Таблиця. Лантаноїди.
Атомний номер елемента |
Символ |
Назва |
Відносна атомна маса, а.о.м. |
57 |
La |
Лантан |
138,906 |
58 |
Ce |
Церій |
140,115 |
59 |
Pr |
Празеодим |
140,908 |
60 |
Nd |
Неодим |
144,243 |
61 |
Pm |
Прометій |
144,913 |
62 |
Sm |
Самарій |
150,363 |
63 |
Eu |
Европій |
151,966 |
64 |
Gd |
Гадоліній |
157,253 |
65 |
Tb |
Тербій |
158,925 |
66 |
Dy |
Диспрозій |
162,503 |
67 |
Ho |
Гольмій |
164,930 |
68 |
Er |
Ербій |
167,263 |
69 |
Tm |
Тулій |
168,934 |
70 |
Yb |
Ітербій |
173,043 |
71 |
Lu |
Лютецій |
174,967 |
Назву “рідкоземельні елементи” для ітрію і всіх лантаноїдів утворено від старої назви оксидів цих елементів – “рідкісні землі“, серед яких розрізняють церієву землі – оксиди La, Се, Рг, Nd, Sm і ітрієві землі. Ітрієві землі поділяють на:
- ітрієва земля – оксид Y;
- тербієва земля – оксиди Eu, Gd, Tb;
- ербієва земля – оксиди Dy, Ho, Er, Tm;
- ітербієва земля – оксиди Yb і Lu.
Ітрієві землі відкриті в 1794 році (Гадолін, Фінляндія), церієва земля – в 1803 році (Берцеліус, Швеція). Поступово, починаючи з 1639 року, ці суміші були розділені на індивідуальні оксиди; останнім в 1885 році був розділений оксид “дідіма” (що вважався індивідуальним) на оксиди празеодима і неодиму (Ауер фон Вельсбах, Австрія).
Прометій Pm – радіоактивний елемент; отриманий штучно в 1947 році, найбільш довгоживучій ізотоп – прометий-145, період напіврозпаду 18 років.
Поширення лантаноїдів в природі. Таблиця. Вміст лантаноїдів в земній корі, %.
La 1,7e-3 |
Eu 9,9e-5 |
Er 2,3e-4 |
Ce 4,3e-3 |
Gd 5,9e-4 |
Tm 1,9e-5 |
Pr 5,2e-4 |
Tb 8,5e-5 |
Yb 2,5e-4 |
Nd 2,2e-3 |
Dy 4,2e-4 |
Lu 7,0e-5 |
Sm 6,0e-4 |
Ho 1,1e-4 |
з цих даних видно, що так звані “рідкоземельні” елементи більш поширені на Землі, ніж меркурій, бісмут, аргентум і йод, а найбільш поширений лантаноїд – церій – зустрічається частіше, ніж плюмбум, бор і бром.
Лантаноїди завжди зустрічаються разом в формі силікатів і ортофосфатів.
Мінерали лантаноїдів: гадолініт (іттербіт) – силікат берилію, феруму і елементів ітрієвих земель; церіт – силікат церію, лантану і диспрозію, що містить воду; монацит – CePO4, що містить церієві землі і близько 5% ThO2.
Отримання лантаноїдів.
- Обробка руд з подальшим поділом методами фракційної кристалізації або іонного обміну.
- Виділення металів електролізом розплаву хлоридів лантаноїдів.
Властивості лантаноїдів. Сріблясто-білі метали, на повітрі тьмяніють (іноді – окиснюються повністю). Лантан розкладає теплу воду з виділенням водню і утворенням лантан(III) гідроксиду La(OH)3. Щільність металів становить від 7 до 10 г./см3. Гадоліній при температурах нижче 17*С набуває феромагнітні властивості.
В сполуках всі лантаноїди мають ступінь окиснення (+III); Ce, Tb зустрічаються в стані (+IV), a Eu, Sm і Yb – в стані (+II).
Катіони лантаноїдів(III) мають характерне забарвлення: Pr3+ – жовто-зелене, Nd3+ – червоно-фіолетове, Pm3+ – червоне, Sm3+ – темно-жовте, Eu3+ – світло-рожеве, Er3+ – темно-рожеве і Tm3+ – блідо-зелене. La3+, Ce3+, Yb3+ і Lu3+ – безбарвні.
Застосування лантаноїдів. Церій з 50% феруму (фероцерій) використовується як кремінь в запалюючих пристроях (газові запальнички і плит). Церій оксид(III) Ce2O3 входить до складу ковпачків люмінесцентних ламп. Європій використовується в ядерних реакторах. Неодим(III) оксид Nd2O3 – світло-блакитний порошок, який флуоресціює червоним світлом, входить до складу так званих неодімових стекол для лазерної техніки.