Lanthanide

El lantanoide (según la terminología de la IUPAC) (antes de los lantánidos) serie se compone de los 15 elementos con números atómicos 57 a la 71, de lantano a lutecio . Todos los lantánidos son elementos f-bloque, que corresponden a la carga del depósito de electrones 4f, excepto para lutecio que es un lantanoide bloque d. La serie de los lantánidos (Ln) lleva el nombre de lantano.

Terminología

La nombre trivial " tierras raras "a veces se utiliza para describir todos los lantánidos junto con escandio e itrio . El término "tierras raras" surge de los minerales de los que se aislaron, que eran minerales de tipo óxido poco comunes. El uso de este nombre está en desuso por IUPAC, ya que no son ni raras en abundancia ni "tierras" (un término obsoleto para fuertemente básica insoluble en agua óxidos de metales electropositivos incapaz de ser fundidos en metal por medio de la tecnología de finales del siglo 18). Estos elementos son de hecho bastante abundante en la naturaleza, aunque rara en comparación con las tierras "comunes" como la cal o magnesia. El cerio es el elemento más abundante en el 26 de la corteza terrestre, neodimio es más abundante que el oro e incluso tulio (los lantánidos menos comunes de origen natural) es más abundante que el yodo. A pesar de su abundancia, incluso el término técnico "lantánidos" refleja un sentido de carácter esquivo por parte de estos elementos, ya que proviene de la λανθανειν griego (lanthanein), "para permanecer escondido."

IUPAC recomienda actualmente el nombre lantánidos en lugar de lantánido, como el "uro" sufijo indica generalmente negativos iones mientras que el sufijo "-oid" indica similitud con uno de los miembros de la familia que contiene de elementos. En la literatura antigua, se utiliza a menudo el nombre "lanthanon". Hay disposiciones alternativas de la tabla periódica que excluyen lantano o lutecio de aparecer junto con los otros lantánidos.

Química

Lantánidos son químicamente similares entre sí. Comparación útil también se puede hacer con los actinoids , donde la cáscara 5f se llena parcialmente. Los lantánidos se colocan típicamente por debajo del cuerpo principal de la tabla periódica en la forma de una nota al pie. La versión de ancho completo de la tabla periódica muestra la posición de los lantánidos más claramente.

La radios iónicos de los lantánidos disminuir a través del período - la llamada contracción de los lantánidos. A excepción de cerio (III y IV) y europio (III y II), los lantánidos se producen cationes trivalentes como en la naturaleza. Como consecuencia, sus comportamientos geoquímicas son una función regular de radio iónico y, por lo tanto, el número atómico. Esta propiedad da lugar a variaciones en la abundancia de los lantánidos que trazan los materiales naturales a través de procesos físicos y químicos. Además, dos de los lantánidos tienen isótopos radiactivos con larga vida media ⁽¹⁴⁷ Sm y ¹⁷⁶ Lu) de esa fecha, los minerales y las rocas de la Tierra, la Luna y los meteoritos. La contracción de los lantánidos es responsable de la gran división geoquímicos que divide los lantánidos en la luz y los minerales pesados lantánidos enriquecidos, siendo este último casi inevitablemente asociada con y dominado por itrio. Esta división se refleja en los primeros dos "tierras raras" que fueron descubiertos: itrio (1794) y óxido de cerio (1803). La brecha es impulsado por la disminución en el número de coordinación como el radio iónico se encoge, y se ilustra dramáticamente por los dos minerales de fosfato anhidro, monacita (monoclínica) y xenotime (tetragonal). La brecha geoquímica ha puesto más de los lantánidos de luz en la corteza terrestre, pero varios de los pesos pesados en el manto de la Tierra. El resultado es que aunque los grandes depósitos minerales ricos se encontraron que se enriquecen en los lantánidos de luz, correspondientemente grandes yacimientos para los pesados son pocos. Los lantánidos obedecen a la Regla Oddo-Harkins, que establece que los elementos impares son menos abundantes que los vecinos pares.

La mayoría de los lantánidos son ampliamente utilizados en láseres . Estos elementos desvían UV y la radiación electromagnética infrarroja y se utilizan comúnmente en la producción de lentes de gafas de sol.

Debido a sus configuraciones electrónicas específicas, átomos lantánidos tienden a perder tres electrones, por lo general ¹ 5d y 6s ^2, para alcanzar su estado de oxidación más estable en forma de iones trivalentes.

Los trications lantánidos, disponen de una configuración electrónica núcleo Xe con la adición de n electrones 4f, con n que varía de 0 [de La (III)] a 14 [para Lu (III)]. Esta sub-capa 4f ⁿ se encuentra en el interior del ion, protegido por las 5s ² y ⁶ 5p cerrados sub-cáscaras. Por lo tanto, trications lantánidos se refieren a veces como "gases nobles cargadas triple positivamente".

La naturaleza contraída de los orbitales 4f, junto con su pequeña superposición con los orbitales de átomos del ligando, atribuye un carácter predominantemente iónico para bonos átomo-lantánidos ligando en complejos. Por lo tanto, las interacciones electrostáticas entre principalmente la tricatiónico lantánido y los átomos de los ligandos resultan en disposiciones geométricas irregulares y un puñado de números elevados de coordinación. De hecho, esta cargada positivamente triple característica densidad electrónica gas inerte capa cerrada es la base de la lantánido Sparkle modelo, utilizado en la química computacional de complejos de lantánidos.

Varias propiedades, tales como energías de ionización, propiedades ópticas, momentos magnéticos y geometrías de complejos, etc., sirven como prueba de que los orbitales 4f son de hecho totalmente a salvo de los efectos del ligando.

Lantánidos que entran en el cuerpo humano debido a la exposición a diversos procesos industriales pueden afectar los procesos metabólicos. Iones lantánidos trivalentes, especialmente La ³⁺ y Gd ^3+, pueden interferir con los canales de calcio en las células humanas y animales. Lantánidos también puede alterar o incluso inhibir la acción de diversas enzimas. Iones lantánidos que se encuentran en las neuronas pueden regular transmition sináptica, así como bloquear algunos receptores (por ejemplo, receptores de glutamato).

Propiedades

Todos los lantánidos se parecen mucho a lantano . Son electropositivos trivalentes metales. Ellos son brillantes y de color blanco plateado, y empañan fácilmente cuando se expone al aire. Muchos cometen el acero. Reaccionan violentamente con la mayoría de los no metales. Son relativamente suave, pero su dureza aumenta con su número atómico. Lantánidos queman en el aire. Tienen de fusión y altos puntos de ebullición .

Nemotécnica

Para recordar la secuencia de los elementos lantánidos, diversos Se han utilizado frases mnemotécnicas. Este es el más común:

Adies L C an't P ut N ickels P roperly en S Lote-máquinas. C ada G irl T Ries D aily, in embargo H, C ada T iempo ou Y L ook.