Lantanoid

Lantanoidy je spoločné pomenovanie pre skupinu štrnástich chemických prvkov s atómovými číslami 58 do 71,^[1][2] čiže prvky cér až lutécium, ktoré sa nachádzajú v periodickej tabuľke v šiestej perióde a vo valenčnej vrstve obsadzujú orbitály bloku f.^[2] Aj keď posledný prvok z radu – lutécium – má v skutočnosti f orbitál kompletne zaplnený (jeho elektrónová konfigurácia je [Kr] 4f¹⁴ 5d¹ 6s²), formálne sa tiež zaraďuje k lantanoidom.^[3] Spolu so skandiom a ytriom sa označujú ako kovy vzácnych zemín.

Kedysi sa tieto prvky označovali nesprávne ako lantanidy. Prípona „-oid“ naznačuje podobnosť (s lantánom), koncovky „-id“ naznačuje v zlúčeninách záporný náboj (čo lantanoidy nemajú).^[2]

Prvky

Vlastnosti

Lantanoidy sú striebrobiele mäkké, kujné a ťažné kovy. Prvé tri lantanoidy, lantán, cér a prazeodým kryštalizujú v najtesnejšom hexagonálnom a kubickom usporiadaní. Európium má kubickú priestorovo centrovanú štruktúru a yterbium kryštalizuje s najtesnejšou kubickou štruktúrou. Ostatné lantanoidy majú najtesnejšiu hexagonálnu štruktúru.

Lantanoidy sú reaktívne kovy. Zapálené na vzduchu alebo v kyslíku reagujú na oxidy. Cér reaguje na oxid CeO₂, prezeodým a terbium na oxidy približných vzorcov Pr₆O₁₁, Tb₄O₇ a ostatné lantanoidy na oxidy Ln₂O₃. Zohrievaním lantanoidov s halogénmi vznikajú halogenidy všeobecného vzorca LnX₃, s vodíkom reagujú na hydridy LnH₂ a LnH₃. Lantanoidy reagujú za tepla s väčšinou nekovov. Lantanoidy sa chovajú ako neušľachtilé kovy.

Čisté kovové lantanoidy sa získavajú ťažko, lebo sa ľahko oxidujú a majú vysoké teploty topenia. Okrem toho sú ich zlúčeniny veľmi podobné navzájom, ale aj so zlúčeninami prvkov, ktoré sú umiestnené nad nimi (tzv. lantanoidová kontrakcia). Pri lantanoidoch je zaujímavé, že v zlúčeninách s aniónom odvodeným od silnej kyseliny (sírová, dusičná, chloristá, chlorovodíková, atď.), sú ich soli vo vode rozpustné, bez výnimky.

Výskyt v prírode, izolácia a použitie

Lantanoidy napriek ich pôvodnému označeniu prvky vzácnych zemín nepatria podľa výskytu v prírode medzi zriedkavé prvky. Takzvané ťažké lantanoidy (Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) sa nachádzajú najmä vo forme kremičitanov (gadolinit, thorveitit), fosforečnanov (xenotím) a tiež niobičnanov a tantaličnanov.

Najväčšie množstvo lantanoidov bez rozdelenia na jednotlivé prvky sa spotrebuje na výrobu zliatín. Zliatiny lantanoidov a kobaltu sa používajú na výrobu permanentných magnetov. Oxidy lantanoidov sa používajú ako katalyzátory pri spracovaní ropy. Ďalšie zlúčeniny lantanoidov majú uplatnenie v elektrotechnike a elektronike pri konštrukcii laserov a vo výrobe rôznych fluorescenčných povrchov, vrátane televíznych obrazoviek. Predpokladá sa využitie elektrických a magnetických vlastností sulfidov, selenidov a teluridov európnatých a yterbnatých pri konštrukcii pamäťových prvkov.

Referencie

1. ↑ lantanoidy. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. 3. vyd. Bratislava : Obzor, 1981. S. 425.
2. ↑ ^{a b c} GAŽO, Ján. Všeobecná a anorganická chémia. 2. vyd. Bratislava : Alfa, 1974. S. 567 – 572.
3. ↑ CHAMBERS, Colin; HOLLIDAY, Arthur Kenenth. Modern inorganic chemistry: an intermediate text. London : Butterworth & Co Publishers, 1975. ISBN 978-0408706636. Kapitola 15, s. 458. (po anglicky)

Iné projekty

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému lantanoidy

Chemický portál