Lantanit

Lantanit (/ˈlænθənaɪd/) or lanthanoid (/ˈlænθənɔɪd/) kimyasal elementler serisi, lantandan lutetiuma kadar 57-71 atom numaralarına sahip 15 metalik kimyasal elementten oluşur. Bu elementler, kimyasal olarak benzer elementler ile birlikte skandiyum ve itriyum, genellikle nadir toprak elementleri olarak bilinir.

Gayri kimyasal sembol Ln, herhangi bir lantanide atıfta bulunmak için lantanid kimyasının genel tartışmalarında kullanılır. Lantanitlerin biri hariç tümü, 4f elektron kabuğunun dolmasına karşılık gelen f-blok elementleridir; Kaynağa bağlı olarak, lantan veya lutetium bir d-blok elemanı olarak kabul edilir, ancak diğer 14 ile kimyasal benzerlikleri nedeniyle dahil edilir. Tüm lantanit elementleri, kimyası büyük ölçüde lantandan lütetiuma doğru azalan iyonik yarıçap ile belirlenen Ln3 + olan üç değerlikli katyonları oluşturur.

Lantanitler olarak adlandırılırlar çünkü serideki elementler lantanla kimyasal olarak benzerdir. Hem lantan hem de lutetium 3d grubu olarak adlandırılmıştır, çünkü 5d kabuğunda tek bir değerlik elektronu vardır. Bununla birlikte, her iki element de genellikle lantanit elementlerin kimyası tartışmalarına dahil edilir. Lantan, ikisinden daha sık ihmal edilir, çünkü grup 3 elemanı olarak yerleştirilmesi metinlerde ve anlamsal nedenlerden dolayı biraz daha yaygındır: "lantanit", "lantan gibi" anlamına geldiğinden, lantanumun mantıken bir lantanit olamayacağı iddia edildi. ancak IUPAC, yaygın kullanıma dayalı olarak dahil edildiğini onaylar.

Periyodik tablonun sunumlarında, lantanitler ve aktinitler, tablonun ana gövdesinin altında iki ilave satır olarak, yer tutucularla veya her bir seri için seçilen tek bir eleman (lanthanum ve aktinyum veya lutetium ve lawrencium) ile gösterilir. Ana tablonun tek bir hücresinde, sırasıyla baryum ve hafniyum ve radyum ve rutherfordium arasındadır. Bu sözleşme tamamen estetik ve biçimlendirme pratikliği konusudur; nadiren kullanılan geniş formatlı bir periyodik tablo, tabanda altıncı ve yedinci sıraların (periyotların) parçaları olarak lantanit ve aktinit serilerini uygun yerlerine yerleştirir.

1985 Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği “Kırmızı Kitap” (s. 45) “lantanoid” in “lantanid” yerine kullanılmasını önerir. "-İde" bitişi normalde negatif bir iyon olduğunu gösterir. Bununla birlikte, geniş mevcut kullanım nedeniyle, “lantanit” e hala izin verilmektedir.

Lantanitler

Lanthanum

57

La

Cerium

58

Ce

Praseodymium

59

Pr

Neodymium

60

Nd

Promethium

61

Pm

Samarium

62

Sm

Europium

63

Eu

Gadolinium

64

Gd

Terbium

65

Tb

Dysprosium

66

Dy

Holmium

67

Ho

Erbium

68

Er

Thulium

69

Tm

Ytterbium

70

Yb

Lutetium

71

Sınır elemanının doğal oluşumunu gösterir

Etimoloji

Grup 3'ün üstündeki iki element ile birlikte skandiyum ve itriyum, "nadir topraklar" önemsiz ismi bazen tüm lantanitleri tanımlamak için kullanılır; Grup 3, lantanid ve aktinit elementlerini içeren nadir toprakların bir tanımı da zaman zaman görülür ve nadiren Sc + Y + lantanitler + toryum gibi. "Nadir topraklar" adındaki "toprak", izole edildikleri minerallerden kaynaklanır ve nadir görülen oksit tipi minerallerdir. Bununla birlikte, adın kullanımı, elementler ne bollukta ne de "topraklarda" nadir olduğu için IUPAC tarafından kullanımdan kaldırılmıştır (18. yüzyılın sonlarında teknolojiyi kullanarak metal içine eritilemeyen elektropozitif metallerin suda çözünmeyen kuvvetli baz oksitler için eski bir terim). Grup 2 de aynı sebepten dolayı toprak alkali elementler olarak bilinir.

“Nadir topraklar” adındaki “nadir”, tek tek lantan elementlerin her birini ayırma zorluğundan herhangi birinin kıtlığından çok daha fazla şey yapar. Yunanca "disprositos" ile "ulaşılması zor" elementi 66 da, disprosiyum aynı şekilde; Lantanum kendisi "gizli" kelimesinden sonra isimlendirilir. "57 (La) - 71 (Lu) elementleri birbirlerine kimyasal olarak çok benzer ve doğada sıklıkla, genellikle lantanitlerin üçünden 15'ine kadar (16'sında itriyumla birlikte) samarskite gibi minerallerde meydana gelirler. monazit ve diğerleri, diğer iki grup 3 elementi, ayrıca toryum ve bazen başka aktinitleri de içerebilirler. Nadir toprakların çoğunluğu İsveç, Ytterby'deki aynı madende keşfedildi ve dördü şehirden sonra (itriyum, iterbiyum, erbiyum, terbiyum) ve Stockholm'den sonra beşinci * (holmiyum); skandiyum adını İskandinavya'dan, eski adı Thule'den sonra tulyum'dan ve hemen takip eden grup 4 elementi (sayı 72) hafniyum, Kopenhag şehrinin Latince adı olarak adlandırmıştır.

