.
- ↑ 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 "Els Elements", Theodore Gray, Black-Dog & Leventhal, Chicago 2007: "Lanthanum" and "Cerium" entries Ch 57 & 58, pp 134-7
- ↑ Rocks & Minerals, A Guide To Field Identification, Sorrell, St Martin's Press 1972, 1995, pp 118 (Halides), 228 (Carbonates)
- ↑ Minearls of the World, Johnsen, 2000
- ↑ "The Elements", Theodore Gray, Black Dog & Leventhal, Chicago 2007: "Neodimi" i "Praseodimi" entrades Cap 59 i 60, pp 138-43
- ↑ Aspinall, Helen C. (2001). Chemistry of the f-block elements (en en), CRC Press, p. 8. ISBN 978-90-5699-333-7.
- ↑ Krishnamurthy, Nagaiyar and Gupta, Chiranjib Kumar (2004) Extractive Metallurgy of Rare Earths, CRC Press, ISBN 0-415-33340-7
- ↑ 15,0 15,1 (1984) Chemistry of the Elements (en anglés), Elsevier Science Ltd. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ↑ Cullity, B. D. and Graham, C. D. (2011) Introduction to Magnetic Materials, John Wiley & Sons, ISBN 9781118211496
- Este artícul conté una traducció derivada de «Lantánidos» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.