III. STRANSKA SKUPINA -  LANTANOIDI

V III. stranski skupini periodnega sistema so elementi skandij, itrij in lantan. V tej skupini obravavamo tudi LANTANOIDEin sicer štirinajst elementov od cezija do lutencija,ki so sitsnjeni med lantan in hafnij.

Elektronska konfiguracija valenčnih elektronov elementov lantanoidov:

6 s²4 fⁿ

Iz elektronske konfiguracije sledijo oksidacijska števila lantanoidov:

1.     spojine z oksidacijskim številom +3

Vsi lantanoidi imajo oksidacijsko število +3.

Tvorijo okside, Ln₂O₃ , kateri reagirajo z vodo in ogljikovih dioksidom:

Ln₂O₃ + 3 CO₂ --> Ln₂ (CO₃)₃

Ln₂O₃ + 3 H₂O -->  2 Ln(OH)₃

Bazičnost hidroksidov, Ln(OH)₃ , se zmanjšuje z naraščajočim vrstnim številom.

Lantanoide oborimo z halogenidi-vodikovimi fluoridi, ki so med halogenidi najmanj topni.

Z raztapljanjem oksidov v ustreznih kislinah nastanejo soli. Znane so tudi dvojne soli. Ki omogočajo ločevanje lantanoidov.

2.     spojine z oksidacijskim številom + 4

Spojine lantanoidov z oksidacijskim številom +4 so redke razen Ce spojin, ter Pr in Tb spojin.

3.     spojine z oksidacijskim številom +2

Najpogostejše spojine z oksidacijskim številom +2 so pri Sm, Eu, Tm in Yb.

Lantanoidi tvorijo le malo koordinacijskih spojin, saj 4f- orbitale ne tvorijo hibridnih orbital in tudi privlak med centaralnimi ioni in ligandi je majhen, kar je posledica velikega lantanoidnega iona.

Atomski in ionski radii elementov padajo z naraščajočo atomsko maso, medtem ko pa elekronegativnost narašča.

Lantanoidi so reaktivni. Reagirajo z večino nekovin, ter dajejo številne zlitine z kovinami in tudi z vodo, pri čemer se razvija vodik. Na zraku zgorijo do oksidov, LnO ₂, z izjemo cerija, pri katerem oksid nastaja kot produkt oksidacije, CeO₂.

Zgodovina lantanoidov:

Prva odkritja lantanoidov segajo v leto 1794, ko je finski raziskovalec J. Gadolin odkril iteritno zemljo, in v leto 1803, odkritje ceritne zemlje Šveda J.J.Berzeliusa. V letih 1839 do 1843 je Carl Gustav Mosander izoliral lantanove, cerijeve, terbijeve, erbijeve, itrijeve in didimove spojine, katere slednje je avstrijec Auer von Welsbach poimenoval v elementa prazeodim in neodim.Odkrivanja ostalih elementov so si sledila v naslednjem desetletju.

Za lantanoide je v uporabi tudi ime redke zemlje, ki praviloma pomeni njihove okside, ki pa jih razdelimo na:

Oksidi

- Ceritne zemlje: Ce, La , Pr, Nd, Sm

- Iteritne zemlje:- itrijeva zemlja: Y

- terbijeve zemlje: Eu, Gd, Tb

- erbijeve zemlje: Dy, Ho, Er, Tm

- iterbijeve spojine : Yb, Lu

Nahajališča:

- v zemeljski skorji:

4.3*10^-3 Ce 2.5*10^-4 Yb

2.2*10^-3 Nd 2.3*10^-4 Er

1.7*10^-3 La 1.1*10^-4 Ho

6.0*10^-4 Sm 9.9*10^-5 Eu

5.9*10^-4 Gd 8.5*10^-5 Tb

5.2*10^-4 Pr 1.9*10^-5 Tm

4.2*10^-4 Dy

- Nastopajo kot silikati in fosfati.

Najpomembnejši minerali: gadolin- silikat lantanoidov, železa in berilija

cerit- cerijev silikat z lantanom in disprozijem, ki vsebuje vodo

monacit- CePo₄, s ceritnimi zemljami in 5% ThO₂

Pridobivanje:

- z redukcijo kloridov s kalcijem pri temperaturi nad 1000^oC pripravljamo lantanoide z manjšo molsko maso

- pri lantanoidih z večjo molsko maso pa so izhodne snovi fluoridi, saj so kloridi preveč hlapni

- lantanoide lahko ločujemo z uporabo ionskih izmenjevalcev, frankcionirano kristalizacijo,ter z redukcijo in oksidacijo.