Samarskite (samaryum elementinin isminin kaynağı olan bir mineral) ve özellikle diğer benzer mineraller de bu elementlere, grup 4 ve grup yakındaki metal tantalum, niyobyum, hafniyum, zirkonyum, vanadyum ve titanyum ile bağlantılı olarak sahiptirler ve grup 5 sıklıkla benzer oksidasyon durumlarındadır. Monazit, sayısız grup 3 + lantanid + aktinit metallerinden oluşan bir fosfattır ve özellikle toryum içeriği ve özellikle nadiren toprak, özellikle lantan, itriyum ve seryum için madenciliğe sahiptir. Seryum ve lantan ile nadir toprak serisinin diğer üyeleri, genellikle bu elementlerin seryum ve lantan baskın olduğu değişken bir karışımını içeren mismetal adı verilen bir metal olarak üretilir; çakmaktaşı ve bu metallerden birinin kapsamlı bir şekilde saflaştırılmasını gerektirmeyen diğer kıvılcım kaynakları gibi doğrudan kullanımlarına sahiptir.

Aynı zamanda, diğerlerinin değişken miktarlarının yanı sıra, belirli bir miktarda itriyum, seryum ve lantanum içeriği olarak değişen, itrokalsit, itrocerit, itroflorit gibi grup 2 elementlerine dayanan nadir toprak içeren mineraller de vardır. Diğer lantanit / nadir toprak mineralleri arasında, bastnäsite, florenit, sefanovit, perovskite, ksenotime, serit, gadolinit, lantanit, fergusonit, polikraz, blomstrandin, hunleniusit, miserit, loparit, lepersonnit, her bir etken madde konsantrasyonuna sahip olan ve bunlardan birkaçı bulunur. monazit ce gibi baskın olanın sembolüne sahip olabilir; 3. grup elementler, altın, gümüş, tantal ve dünyadaki pek çok kişinin tarzında doğal element mineralleri olarak meydana gelmez, ancak ay regolitinde olabilir. Çok nadir seryum, lantan ve muhtemelen diğer lantanit / grup 3 halojenürleri, feldspatları ve garnitürleri olduğu da bilinmektedir.

Bunların hepsi, bu elementlerin elektron kabukları doldurulma sırasının sonucudur - en dış kısım hepsi için aynı konfigürasyona sahiptir ve atom numarası 57'den 71'e yükselirken daha derin bir kabuk ilerleyen elektronlarla doldurulur. Uzun yıllar boyunca, birden fazla nadir toprak karışımının, neodim ve praseodim gibi tek eleman didymium ve benzeri olduğu gibi tek elemanlar olduğu kabul edildi. Çözünürlükteki çok küçük farklılıklar, saflaştırılmış bir metal elde etmek için çok fazla tekrarlama gerektiren bu elemanlar için çözücü ve iyon değişimi saflaştırma yöntemlerinde kullanılır. Rafine metaller ve bunların bileşikleri, birçok niş kullanımını hesaba katan elektronik, elektrik, optik ve manyetik özelliklerde kendi aralarında hafif ve keskin farklılıklar gösterir.

Yukarıdaki hususları, azlıklarından ziyade kıtlıktan ziyade ifade eden örneklerle, seryum Dünya'nın kabuğunda en bol bulunan 26. element ve bakırdan daha fazla miktarda bulunan neodim, altından daha fazladır; tulyum (en az doğal olarak oluşan ikinci lantanit), biyolojinin kritik kullanımlarını geliştirmesi için yeterince yaygın olan iyottan daha fazladır ve serideki yalnız radyoaktif element olan prometyum, doğal olarak en az görülen iki nadir durumdan daha yaygındır. Ortaya çıkan elementler, Fransiyum ve astatin, kombine. Bolluklarına rağmen, "lanthanides" teknik terimleri bile, Yunanistan'ın "lanthanein" lerinden, "gizli yatmaktan" geldiği için, bu unsurların bir kısmındaki belirsizlik duygusunu yansıttığı şeklinde yorumlanabilir.

Bununla birlikte, doğal bolluklarından değil, minerallerde birbirlerinin arkasına "saklanma" özelliklerinden bahsediyorlarsa, bu yorum aslında uygundur. Terimin etimolojisi ilk lantanum keşfi sırasında, o zamanlar seryum mineralinde "gizli yatan" sözde yeni nadir toprak elementi olarak aranmalıdır ve lantanumun daha sonra ilk Kimyasal olarak benzer elementlerin tamamı ve tüm serilere isim verebilir. "Lantanit" terimi 1925'te Victor Goldschmidt tarafından tanıtıldı.

Elementlerin fiziksel özellikleri

Kimyasal element	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
Atom numarası	57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
Image
Yoğunluk (g/cm³)	6.162	6.770	6.77	7.01	7.26	7.52	5.244	7.90	8.23	8.540	8.79	9.066	9.32	6.90	9.841
Erime noktası (°C)	920	795	935	1024	1042	1072	826	1312	1356	1407	1461	1529	1545	824	1652
Kaynama noktası (°C)	3464	3443	3520	3074	3000	1794	1529	3273	3230	2567	2720	2868	1950	1196	3402
Atom elektron konfigürasyonu (Gaz fazı)*	5d¹	4f¹5d¹	4f³	4f⁴	4f⁵	4f⁶	4f⁷	4f⁷5d¹	4f⁹	4f¹⁰	4f¹¹	4f¹²	4f¹³	4f¹⁴	4f¹⁴5d¹
Atom elektron konfigürasyonu (Katı Faz)*	5d¹	4f¹5d¹	4f²5d¹	4f³5d¹	4f⁴5d¹	4f⁵5d¹	4f⁷	4f⁷5d¹	4f⁸5d¹	4f⁹5d¹	4f¹⁰5d¹	4f¹¹5d¹	4f¹²5d¹	4f¹⁴	4f¹⁴5d¹
Metal kafes (RT)	dhcp	fcc	dhcp	dhcp	dhcp	**	bcc	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	fcc	hcp
Metalik yarıçapı (pm)	162	181.8	182.4	181.4	183.4	180.4	208.4	180.4	177.3	178.1	176.2	176.1	175.9	193.3	173.8
Direnç 25 °C (μΩ·cm)	57–80 20 °C	73	68	64		88	90	134	114	57	87	87	79	29	79
Manyetik duyarlılık χ_mol /10⁻⁶(cm³·mol⁻¹)	+95.9	+2500 (β)	+5530(α)	+5930 (α)		+1278(α)	+30900	+185000 (350 K)	+170000 (α)	+98000	+72900	+48000	+24700	+67 (β)	+183

