Эти элементы расположены в шестом периоде системы Д. И. Менделеева. Своё название лантаноиды они получили благодаря тому, что расположены за металлом называемым лантаном. В некоторых справочниках и научной литературе их называют лантаниды. К ним относятся элементы, которые следуют за ним от церия до лютеция. Все они относятся к категории редкоземельных металлов с ярко выраженными специфическими свойствами. Для удобства понимания их свойств элементы делят на две группы: цериевую и иттриевую.

Подразделение лантаноидов

Нахождение в природе

В земной коре металл группы лантаноидов встречается достаточно редко. Чаще всего их можно встретить в гранитоидах и породах с большим содержанием щёлочных элементов. Такой элемент может входить в качестве изоморфной примеси в кристаллических решётках других, более распространённых металлов. Поэтому промышленная добыча производится в щелочных породах магматического происхождения и так называемых карбонатитах. В качестве примера можно привести разработку нефелиновой сиенты на Кольском полуострове.

Лантаноид под номером 68 (эрбий) активно добывается в Швеции. Своё название он получил от одноимённого населённого пункта. В последнее время современные технологии позволяют получать металлы этой группы, разрабатывая морские и аллювиальные россыпи монацита и ксенотима.

Физические и химические свойства

Все металлы этой группы имеют ярко выраженный серебристо белый цвет. Их кристаллическая решётка гексаганальная с плотной упаковкой. В некоторых элементах она принимает кубическую или ромбоэдрическую форму. Электронная конфигурация  зависит от количества электронов на двух крайних орбитах. Форма внутренней структуры определяет основные физические и химические свойства.

Внешний вид лантаноидов

К основным физическим свойствам относятся:

  • высокая прочность;
  • пластичность (они легко поддаются деформации);
  • обладают парамагнетизмом (этот эффект отчётливо проявляется при повышении температуры);
  • в области низких температур они становятся ферромагнетиками;
  • окислы этих металлов достаточно тугоплавки, каждый элемент имеет свою температуру плавления (от 920 градусов Цельсия у лантана до 1497 у эрбия);
  • плотность колеблется между величинами в 5,1 г/см3 и 9,3 г/см3;
  • твердость составляет в среднем 40-70 кг/мм3
  • при минимальном количестве примесей (в химически чистом виде) обладают высокой электропроводностью.

Из всей группы элементов радиоактивность проявляется только у двух элементов: самария и прометия. Первый имеет меньшую радиоактивность. Механические свойства каждого элемента зависят от состава и количества примесей, особенно таких элементов как сера, углерод, азот и кислород.

Физические свойства лантаноидов

К основным химическим свойствам относят:

  • высокая химическая активность;
  • вариативность такого показателя как валентность;
  • устойчивость к отдельным видам кислот (в частности к фосфорной и плавиковой);
  • они способны активно взаимодействовать с некоторыми органическими соединениями;
  • быстро окисляются на воздухе;
  • все лантаноиды растворимы в воде, в которой происходит кристаллизация с образованием различных кристаллогидратов;
  • простые соли этих металлов способны образовывать двойные соли с солями магния, аммония или щелочных металлов.

Сравнение электронного слоя лантаноидов

Повышенная активность проявляется в способности лантаноидов образовывать очень прочные оксиды, сульфиды, которые хорошо взаимодействуют с фосфором, водородом и углеродом. Особенно эта активность проявляется при повышении температуры.

Получение лантаноидов

Одним из основных способов, позволяющих получить металл группы лантаноидов, является способ восстановления первичного элемента из их оксидов. Для решения этой задачи применяют различные восстановители. К ним относятся:

  • водород;
  • кальций;
  • серная кислота.

Применение восстановителя зависит от первичного материала, из которого получают лантаноид. В промышленных масштабах группа лантаноидов получается с применением электролиза расплавов с предварительным обогащением.

Применение лантаноидов

Эти металлы получили достаточно широкое применение. Они используются в качестве добавок при изготовлении различных марок стали, чугуна или других сплавов. Добавление лантаноидов позволяет повысить механическую стойкость, значительно улучшить показатели антикоррозийной устойчивости, улучшить показатели жаропрочности. Особое место они занимают в производстве специальных сортов стекла, которое применяется в атомной технике. В результате добавления лантаноидов в лаки и краски повышают уровень защиты поверхности от коррозии. При определённых составах они придают краскам люминесцирующие свойства. В радиоэлектронике эти металлы добавляют в материалы для изготовления катодов и при создании лазерной техники.

Применение лантаноидов

В перспективе планируется применять лантаноиды при создании так называемых оксибромидов, которые будут широко использоваться для проведения ранней диагностики онкологических заболеваний. При приёме этих препаратов кристаллы соединения с лантаноидами будут естественным образом подсвечивать место возникновения раковых клеток.

Использование свойства люминисцентности может быть использовано при создании альтернативных источников освещения, которые могут прийти на смену светодиодам. Разработанные на основе лантаноидов металлогели позволяют находить места появления дефектов в металле, выявление токсинов и патогенов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 

Порекомендуйте эту статью:
Оцените статью:
Очень плохоПлохоСреднеХорошоотлично (голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
 
 

Наверх!

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: