هل تعرف المعادن التي تسمى “الأتربة النادرة”؟ اللانثانيدات هي معادن موجودة في كل مكان، وتظهر بعدة ألوان، وتساعد على تسهيل الحياة. لقد كانت موضوع بحث لعقود من الزمن، وسمتها الرئيسية هي أنها تقع في أسفل الجدول الدوري. أدناه، تعرف على ماهيتها وخصائصها الرئيسية وخصائصها الاستثنائية.
ما هي اللانثانيدات؟
اللانثانيدات هي عناصر كيميائية في الجدول الدوري تشكل الدورة 6 . وتسمى بالعناصر الأرضية النادرة لأنها توجد على شكل أكاسيد وهي جزء من العناصر الانتقالية الداخلية. يأخذ اسمه من أحد العناصر المكونة له، اللانثانم، ويتضمن 15 مركبًا بأعداد ذرية تتراوح من 57 إلى 71.
عناصر هذه المجموعة هي: اللانثانم (La)، السيريوم (Ce)، البراسيوديميوم (Pr)، النيوديميوم (Nd)، البروميثيوم (Pm)، السماريوم (Sm)، اليوروبيوم (Eu)، الجادولينيوم (Gd)، التيربيوم. . (Tb)، الديسبروسيوم (Dy)، الهولميوم (Ho)، الإربيوم (Er)، الثوليوم (Tm)، الإيتربيوم (Yb)، اللوتيتيوم (Lu)، السكانديوم (Sc) والإيتريوم (Y). تحتوي جميعها على إلكترونات في المدارات f للغلاف الرابع ، وهذه الخصوصية بالتحديد هي التي تحددها على أنها أتربة نادرة.
عناصر تنتمي إلى مجموعة اللانثانيدات
- اللانثانم (ال)
- السيريوم (Ce)
- النيوديميوم (ND)
- البروميثيوم (بي إم)
- البراسيوديميوم (العلاقات العامة)
- اليوروبيوم (الاتحاد الأوروبي)
- الجادولينيوم (غ)
- سماريوم (سم)
- الديسبروسيوم (دي)
- الإربيوم (إيه)
- الهولميوم (هو)
- تيربيوم (تيرابايت)
- الإيتربيوم (Yb)
- اللوتيتيوم (لو)
- توليو (تم)
خصائص الأتربة النادرة
بداية، من المهم الإشارة إلى أن هذه العناصر متشابهة جدًا مع بعضها البعض ، وذلك بسبب الروابط التي تشكلها ولأنها تحتوي على حالة أكسدة +3. بالإضافة إلى ذلك، فهي متوفرة بكثرة في القشرة الأرضية، والمونازيت هو أحد الأمثلة على ذلك. النقاط البارزة الأخرى هي:
- وهي تقع في أسفل الجدول الدوري مع الأكتينيدات. أنها تغطي الفترة 6 من النظام الدوري.
- يشترك معظمها في التركيب الكيميائي لللانثانم، وهو أقل تفاعلًا كيميائيًا وينتمي إلى مستوى الطاقة f.
- كلما زاد عدده الذري، انخفض نصف قطره . على الرغم من أن هذه ليست اختلافات كبيرة، إلا أنها تتراكم، مما يعطي العناصر الموجودة في المجموعة د أنصاف أقطار مماثلة. وهذا ما يسمى انكماش اللانثانيد.
- وسميت بالأرض لأنه في العصور القديمة سميت الأكاسيد بذلك الاسم بسبب طبيعتها غير القابلة للذوبان ومظهرها غير المتبلور ولأنها لا تتغير حالتها الفيزيائية بالحرارة.
- ويعود مصطلح “نادر” إلى انخفاض التركيز في المواد التي تم تنقيتها منها.
- إنها ليست عناصر شديدة السمية ، لذا فإن تناولها عن طريق الخطأ لا يؤدي إلى عواقب وخيمة على الجسم.
ومن ناحية أخرى، من المهم الإشارة إلى أنها لا توجد في حالة حرة في الطبيعة، ولكن على شكل عناصر مثل الألنيت، اللوباريت، البارسيت وغيرها. لديهم جميعا مظهر معدني ولامع .
خصائص واستخدامات اللانثانيدات
أحد الجوانب التي تجذب أكبر قدر من الاهتمام هي الخصائص الفيزيائية والكيميائية للانثانيدات . وتشمل هذه التأثيرات الانارة والمغناطيسية الناتجة عن وجود الإلكترونات من المدار 4f. هذا هو السبب في أنها تستخدم في المعدات التكنولوجية. ويمكن تسليط الضوء على الجوانب التالية من سلوكها:
- لديهم تأثير مغناطيسي . تتمتع اللانثانيدات من السيريوم (Ce) إلى الثوليوم (Tm) بمغناطيسية قوية لأنها تحتوي على إلكترونات غير متزاوجة في مدارات 4f. لذلك، عند دمجها مع معادن أخرى، فإنها تنتج مركبات مغناطيسية تستخدم في محركات الأقراص الصلبة والتوربينات والمحركات.
- خاصية التوهج . تشكل هذه العناصر مركبات ذات جزيئات عضوية لها تأثير مضيء تسمى مجمعات التنسيق. ويستخدم للحصول على صور الرنين المغناطيسي في الطب والدراسات المختلفة لجسم الإنسان.
- بسبب نشاطها الإلكتروني، يتم استخدام العناصر الأرضية النادرة لخصائصها النووية . ومن الأمثلة على ذلك اليوروبيوم والديسبروسيوم، المستخدمان في أسطوانات التحكم في المفاعلات، وكذلك نظائر الإيتريوم لعلاج السرطان.
- وفيما يتعلق باستخدام واستغلال اللانثانيدات فإنها تمثل توازنا هاما في المجالات البيئية والتكنولوجية والسياسية والاقتصادية. استخراجه باهظ الثمن وتدار الاحتياطيات من قبل دول معينة ، مما يجعل الاستخدام المجاني لها صعبا.
باختصار، اللانثانيدات هي عناصر كيميائية موجودة في أسفل الجدول الدوري وتسمى أيضًا الأتربة النادرة. إنها ذات أهمية كبيرة للإنسانية، حيث أن استخراجها يسمح بتصنيع المعدات الطبية والصناعية والتكنولوجية التي تسهل الحياة إلى حد كبير.