* İlk Xe ve final 6s² elektron kabukları arasında ** Sm, diğer lantanidler gibi yakın paketlenmiş bir yapıya sahiptir ancak alışılmadık 9 kat tekrarına sahiptir.

Gschneider ve Daane (1988), seri boyunca (ertan (920° C) - lutetium (1622° C)) 6s, 5d ve 4f orbitallerinin hibridizasyonu derecesinde artan erime noktasındaki eğilimi gösterir. Hibridizasyonun, 795° C'nin en düşük erime noktasına sahip olan seryum için en büyük olduğuna inanılmaktadır. Lantanit metalleri yumuşaktır; serileri boyunca sertlikleri artar. Europium, 5.24 g /cm³'te serideki en düşük yoğunluğa ve 208.4 pm'de serideki en büyük metalik yarıçapa sahip olduğu için öne çıkıyor. 222 pm metalik yarıçapa sahip olan baryum ile karşılaştırılabilir. Metalin daha büyük Eu²⁺ iyonu içerdiğine ve iletim bandında sadece iki elektron olduğuna inanılmaktadır.

Ytterbium ayrıca büyük bir metal yarıçapa sahiptir ve benzer bir açıklama önerilmektedir. Lantanit metallerinin dirençleri göreceli olarak yüksektir, 29 ila 134 μΩ · cm arasındadır. Bu değerler, 2.655 μΩ · cm dirence sahip alüminyum gibi iyi bir iletkenle karşılaştırılabilir. La, Yb ve Lu (eşleşmemiş f elektronu olmayan) istisnaları dışında, lantanitler güçlü şekilde paramanyetiktir ve bu onların manyetik duyarlılıklarına yansır. Gadolinyum 16° C'nin altında (Curie noktası) ferromanyetik hale gelir. Diğer ağır lantanitler - terbiyum, disprosyum, holmium, erbiyum, tülyum ve iterbiyum - çok daha düşük sıcaklıklarda ferromanyetik hale gelir.

Kimya ve bileşikler

Kimyasal element	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
Atom numarası	57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
Ln³⁺ elektron konfigürasyonu*^[1]	4f⁰	4f¹	4f²	4f³	4f⁴	4f⁵	4f⁶	4f⁷	4f⁸	4f⁹	4f¹⁰	4f¹¹	4f¹²	4f¹³	4f¹⁴
Ln³⁺ yarıçap (pm)^[2]	103	102	99	98.3	97	95.8	94.7	93.8	92.3	91.2	90.1	89	88	86.8	86.1
Ln⁴⁺ sulu çözeltide iyon rengi^[3]	—	Turuncu sarı	sarı	Mavi menekşe	—	—	—	—	Kırmızı kahverengi	Turuncu sarı	—	—	—	—	—
Ln³⁺ sulu çözeltide iyon rengi^[1]	Renksiz	Renksiz	Yeşil	Menekşe	Pembe	Soluk sarı	Renksiz	Renksiz	V. soluk pembe	Soluk sarı	sarı	Gül	Soluk yeşil	Renksiz	Renksiz
Ln²⁺ sulu çözeltide iyon rengi^[2]	—	—	—	—	—	Kan kırmızısı	Renksiz	—	—	—	—	—	Mor-kırmızı	Sarı yeşil	—

* İlk [Xe] çekirdek dahil değil

Lantanit komplekslerinin renkleri, neredeyse tamamen metal ve ligand arasındaki yük transfer etkileşimlerinden kaynaklanmaktadır. f → f geçişleri, aynı zamanda geçiş metalleri için de geçerli olan simetridir (veya Laporte yasaktır). Bununla birlikte, geçiş metalleri bu kuralı kırmak için vibronik kaplin kullanabilmektedir. Lantanitlerdeki değerlik yörüngeleri neredeyse tamamen bağlanmayan ve bu kadar az etkili vibronik bağlanma gerektirdiğinden, f-f geçişlerinden gelen spektrumlar, d-d geçişlerinden daha zayıf ve daha dardır. Genel olarak bu, lantanit komplekslerinin renklerini, geçiş metali komplekslerinin renklerinden daha zayıf hale getirir. f → f geçişleri Ce³⁺ ve Yb³⁺ 'ın f1 ve f¹³ konfigürasyonlarında mümkün değildir ve bu nedenle bu iyonlar sulu çözeltide renksizdir.

