Kent u de metalen die ‘zeldzame aardmetalen’ worden genoemd? Lanthaniden zijn metalen die overal aanwezig zijn, zichtbaar zijn in verschillende kleuren en die het leven gemakkelijker maken. Ze zijn al tientallen jaren het onderwerp van onderzoek en hun belangrijkste kenmerk is dat ze zich onderaan het periodiek systeem bevinden. Ontdek hieronder wat ze zijn, hun belangrijkste kenmerken en uitzonderlijke eigenschappen.
Wat zijn lanthaniden?
Lanthaniden zijn chemische elementen in het periodiek systeem waaruit periode 6 bestaat . Ze worden zeldzame aardmetalen genoemd omdat ze voorkomen in de vorm van oxiden en deel uitmaken van de interne overgangselementen. Het ontleent zijn naam aan een van de samenstellende elementen, lanthaan, en omvat 15 verbindingen met atoomnummers variërend van 57 tot 71.
De leden van deze groep zijn de elementen: lanthaan (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium . (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), scandium (Sc) en yttrium (Y). Ze hebben allemaal elektronen in de f-orbitalen van de 4 schil , en het is precies deze bijzonderheid die ze definieert als zeldzame aardmetalen.
Elementen die tot de lanthanidegroep behoren
- Lanthaan (de)
- Cerium (Ce)
- Neodymium (Nd)
- Promethium (Pm)
- Praseodymium (Pr)
- Europa (EU)
- Gadolinium (Gd)
- Samarium (Sm)
- Dysprosium (Dy)
- Erbium (Er)
- Holmium (Ho)
- Terbium (Tb)
- Ytterbium (Yb)
- Lutetium (Lu)
- Tulio (Tm)
Kenmerken van zeldzame aardmetalen
Allereerst is het belangrijk erop te wijzen dat dit zeer vergelijkbare elementen zijn , vanwege de bindingen die ze vormen en omdat ze een oxidatietoestand van +3 hebben. Bovendien zijn ze overvloedig aanwezig in de aardkorst, waarvan monaziet een voorbeeld is. Andere hoogtepunten zijn:
- Ze bevinden zich onderaan het periodiek systeem met de actiniden. Ze bestrijken periode 6 van het periodiek systeem.
- De meeste delen de chemische structuur van lanthaan, dat minder chemisch reactief is en tot het f-energieniveau behoort.
- Naarmate het atoomnummer toeneemt, neemt de straal af . Hoewel dit geen grote variaties zijn, stapelen ze zich op, waardoor de elementen in groep d vergelijkbare stralen krijgen. Dit wordt lanthanidecontractie genoemd.
- Het wordt aarde genoemd omdat oxiden in de oudheid zo werden genoemd , vanwege hun onoplosbare aard, hun amorfe uiterlijk en omdat ze hun fysieke toestand niet veranderden door hitte.
- De term “zeldzaam” is te wijten aan de lage concentratie in de materialen waaruit ze zijn gezuiverd.
- Het zijn geen erg giftige elementen , dus accidentele inname leidt niet tot fatale gevolgen voor het lichaam.
Aan de andere kant is het belangrijk om te vermelden dat ze niet in een vrije staat in de natuur worden aangetroffen, maar in de vorm van elementen zoals onder meer allaniet, lopariet, parisiet. Ze hebben allemaal een metallic en glanzend uiterlijk .
Eigenschappen en toepassingen van lanthaniden
Eén van de aspecten die de meeste aandacht trekken zijn de fysische en chemische eigenschappen van lanthaniden . Deze omvatten luminescerende en magnetische effecten die het gevolg zijn van de aanwezigheid van elektronen uit de 4f-orbitaal. Dit is de reden waarom ze worden gebruikt in technologische apparatuur. Uit zijn gedrag kunnen de volgende aspecten worden benadrukt:
- Ze hebben een magnetisch effect . Lanthaniden van cerium (Ce) tot thulium (Tm) hebben een sterk magnetisme omdat ze ongepaarde elektronen hebben in 4f-orbitalen. Daarom produceren ze, in combinatie met andere metalen, magnetische verbindingen die worden gebruikt in harde schijven, turbines en motoren.
- De luminescentie-eigenschap . Deze elementen vormen verbindingen met organische moleculen die een luminescerend effect hebben, de zogenaamde coördinatiecomplexen. Het wordt gebruikt om magnetische resonantiebeelden te verkrijgen in de geneeskunde en diverse onderzoeken van het menselijk lichaam.
- Vanwege hun elektronische activiteit worden zeldzame aardelementen gebruikt vanwege hun nucleaire eigenschappen . Een voorbeeld hiervan zijn europium en dysprosium, gebruikt in reactorcontrolecilinders, evenals yttriumisotopen voor kankerbehandelingen.
- Wat het gebruik en de exploitatie van lanthaniden betreft, vertegenwoordigen zij een belangrijk evenwicht op milieu-, technologisch, politiek en economisch gebied. De winning ervan is duur en de reserves worden beheerd door bepaalde landen , wat het vrije gebruik ervan bemoeilijkt.
Samenvattend zijn lanthaniden chemische elementen die onderaan het periodiek systeem voorkomen en ook wel zeldzame aardmetalen worden genoemd. Ze zijn van groot belang voor de mensheid, omdat de winning ervan de vervaardiging van medische, industriële en technologische apparatuur mogelijk maakt die het leven enorm vergemakkelijkt.