Bespreking van de lanthaniden groep

De Lanthaniden zijn ontdekt in 1787 in een zwart mineraal gadilinite in Ytterby, Zweden. Dit mineraal bleek te bestaan uit verschillende elementen. Moseley maakte een x-ray spectra van de elementen om te bewijzen dat er zich veertien elementen tussen lanthaan en hafnium bevonden. De Lanthaniden zijn ruim voorradig in de aardkorst. De term Lanthaniden is afkomstig is van het eerste element van de reeks namelijk lanthanium. Net als elke andere reeksen in het periodiek systeem, zoals de alkalimetalen of de halogenen, lijken de lanthaniden qau eigenschappen op elkaar.

Plaats lanthaniden in het periodiek systeem

De Lanthaniden (als reeks aangeduid met Ln) bestaan uit een reeks van 15 elementen namelijk van atoomnummer 57 tot en met 71. dat is van lanthanium tot en met Lutetium. De Lanthaniden lijken qua eigenschappen op elkaar. Ze vormen meestal Ln3+ ionen door het verliezen van drie buitenelektronen. Ook komen de oxidatietoestanden 2+ en 4+ voor. Lanthaniden zijn echter het meest stabiel in de +3 oxidatietoestand.

Elektron configuratie

De elektronenconfiguraties van de lanthaniden vertonen onderling overeenkomsten die de fysische en chemische overeenkomsten en (kleine) verschillen verklaren.
Een belangrijk kenmerk van de lanthaniden is de zogenaamde lanthanide contractie, dat is de afname van de atoomstraal van links naar rechts in de reeks, dus de afname in diameter van Lanthanium tot Lutetium.

Eigenschappen en chemische reacties

Een belangrijke eigenschap van de lanthaniden die bepaalt hoe de elementen reageren met andere elementen is de basiciteit. Basiciteit (mate waarin een oplossing alkalisch is) is een maat voor het gemak waarmee een atoom elektronen af staat en dus reageert. Voor de lanthaniden, is de relatieve basiciteit als volgt:

• La3 +> Ce3 +> Pr3 +> Nd3 +> Pm3 +> Sm3 +> Eu3 +> Gd3 +> Tb3 +> Dy3 +> Ho3 +> Er3 +> Tm3 +> Yb3 +> LU3 +

De basiciteit neemt af bij hogere atoomnummers. Een andere eigenschap van de lanthaniden is hun magnetische eigenschap. De elementen zijn diamagnetisch of paramagnetisch. De diamagnetische ionen zijn: La3 +, LU3 +, YB2 + en Ce4 +, de rest van de lanthaniden is paramagnetisch.

Lantaniden en hun legeringen

De vers gesneden lanthaniden hebben een zilverachtige metallieke glans. Echter ze verliezen die glans snel door oxidatie in de lucht. Lanthaniden reageren langzaam in koud water maar snel bij verhitting. Dat komt door hun elektropositiviteit.(bezitten van positieve lading, dus de neiging om elektronen vrij te geven om een chemische binding te vormen). Lanthaniden ondergaan de volgende reacties:

• Oxideren in vochtige lucht.
• Lossen snel op in zuren.
• Reactie met zuurstof langzaam bij kamertemperatuur, ontbranding bij 150-200 ° C.
• Reageren met halogenen na verwarming.
• Bij verwarming, reageren ze met S, H, C en N.

Trends in het periodiek systeem

De grootte van atoomstraal en ionstraal wordt bepaald door de kernlading en het aantal elektronen. In de lanthaniden, is er een afname in atoomgrootte van La naar Lu, de zogenaamde lanthanide Contractie. De trend voor de hele periodieke systeem is dat de atoomstraal afneemt van links naar rechts in de tabel en de lanthaniden volgen dus ook deze trend.

Kleur en lichtabsorptie

De kleur die een stof heeft is de kleur (golflengte van het licht) die wordt gereflecteerd door de stof. Dit betekent dat als een stof een groene kleur heeft, het groene licht wordt gereflecteerd. De golflengte van het licht bepaalt of het licht wordt gereflecteerd of geabsorbeerd.

Voorkomen in de natuur

Elke bekende Lanthanide mineraal bevat in beginsel alle leden van de reeks. Echter, elk mineraal bevat een andere concentratie verhouding van de afzonderlijke lanthaniden. De drie belangrijkste minerale bronnen zijn:

• Monaziet: bevat vooral de lichtere lanthaniden.
• Xenotiem: bevat vooral de zwaardere Lanthaniden.
• Euxeniet: bevat een vrij gelijkmatige verdeling van de lanthaniden.

Toepassingen

• De lanthaniden worden meestal niet gebruikt in elementaire vorm, maar als legering. Bijvoorbeeld worden legeringen met Cerium gebruikt in de metallurgie onder andere vanwege hun reducerend vermogen.
• De lanthaniden worden gebruikt voor keramische doeleinden. De “glasachtige” bekleding van een keramische schotel kan worden gemaakt met lanthaniden.
• Ze worden gebruikt om intensiteit van booglampen te verbeteren.
• De lanthaniden worden gebruikt in nucleaire processen.