Sulu çözelti içinde yaklaşık lantanit iyonlarının renkleri^[2]^[4]^[5]
Paslanma durumu	57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
+2						Sm²⁺	Eu²⁺						Tm²⁺	Yb²⁺
+3	La³⁺	Ce³⁺	Pr³⁺	Nd³⁺	Pm³⁺	Sm³⁺	Eu³⁺	Gd³⁺	Tb³⁺	Dy³⁺	Ho³⁺	Er³⁺	Tm³⁺	Yb³⁺	Lu³⁺
+4		Ce⁴⁺	Pr⁴⁺	Nd⁴⁺					Tb⁴⁺	Dy⁴⁺

4f orbitallerinin etkisi

Periyodik tablodaki lantanitlerin üzerinden geçerken, 4f orbitalleri genellikle doldurulur. 4f orbitallerinin lantanitlerin kimyası üzerindeki etkisi derindir ve onları geçiş metallerinden ayıran faktördür. Yedi 4f yörünge vardır ve gösterilmelerinin iki farklı yolu vardır: "kübik küme" olarak veya genel bir küme olarak. Kübik küme f_z³, f_xz², f_yz², f_xyz, f_z(x²−y²), f_{x(x²−3y²)} ve f_{y(3x²−y²)}. 4f orbitalleri [Xe] çekirdeğine nüfuz eder ve izole edilir ve bu nedenle bağlanmalara katılmazlar. Bu, kristal alan etkilerinin neden küçük olduğunu ve neden π bağ oluşturmadığını açıklar. Yedi 4f orbital olduğundan, eşlenmemiş elektronların sayısı 7'ye kadar çıkabilir ve bu da lantanit bileşikleri için gözlenen büyük manyetik momentlerin ortaya çıkmasına neden olur. Manyetik momentin ölçülmesi, 4f elektron konfigürasyonunu araştırmak için kullanılabilir ve bu, kimyasal bağ hakkında bir iç görü sağlamada yararlı bir araçtır. Lantanid büzülmesi, yani Ln³⁺ iyonunun boyutunun La³⁺ (103 pm) 'den Lu³⁺' a (86.1 pm) düşürülmesi, genellikle 5s ve 5p elektronlarının 4f elektronları tarafından zayıf bir şekilde korunmasıyla açıklanmaktadır.

Lantanit elementlerin elektronik yapısı, küçük istisnalar dışında, [Xe]6s²4fⁿ'dir. Lantanitlerin kimyasalı +3 oksidasyon durumunda hakimdir ve Ln^III bileşiklerinde 6s elektronları ve (genellikle) bir 4f elektronu kaybedilir ve iyonlar [Xe] 4f^m konfigürasyonuna sahiptir. Tüm lantanit elementleri, +3 oksidasyon durumunu gösterir. Ek olarak, Ce³⁺, xenon'un sabit elektronik konfigürasyonuyla Ce⁴⁺ oluşturmak için tek f elektronunu kaybedebilir. Ayrıca Eu³⁺, yarı dolu bir kabuğun ekstra stabilitesine sahip f⁷ konfigürasyonuyla Eu²⁺ oluşturmak için bir elektron kazanabilir. Ce (IV) ve Eu (II) dışında, lantanitlerin hiçbiri sulu çözeltide +3 dışındaki oksidasyon durumlarında stabil değildir. Promethium, insan yapımı bir elementtir, çünkü tüm izotopları 20 yıldan daha kısa yarı ömürleri ile radyoaktifdir.

Redüksiyon potansiyeli açısından, Ln^0/3+ çiftleri la1,99 (Eu için) ile .32,35 V (Pr için) arasında değişen tüm lantanitler için hemen hemen aynıdır. Bu nedenle, bu metaller, Mg (−2.36 V) gibi alkali toprak metallerine benzer bir şekilde azalan güçle, yüksek oranda azalmaktadır.

Lantan oksidasyon durumları

Lantanit elementlerin hepsinin genel olarak +3 oksidasyon durumuna sahip olduğu bilinmektedir ve sadece samaryum, europium ve iterbiyumun +2 oksidasyonunun çözeltide kolayca erişilebilir olduğu düşünülmektedir. Şimdi, tüm lantanitlerin çözeltide +2 kompleksleri oluşturabildiği bilinmektedir.^[6]

İyonlaşma enerjileri ve elementlerin indirgenme potansiyelleri
Kimyasal element	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
Atom numarası	57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
elektron konfigürasyonu [Xe] çekirdeğinin üstünde	5d¹6s²	4f¹5d¹6s²	4f³6s²	4f⁴6s²	4f⁵6s²	4f⁶6s²	4f⁷6s²	4f⁷5d¹6s²	4f⁹6s²	4f¹⁰6s²	4f¹¹6s²	4f¹²6s²	4f¹³6s²	4f¹⁴6s²	4f¹⁴5d¹6s²
E° Ln⁴⁺/Ln³⁺		1.72
E° Ln³⁺/Ln²⁺				−2.6		−1.55	−0.35			−2.5			−2.3	−1.05
E° Ln³⁺/Ln	−2.38	−2.34	−2.35	−2.32	−2.29	−2.30	−1.99	−2.28	−2.31	−2.29	−2.33	−2.32	−2.32	−2.22	−2.30
1. İyonlaşma enerjisi (kJ·mol⁻¹)	538	541	522	530	536	542	547	595	569	567	574	581	589	603	513
2. İyonlaşma enerjisi (kJ·mol⁻¹)	1067	1047	1018	1034	1052	1068	1085	1172	1112	1126	1139	1151	1163	1175	1341
1 + 2 İyonlaşma enerjisi (kJ·mol⁻¹)	1605	1588	1540	1564	1588	1610	1632	1767	1681	1693	1713	1732	1752	1778	1854
3. İyonlaşma enerjisi (kJ·mol⁻¹)	1850	1940	2090	2128	2140	2285	2425	1999	2122	2230	2221	2207	2305	2408	2054
1 + 2 + 3 İyonlaşma enerjisi (kJ·mol⁻¹)	3455	3528	3630	3692	3728	3895	4057	3766	3803	3923	3934	3939	4057	4186	3908
4. İyonlaşma enerjisi (kJ·mol⁻¹)	4819	3547	3761	3900	3970	3990	4120	4250	3839	3990	4100	4120	4120	4203	4370

Lantanitler için iyonlaşma enerjileri alüminyum ile karşılaştırılabilir. Alüminyumda, ilk üç iyonlaşma enerjisinin toplamı 5139 kJ·mol⁻¹ iken, lantanitler 3455 - 4186 kJ·mol^-1 aralığında yer almaktadır. Bu, lantanitlerin yüksek oranda reaktif doğası ile ilişkilidir.

