Lanthanide
15 elementi metallici dal lantanio al lutezio, che riempiono gli orbitali 4f.
I lantanidi sono un insieme di 15 elementi metallici, con numeri atomici dal 57 al 71, dal lantanio al lutezio. Nella tavola periodica, i primi quattordici di questi (fino all'itterbio) riempiono gli orbitali 4f. Il lutezio, elemento 71, è un elemento del blocco d e un metallo di transizione, ma viene comunemente considerato un lantanide perché il suo comportamento è molto simile a quello degli altri. L'Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC) raccomanda ufficialmente il nome "lantanoidi" per questa serie (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), poiché il suffisso "-oide" indica meglio la somiglianza con il lantanio, mentre "-ide" è solitamente riservato agli ioni negativi. Nonostante ciò, "lantanidi" rimane il termine comune. Nelle discussioni sulla chimica dei lantanidi, il simbolo informale Ln viene usato per riferirsi a qualsiasi elemento del gruppo. Tutti tranne uno dei lantanidi sono elementi del blocco f, corrispondenti al riempimento del guscio elettronico 4f. Il termine "elemento delle terre rare" o "metallo delle terre rare" include spesso gli elementi stabili del gruppo 3, scandio, ittrio e lutezio, insieme agli elementi 4f. Ogni lantanide forma un catione trivalente, Ln³⁺, e la loro chimica è in gran parte governata da una costante diminuzione del raggio ionico dal lantanio al lutezio. Diversi possono anche assumere stati di ossidazione +2 o +4. Nelle rappresentazioni della tavola periodica, gli elementi del blocco f sono solitamente collocati in due righe separate sotto la tavola principale, una convenzione dettata dall'estetica e dalla praticità di formattazione. Una tavola in formato esteso, sebbene raramente utilizzata, inserisce le serie 4f e 5f nelle loro posizioni appropriate nel sesto e settimo periodo. Il termine "lantanidi" fu introdotto da Victor Goldschmidt nel 1925. Nonostante la loro effettiva abbondanza, il nome riflette un senso di elusività, derivante dal greco lanthanein, che significa "giacere nascosto". Ciò si riferisce a come questi elementi si "nascondono" l'uno dietro l'altro nei minerali. Il nome deriva dal lantanio, scoperto per la prima volta nel 1838, che era esso stesso un nuovo elemento delle terre rare "nascosto" in un minerale di cerio. Ironicamente, il lantanio divenne in seguito il primo di un'intera serie di elementi chimicamente simili e diede il nome al gruppo. Poiché "lantanide" significa "simile al lantanio", alcuni sostengono che il lantanio stesso non possa logicamente essere un lantanide, ma la IUPAC lo include in base all'uso comune.
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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Contesto e storia
La IUPAC raccomanda il nome 'lantanoidi' perché il suffisso '-ide' è preferito per gli ioni negativi, mentre '-oide' indica somiglianza con un membro della famiglia, ma 'lantanidi' rimane comune. I lantanidi riempiono progressivamente il guscio elettronico 4f dal lantanio al lutezio, con il lutezio che è un elemento del blocco d. La loro chimica è dominata dallo stato di ossidazione +3 e tutti formano cationi trivalenti Ln3+. Il raggio ionico diminuisce costantemente dal lantanio al lutezio (la contrazione dei lantanidi), spiegata dallo scarso schermaggio degli elettroni 5s e 5p da parte degli elettroni 4f. Diversi lantanidi possono anche formare stati di ossidazione +2 e +4, ma solo Ce(IV) ed Eu(II) sono stabili in soluzione acquosa. Nella tavola periodica, gli elementi del blocco f sono solitamente mostrati come due righe aggiuntive sotto il corpo principale, una questione di estetica e praticità di formattazione. Una tavola in formato esteso, raramente utilizzata, li inserisce nelle loro posizioni appropriate nella sesta e settima riga. I lantanidi sono metalli teneri; la loro durezza aumenta lungo la serie. L'europio ha la densità più bassa e il raggio metallico più grande, mentre il gadolinio diventa ferromagnetico al di sotto di 16 °C.
Guida alla lettura
I lantanidi sono importanti per le loro proprietà elettroniche, magnetiche e ottiche uniche, derivanti dal progressivo riempimento degli orbitali 4f. La loro chimica è in gran parte determinata dallo stato di ossidazione +3 e dalla contrazione dei lantanidi, che influenza i raggi ionici e i legami. Sono metalli altamente riducenti, con potenziali di riduzione simili ai metalli alcalino-terrosi. Le transizioni f→f nei lantanidi producono spettri deboli e stretti, rendendo i loro complessi di colore più tenue rispetto ai complessi dei metalli di transizione. I loro momenti magnetici possono arrivare fino a 7 elettroni spaiati, portando a un forte paramagnetismo nella maggior parte dei lantanidi. Il termine 'elemento delle terre rare' include spesso scandio, ittrio e lutezio insieme agli elementi 4f. Nonostante il nome, i lantanidi non sono rari in abbondanza. Le loro applicazioni derivano da sottili variazioni nelle proprietà elettroniche, elettriche, ottiche e magnetiche, e la purificazione richiede metodi ripetuti di solvente e scambio ionico a causa di differenze di solubilità molto piccole. L'inclusione del lutezio come lantanide è stata messa in discussione perché è un elemento del blocco d, ma si comporta in modo simile agli altri 14.
Domande frequenti
Chi è Lantanide?
Lantanide è il nome collettivo dei 15 elementi metallici con numeri atomici dal 57 al 71, che vanno dal lantanio al lutezio. Essi riempiono prevalentemente il sottoguscio elettronico 4f e condividono uno stato di ossidazione +3 dominante, sebbene il lutezio sia tecnicamente un metallo di transizione del blocco d che si comporta comunque come il resto del gruppo.
Per cosa è noto Lantanide?
In quanto elementi del blocco f, i lantanidi forniscono un'ampia gamma di proprietà magnetiche, ottiche e catalitiche guidate dai loro orbitali 4f parzialmente riempiti. I loro raggi ionici quasi identici e la carica +3 condivisa li rendono notoriamente difficili da separare l'uno dall'altro, ma quella stessa chimica alimenta qualsiasi cosa, dai magneti permanenti ai display a fosfori.
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