Lanthanide
15 elementos metálicos desde el lantano hasta el lutecio, que llenan los orbitales 4f.
Los lantánidos son un conjunto de 15 elementos metálicos, que abarcan los números atómicos del 57 al 71, desde el lantano hasta el lutecio. En la tabla periódica, los primeros catorce de estos (hasta el iterbio) llenan los orbitales 4f. El lutecio, elemento 71, es un elemento del bloque d y un metal de transición, pero generalmente se sigue contando como lantánido porque su comportamiento se asemeja mucho al de los demás. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) recomienda oficialmente el nombre "lantanoide" para esta serie (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), ya que el sufijo "-oide" indica mejor la similitud con el lantano, mientras que "-uro" suele reservarse para iones negativos. A pesar de esto, "lantánido" sigue siendo el término común. En las discusiones sobre química de los lantánidos, se utiliza el símbolo informal Ln para referirse a cualquier elemento del grupo. Todos los lantánidos, excepto uno, son elementos del bloque f, correspondientes al llenado de la capa de electrones 4f. El término "elemento de tierras raras" o "metal de tierras raras" a menudo incluye los elementos estables del grupo 3, escandio, itrio y lutecio, junto con los elementos 4f. Cada lantánido forma un catión trivalente, Ln³⁺, y su química está gobernada en gran medida por una disminución constante del radio iónico desde el lantano hasta el lutecio. Varios también pueden adoptar estados de oxidación +2 o +4. En los diseños de la tabla periódica, los elementos del bloque f suelen colocarse en dos filas separadas debajo de la tabla principal, una convención impulsada por la estética y la conveniencia del formato. Una tabla de formato ancho, aunque rara vez se usa, inserta las series 4f y 5f en sus posiciones adecuadas en los periodos sexto y séptimo. El término "lantánido" fue introducido por Victor Goldschmidt en 1925. A pesar de su abundancia real, el nombre refleja una sensación de esquivez, proveniente del griego lanthanein, que significa "yacer oculto". Esto se refiere a cómo estos elementos se "esconden" unos detrás de otros en los minerales. El nombre deriva del lantano, descubierto por primera vez en 1838, que a su vez era un nuevo elemento de tierras raras que "yacía oculto" en un mineral de cerio. Irónicamente, el lantano se convirtió más tarde en el primero de toda una serie de elementos químicamente similares y dio nombre al grupo. Debido a que "lantánido" significa "como el lantano", algunos argumentan que el lantano mismo no puede ser lógicamente un lantánido, pero la IUPAC lo incluye basándose en el uso común.
Quick Facts
- Atomic numbers
- 57–71
- Elements
- La
- Ce
- Pr
- Nd
- Pm
- Sm
- Eu
- Gd
- Tb
- Dy
- Ho
- Er
- Tm
- Yb
- Lu
- Common oxidation state
- +3
- Term origin
- Greek λανθανειν (lanthanein), 'to lie hidden'
- Iupac recommended name
- lanthanoid
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Contexto y trasfondo
La IUPAC recomienda el nombre 'lantanoide' porque el sufijo '-uro' se prefiere para iones negativos, mientras que '-oide' indica similitud con un miembro de la familia, pero 'lantánido' sigue siendo común. Los lantánidos llenan la capa de electrones 4f progresivamente desde el lantano hasta el lutecio, siendo el lutecio un elemento del bloque d. Su química está dominada por el estado de oxidación +3, y todos forman cationes trivalentes Ln3+. El radio iónico disminuye constantemente desde el lantano hasta el lutecio (la contracción lantánida), explicada por el pobre apantallamiento de los electrones 5s y 5p por los electrones 4f. Varios lantánidos también pueden formar estados de oxidación +2 y +4, pero solo Ce(IV) y Eu(II) son estables en solución acuosa. En la tabla periódica, los elementos del bloque f se muestran habitualmente como dos filas adicionales debajo del cuerpo principal, una cuestión de estética y practicidad de formato. Una tabla de formato ancho, rara vez utilizada, los inserta en sus lugares adecuados en las filas sexta y séptima. Los lantánidos son metales blandos; su dureza aumenta a lo largo de la serie. El europio tiene la densidad más baja y el radio metálico más grande, mientras que el gadolinio se vuelve ferromagnético por debajo de 16 °C.
Guía del lector
Los lantánidos son importantes por sus propiedades electrónicas, magnéticas y ópticas únicas que surgen del llenado progresivo de los orbitales 4f. Su química está determinada en gran medida por el estado de oxidación +3 y la contracción lantánida, que afecta los radios iónicos y el enlace. Son metales altamente reductores, con potenciales de reducción similares a los metales alcalinotérreos. Las transiciones f→f en los lantánidos producen espectros débiles y estrechos, lo que hace que sus complejos sean de color más tenue que los complejos de metales de transición. Sus momentos magnéticos pueden ser de hasta 7 electrones desapareados, lo que lleva a un fuerte paramagnetismo en la mayoría de los lantánidos. El término 'elemento de tierras raras' a menudo incluye escandio, itrio y lutecio junto con los elementos 4f. A pesar de su nombre, los lantánidos no son raros en abundancia. Sus aplicaciones provienen de variaciones sutiles en las propiedades electrónicas, eléctricas, ópticas y magnéticas, y la purificación requiere métodos repetidos de disolvente e intercambio iónico debido a diferencias de solubilidad muy pequeñas. Se ha cuestionado la inclusión del lutecio como lantánido porque es un elemento del bloque d, pero se comporta de manera similar a los otros 14.
Preguntas frecuentes
¿Quién es Lantánido?
Lantánido es el nombre colectivo de los 15 elementos metálicos con números atómicos del 57 al 71, que van desde el lantano hasta el lutecio. Llenan predominantemente la subcapa de electrones 4f y comparten un estado de oxidación +3 dominante, aunque el lutecio es técnicamente un metal de transición del bloque d que aún se comporta como el resto del grupo.
¿Por qué es conocido Lantánido?
Como elementos del bloque f, los lantánidos aportan un amplio conjunto de propiedades magnéticas, ópticas y catalíticas impulsadas por sus orbitales 4f parcialmente llenos. Sus radios iónicos casi idénticos y su carga +3 compartida los hacen notoriamente difíciles de separar entre sí, pero esa misma química impulsa desde imanes permanentes hasta pantallas de fósforo.
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