Europium, 1632 kJ · mol⁻¹ için ilk iki iyonlaşma enerjisinin toplamı baryum 1468.1 kJ · mol⁻¹ ile karşılaştırılabilir ve europium'un üçüncü iyonlaşma enerjisi lantanitlerin en yükseğidir. İterbiyum için ilk iki iyonizasyon enerjisinin toplamı serideki ikinci en düşük ve üçüncü iyonlaşma enerjisi en yüksek ikincidir. Eu ve Yb için yüksek üçüncü iyonizasyon enerjisi, 4f⁷'nin yarı dolgusu ve 4f alt kabuğunun 4f¹⁴ dolumuyla ve değişim enerjisinden dolayı bu gibi konfigürasyonların sağladığı stabilite ile ilişkilidir. Europium ve itterbium, Eu²⁺ ve Yb²⁺ içeren tuz benzeri bileşikler, örneğin dihidridler oluşturur. Hem europium hem de iterbiyum, Ln²⁺ (NH₃)_x'in sıvı amonyak oluşturan çözeltileri içinde çözülür ve bunlar tekrar alkalin toprak metallerine benzerliklerini gösterir.

4. elektronun seryum içerisinde çıkarılabildiği ve (daha az ölçüde praseodimyum) göreceli kolaylığı, Ce (IV) ve Pr (IV) bileşiklerinin neden oluşturulabildiğini gösterir. örneğin seryum oksijenle reaksiyona girdiğinde Ce₂O₃ yerine CeO₂ oluşur.

Lantanitlerin ayrılması

İyonik yarıçapta bitişik lantan elementler arasındaki benzerlik, doğal olarak oluşan cevherlerde ve diğer karışımlarda birbirlerinden ayrılmasını zorlaştırır. Tarihsel olarak, çok zahmetli basamaklandırma ve fraksiyonel kristalleşme süreçleri kullanılmıştır. Lantan iyonları biraz farklı yarıçaplara sahip olduklarından, tuzlarının kafes enerjisi ve iyonların hidrasyon enerjileri, çözünürlükte küçük bir fark yaratacak şekilde biraz farklı olacaktır. Ln(NO₃)₃·2NH₄NO₃·4H₂O formülünün tuzları kullanılabilir. Endüstriyel olarak, elementler çözücü ekstraksiyonu ile birbirinden ayrılır. Tipik olarak sulu bir nitrat çözeltisi, tri-n-butilfosfat içeren kerosen içine özümlenir. İyonik yarıçap azaldıkça oluşan komplekslerin gücü artar, bu nedenle organik fazdaki çözünürlük artar. Karşı akım değişim yöntemleri kullanılarak tam ayrılma sürekli olarak sağlanabilir. Elementler, iyon değişim kromatografisiyle de ayrılabilir ve EDTA komplekslerinin oluşumu için kararlılık sabiti, [La (EDTA)]⁻ için K Lu 15.5 kütüğü için artar - [Lu(EDTA)]⁻için K ≈ 19.8 kütüğü için artar.

Koordinasyon kimyası ve kataliz

Koordinasyon kompleksleri biçiminde, lantanitler, +3 oksidasyon durumlarında ezici bir şekilde bulunur, ancak özellikle stabil 4f konfigürasyonları, +4 (Ce, Tb) veya +2 (Eu, Yb) iyonları verebilir. Bu formların tümü kuvvetle elektropozitifdir ve bu nedenle lantanit iyonları sert Lewis asitleridir. Oksidasyon durumları da çok kararlıdır; SmI₂ ve seryum (IV) tuzları hariç olmak üzere, lantanitler redoks kimyası için kullanılmamaktadır. Şekil 4f elektronları çekirdeğe yakın bulunma olasılığının yüksek olduğu ve bu nedenle nükleer yük seri boyunca arttıkça kuvvetli bir şekilde etkilenir; bu, lantanit büzülmesi olarak adlandırılan iyonik yarıçaplarda karşılık gelen bir azalmayla sonuçlanır.

Atom veya iyonun dış bölgesinde mevcut bulunan 4f elektronlarının düşük olasılıkları, bir lantanit iyonunun orbitalleri ve herhangi bir bağlayıcı ligand arasında çok az etkin örtüşme sağlar. Dolayısıyla, lantanit kompleksleri tipik olarak çok az kovalent karaktere sahiptir veya hiç yoktur ve yörünge geometrilerinden etkilenmez. Yörünge etkileşiminin olmaması, aynı zamanda, metalin değiştirilmesinin, özellikle geçiş metalleriyle karşılaştırıldığında, kompleks üzerinde (büyüklük dışında) çok az etkisinin olduğu anlamına gelir. Kompleksler çok yönlü zayıf elektrostatik kuvvetlerle bir arada tutulur ve böylece ligandlar tek başına komplekslerin simetri ve koordinasyonunu belirler. Sterik faktörler bu nedenle baskındır, metalin koordinatik doygunluğu ligandlar arası itilmeye karşı dengelenir. Bu, çoğu düzensiz olan ve aynı zamanda komplekslerin oldukça akıcı doğalarında kendini gösteren çok çeşitli koordinasyon geometrileriyle sonuçlanır. Tek bir geometriye kilitlenmenin enerjik bir nedeni olmadığından, hızlı intramoleküler ve moleküller arası ligand değişimi gerçekleşecektir. Bu, tipik olarak, tüm olası konfigürasyonlar arasında hızla dalgalanan kompleksler ile sonuçlanır.

