「レアアース」という金属をご存知ですか？ランタニドはどこにでも存在する金属で、さまざまな色で表示され、生活を楽にするのに役立ちます。それらは数十年にわたって研究の対象となっており、その主な特徴は周期表の一番下に位置することです。以下では、それらが何であるか、主な特徴と優れた特性を調べます。
ランタノイドとは何ですか?
ランタニドは、周期表の第 6 周期を構成する化学元素です。これらは酸化物の形で存在し、内部遷移元素の一部であるため、希土類元素と呼ばれます。その名前は構成元素の 1 つであるランタンに由来しており、原子番号 57 から 71 までの 15 種類の化合物が含まれています。
このグループのメンバーは次の元素です: ランタン (La)、セリウム (Ce)、プラセオジム (Pr)、ネオジム (Nd)、プロメチウム (Pm)、サマリウム (Sm)、ユウロピウム (Eu)、ガドリニウム (Gd)、テルビウム。 (Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)。それらはすべて 4 殻の f 軌道に電子を持っており、まさにこの特殊性がそれらをレアアースとして定義します。
ランタニド族に属する元素
- ランタン (ザ)
- セリウム(Ce)
- ネオジム(Nd)
- プロメチウム (Pm)
- プラセオジム (Pr)
- ユウロピウム (EU)
- ガドリニウム(Gd)
- サマリウム(Sm)
- ジスプロシウム (Dy)
- エルビウム (Er)
- ホルミウム (Ho)
- テルビウム (Tb)
- イッテルビウム (Yb)
- ルテチウム (Lu)
- トゥーリオ (Tm)
レアアースの特徴
まず第一に、これらは形成される結合と +3 の酸化状態を持つため、互いに非常によく似た元素であることを指摘することが重要です。さらに、それらは地殻中に豊富に存在し、モナザイトはその一例です。その他のハイライトは次のとおりです。
- それらはアクチニドとともに周期表の一番下に位置します。これらは周期系の期間 6 をカバーします。
- ほとんどはランタンの化学構造を共有しており、化学反応性が低く、f エネルギー準位に属します。
- 原子番号が増加すると、その半径は減少します。これらは大きな変動ではありませんが、蓄積され、グループ d の要素に同様の半径が与えられます。これをランタニド収縮といいます。
- 酸化物はその不溶性、非晶質の外観、熱によって物理的状態が変化しないことから、古代では土と呼ばれていました。
- 「希少」という用語は、精製された材料の濃度が低いためです。
- これらはそれほど有毒な元素ではないため、誤って摂取しても身体に致命的な結果をもたらすことはありません。
一方、それらは自然界では遊離状態ではなく、アラナイト、ロパリイト、パリサイトなどの元素の形で見られることに言及することが重要です。それらはすべて金属的で光沢のある外観を持っています。
ランタニドの特性と用途
最も注目を集めている側面の 1 つは、ランタニドの物理的および化学的特性です。これらには、4f 軌道からの電子の存在によって生じる発光効果や磁気効果が含まれます。これが、テクノロジー機器に使用される理由です。その動作から次の側面が強調表示されます。
- 磁気効果があります。セリウム (Ce) からツリウム (Tm) までのランタニドは、4f 軌道に不対電子を持っているため、強い磁性を持っています。したがって、他の金属と組み合わせると、ハードドライブ、タービン、モーターに使用される磁性化合物が生成されます。
- 発光特性。これらの元素は、配位錯体と呼ばれる発光効果を有する有機分子と化合物を形成します。医学や人体のさまざまな研究において磁気共鳴画像を取得するために使用されます。
- 希土類元素は、その電子活動により核としての特性を得るために使用されます。この例としては、原子炉の制御シリンダーに使用されるユウロピウムやジスプロシウム、さらにはがん治療用のイットリウム同位体が挙げられます。
- ランタニドの使用と開発に関しては、環境、技術、政治、経済の分野で重要なバランスを保っています。その採掘は高価であり、埋蔵量は特定の国によって管理されているため、自由に使用することが困難です。
要約すると、ランタニドは周期表の一番下にある化学元素であり、レアアースとも呼ばれます。これらは人類にとって非常に重要です。なぜなら、それらの抽出により、生活を大いに促進する医療、産業、技術機器の製造が可能になるからです。