Bu özelliklerin çoğu, lantanit komplekslerini etkili katalizörler yapar. Sert Lewis asitleri, koordinasyon üzerine bağları polarize edebilir ve böylece bileşiklerin elektrofilikliğini değiştirebilir, klasik bir örnek Luche indirgemesidir. Kararsız iyonik bağları ile birleştiğinde iyonların büyük boyutu, hacimli koordine edici türlerin bile hızlı bir şekilde bağlanmasına ve ayrışmasına izin verir; bu nedenle, mükemmel verim, çoğu zaman sadece birkaç mol mol yüklemesi ile elde edilebilir. Lantanid kasılmasıyla birleştirilmiş yörünge etkileşimlerinin olmaması, lantanitlerin seri boyunca boyut olarak değiştiği ancak kimyasallarının aynı kaldığı anlamına gelir. Bu, sterik ortamların kolayca ayarlanmasını sağlar ve bunun kompleksin katalitik aktivitesini arttırmak ve metal kümelerinin nükleerliğini değiştirmek için kullanıldığı örnekler vardır.

Buna rağmen, lantanid koordinasyon komplekslerinin homojen katalizörler olarak kullanımı, büyük ölçüde laboratuarla sınırlıdır ve şu anda endüstriyel ölçekte kullanılmaları için az sayıda örnek bulunmaktadır. Ancak, lantanitlerin koordinasyon kompleksleri ve bunların birçoğunun endüstriyel olarak faydalı olduğu başka birçok biçimde var olduğu belirtilmelidir. Özellikle, lantanit metal oksitler, çeşitli endüstriyel işlemlerde heterojen katalizörler olarak kullanılır.

Ln (III) bileşikleri

Üç değerlikli lantanitler çoğunlukla iyonik tuzlar oluşturur. Üç değerlikli iyonlar sert alıcılardır ve oksijen verici ligandlarla azot verici ligandlardan daha stabil kompleksler oluştururlar. Daha büyük iyonlar sulu çözeltide 9-koordinattır, [Ln(H₂O)₉]³⁺, fakat daha küçük iyonlar 8-koordinattır, [Ln(H₂O)₈]³⁺. İkinci lantanitlerin ikinci koordinasyon alanında daha fazla su molekülüne sahip olduğuna dair bazı kanıtlar var. Monodentat ligandlarla yapılan kompleksleşme genellikle zayıftır, çünkü su moleküllerini ilk koordinasyon küresinden çıkarmak zordur. 1,4,7,10-tetraazasiklododekan-1,4,7,10-tetraasetik asitten (DOTA) elde edilen tetra anyon gibi şelat etkisinden dolayı şelatlayıcı ligandlarla daha güçlü kompleksler oluşur.

Ln (II) ve Ln (IV) bileşikleri

Lantanitlerin en yaygın iki değerli türevleri, uygun bir f⁷ konfigürasyonu sağlayan Eu (II) içindir. Divalent halojenür türevleri tüm lantanitler için bilinir. Bunlar ya geleneksel tuzlardır ya da Ln (III) "elektrid" benzeri tuzlardır. Basit tuzlar YbI₂, EuI₂, ve SmI₂'dir. Ln³⁺, 2I⁻, e⁻ olarak tanımlanan elektrid benzeri tuzlar arasında LaI₂, CeI₂ ve GdI₂ bulunur. İyodürlerin çoğu eterler ile çözülebilir kompleksler oluşturur; TmI₂ (dimetoksietan)₃. Samaryum (II) iyodür yararlı bir indirgeyici maddedir. Ln (II) kompleksleri, transmetalasyon reaksiyonları ile sentezlenebilir. Normal oksidasyon durumları aralığı, sterik olarak hacimli siklopentadienil ligandlarının kullanımı ile genişletilebilir, bu şekilde birçok lantanit, Ln (II) bileşikleri olarak izole edilebilir.

Ceric amonyum nitrattaki Ce (IV) kullanışlı bir oksitleyici ajandır. Aksi takdirde tetravalent lantanitler nadirdir. Ce (IV), doldurulmamış bir kabuk oluşturma eğilimi nedeniyle istisnadır.

Hidrürler

Kimyasal element	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
Atom numarası	57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
Metal kafes (RT)	dhcp	fcc	dhcp	dhcp	dhcp	r	bcc	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp
Dihidrür^[7]	LaH_2+x	CeH_2+x	PrH_2+x	NdH_2+x		SmH_2+x	EuH₂ o "salt like"	GdH_2+x	TbH_2+x	DyH_2+x	HoH_2+x	ErH_2+x	TmH_2+x	YbH_2+x o, fcc "salt like"	LuH_2+x
Yapı	CaF₂	CaF₂	CaF₂	CaF₂	CaF₂	CaF₂	*PbCl₂^[8]	CaF₂	CaF₂	CaF₂	CaF₂	CaF₂	CaF₂		CaF₂
metal alt kafes	fcc	fcc	fcc	fcc	fcc	fcc	o	fcc	fcc	fcc	fcc	fcc	fcc	o fcc	fcc
trihidrür^[7]	LaH_3−x	CeH_3−x	PrH_3−x	NdH_3−x		SmH_3−x	EuH_3−x^[9]	GdH_3−x	TbH_3−x	DyH_3−x	HoH_3−x	ErH_3−x	TmH_3−x		LuH_3−x
metal alt kafes	fcc	fcc	fcc	hcp	hcp	hcp	fcc	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp	hcp
Trihidrit özellikleri şeffaf izolatörler (kaydedildiği renk)	kırmızı	bronzdan griye^[10]	PrH_3−x fcc	NdH_3−x hcp		golden greenish^[11]	EuH_3−x fcc	GdH_3−x hcp	TbH_3−x hcp	DyH_3−x hcp	HoH_3−x hcp	ErH_3−x hcp	TmH_3−x hcp		LuH_3−x hcp

Lantan metalleri, LnH₂, dihidritleri oluşturmak için ekzotermik olarak hidrojen ile reaksiyona girer. Ba ve Ca hidritlerine benzeyen Eu ve Yb dışında (iletken olmayan, şeffaf tuz benzeri bileşikler) siyah piroforik, metal alt kafesin yüz merkezli kübik olduğu ve H atomlarının tetrahedral bölgeleri işgal ettiği bileşikler meydana getirirler. Daha fazla hidrojenleme, stokiyometrik olmayan, iletken olmayan, daha fazla tuz benzeri bir trihidrid üretir. Trihidrid oluşumu %8-10 hacim ile ilişkilendirilir ve artar ve bu karakteristik olarak daha anyonik (H⁻ hidrit anyon) hale gelen hidrojen atomları üzerindeki yükün daha fazla lokalizasyonu ile bağlantılıdır.

Halojenürler

Lantan halojenürler^[2]^[12]^[13]^[14]
Kimyasal element	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
Atom numarası	57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
Tetraflorür		CeF₄	PrF₄	NdF₄					TbF₄	DyF₄
Renk m.p. °C		beyaz aralık	beyaz aralık						beyaz aralık
Yapı C.N.		UF₄ 8	UF₄ 8						UF₄ 8
Triflorür	LaF₃	CeF₃	PrF₃	NdF₃	PmF₃	SmF₃	EuF₃	GdF₃	TbF₃	DyF₃	HoF₃	ErF₃	TmF₃	YbF₃	LuF₃
Renk m.p. °C	white 1493^[15]	white 1430	green 1395	violet 1374	green 1399	white 1306	white 1276	white 1231	white 1172	green 1154	pink 1143	pink 1140	white 1158	white 1157	white 1182
Yapı C.N.	LaF₃ 9	LaF₃ 9	LaF₃ 9	LaF₃ 9	LaF₃ 9	YF₃ 8	YF₃ 8	YF₃ 8	YF₃ 8	YF₃ 8	YF₃ 8	YF₃ 8	YF₃ 8	YF₃ 8	YF₃ 8
Triklorit	LaCl₃	CeCl₃	PrCl₃	NdCl₃	PmCl₃	SmCl₃	EuCl₃	GdCl₃	TbCl₃	DyCl₃	HoCl₃	ErCl₃	TmCl₃	YbCl₃	LuCl₃
Renk m.p. °C	beyaz 858	beyaz 817	green 786	leylak rengi 758	yeşil 786	Sarı 682	yellow dec	beyaz 602	beyaz 582	beyaz 647	Sarı 720	violet 776	yellow 824	beyaz 865	beyaz 925
Yapı C.N.	UCl₃ 9	UCl₃ 9	UCl₃ 9	UCl₃ 9	UCl₃ 9	UCl₃ 9	UCl₃ 9	UCl₃ 9	PuBr₃ 8	PuBr₃ 8	YCl₃ 6	YCl₃ 6	YCl₃ 6	YCl₃ 6	YCl₃ 6
Tribromid	LaBr₃	CeBr₃	PrBr₃	NdBr₃	PmF₃	SmBr₃	EuBr₃	GdBr₃	TbBr₃	DyBr₃	HoBr₃	ErBr₃	TmBr₃	YbBr₃	LuBr₃
Renk m.p. °C	beyaz 783	beyaz 733	yeşil 691	menekşe 682	green 693	yellow 640	grey dec	beyaz 770	beyaz 828	beyaz 879	yellow 919	menekşe 923	beyaz 954	beyaz dec	beyaz 1025
Yapı C.N.	UCl₃ 9	UCl₃ 9	UCl₃ 9	PuBr₃ 8	PuBr₃ 8	PuBr₃ 8	PuBr₃ 8	6	6	6	6	6	6	6	6
Triiyodür	LaI₃	CeI₃	PrI₃	NdI₃	PmI₃	SmI₃	EuI₃	GdI₃	TbI₃	DyI₃	HoI₃	ErI₃	TmI₃	YbI₃	LuI₃
Renk m.p. °C		yellow 766	yeşil 738	yeşil 784	yeşil 737	turuncu 850	dec.	sarı 925	957	yeşil 978	sarı 994	violet 1015	sarı 1021	beyaz dec	kahverengi 1050
Yapı C.N.	PuBr₃ 8	PuBr₃ 8	PuBr₃ 8	PuBr₃ 8		BiI₃ 6	BiI₃ 6	BiI₃ 6	BiI₃ 6	BiI₃ 6	BiI₃ 6	BiI₃ 6	BiI₃ 6	BiI₃ 6	BiI₃ 6
Diflorür						SmF₂	EuF₂							YbF₂
Renk m.p. °C						mor 1417	sarı 1416							gri
Yapı C.N.						CaF₂ 8	CaF₂ 8							CaF₂ 8
Diklorür				NdCl₂		SmCl₂	EuCl₂			DyCl₂			TmCl₂	YbCl₂
Renk m.p. °C				yeşil 841		kahverengi 859	beyaz 731			siyah dec.			yeşil 718	yeşil 720
Yapı C.N.				PbCl₂ 9		PbCl₂ 9	PbCl₂ 9			SrBr₂			SrI₂ 7	SrI₂ 7
Dibromür				NdBr₂		SmBr₂	EuBr₂			DyBr₂			TmBr₂	YbBr₂
Color m.p. °C				yeşil 725		kahverengi 669	beyaz 731			siyah			yeşil	sarı 673
Yapı C.N.				PbCl₂ 9		SrBr₂ 8	SrBr₂ 8			SrI₂ 7			SrI₂ 7	SrI₂ 7
Diiyodür	LaI₂ madeni	CeI₂ madeni	PrI₂ madeni	NdI₂ yüksek basınç madeni		SmI₂	EuI₂	GdI₂ metallic		DyI₂			TmI₂	YbI₂
Color m.p. °C		bronze 808	bronze 758	violet 562		green 520	green 580	bronze 831		purple 721			black 756	yellow 780	Lu
Yapı C.N.	CuTi₂ 8	CuTi₂ 8	CuTi₂ 8	SrBr₂ 8 CuTi₂ 8		EuI₂ 7	EuI₂ 7	2H-MoS₂ 6					CdI₂ 6	CdI₂ 6
Ln₇I₁₂	La₇I₁₂		Pr₇I₁₂	'					Tb₇I₁₂
Seskiklorid	La₂Cl₃							Gd₂Cl₃	Tb₂Cl₃				Tm₂Cl₃		Lu₂Cl₃
Yapı								Gd₂Cl₃	Gd₂Cl₃
Sesquibromide								Gd₂Br₃	Tb₂Br₃
Yapı								Gd₂Cl₃	Gd₂Cl₃
Monoiodide	LaI^[16]
Yapı	NiAs türü

Bilinen tek tetrahalidler, yalnızca matris izolasyon koşullarında bilinen son ikisi olan seryum, praseodim, terbiyum, neodim ve disprosiyumun tetraflorürleridir. Lantanitlerin tümü, flor, klor, brom ve iyot ile trihalidler oluşturur. Hepsi yüksek erime ve ağırlıklı olarak iyoniktirler. Florürler suda sadece hafifçe çözünür ve havaya duyarlı değildir ve bu, havaya duyarlı, suda kolayca çözünür ve oksohalidler oluşturmak için yüksek sıcaklıkta reaksiyona giren diğer halojenürlerle zıtlık gösterir. Saf metal onlardan hazırlanabildiği için trihalidler önemliydi. Gaz fazında trihalidler düzlemsel veya yaklaşık düzlemseldir, daha hafif lanthanitler daha düşük oranda dimerlere sahiptir, daha ağır lanthanitler daha yüksek bir orana sahiptir. Dimerler Al₂Cl₆ ile benzer bir yapıya sahiptir.

Diğer izolatörler iken dihalidlerin bazıları iletkendir. İletken formlar, elektronun Ln³⁺ (X⁻)₂(e⁻) bir iletken bant içine delokalize edildiği Ln^III elektrid bileşikleri olarak düşünülebilir. Dioditlerin tümü nispeten kısa metal-metal ayrımlarına sahiptir. Lantan, seryum ve praseodim diodürlerin CuTi₂ yapısı, HP-NdI₂ ile birlikte 4⁴ metal ağ ve kısa metal-metal bağlara sahip metal ve iyot atomları içerir (393-386 La-Pr). bu bileşiklerin iki boyutlu metaller (grafitle aynı şekilde iki boyutlu) olduğu düşünülmelidir. Tuz benzeri dihalidler Eu, Dy, Tm ve Yb'dir. Eu ve Yb için nispeten kararlı bir + 2 oksidasyon durumunun oluşması genellikle yarı dolu (f⁷) ve tamamen dolu f¹⁴'ün kararlılığı (değişim enerjisi) ile açıklanmaktadır. GdI₂ tabakalı MoS₂ yapısına sahiptir, ferromanyetiktir ve devasa manyetoresistans sergiler. Seskiloidler Ln₂X₃ ve tabloda listelenen Ln₇I₁₂ bileşikleri metal kümeleri, Ln₇I₁₂'de ayrı Ln₆I₁₂ kümeleri ve seskihalidlerde zincir oluşturan yoğunlaştırılmış kümeler içerir. Skandiyum, klor ile benzer bir küme bileşiği oluşturur, Sc₇Cl₁₂ Birçok geçiş metali kümesinden farklı olarak, bu lantanit kümeleri güçlü metal-metal etkileşimlerine sahip değildir ve bunun nedeni düşük değerli değer elektronlarından kaynaklanmakta, bunun yerine çevresindeki halojen atomları tarafından stabilize edilmektedir.

La, bilinen tek monohaliddir. LaI₃ ve La metalinin reaksiyonundan hazırlanan NiAs tipi bir yapıya sahiptir ve La³⁺ (I⁻)(e⁻)₂ formüle edilebilir.

Fiziki ozellikleri

Manyetik ve spektroskopik

Lantan ve lutetium hariç tüm üç değerlikli lantanit iyonlarının eşleşmemiş f elektronları vardır. Bununla birlikte, manyetik momentler, güçlü spin-yörünge kuplajı nedeniyle sadece dönüş değerlerinden önemli ölçüde sapmaktadır. En fazla eşleştirilmemiş elektron sayısı Gd³⁺ 'da 7'dir, manyetik momenti 7.94 B.M.'dir, fakat en büyük manyetik momentler 10.4-10.7 B.M.'de Dy³⁺ ve Ho³⁺ tarafından sergilenmektedir. Bununla birlikte, Gd³⁺ 'da tüm elektronlar paralel dönüşe sahiptir ve bu özellik, MRG taramalarında gadolinyum komplekslerinin kontrast reaktif olarak kullanılması için önemlidir.

Kristal alan bölmesi lantanit iyonları için oldukça küçüktür ve enerji seviyeleri açısından dönüş yörüngesinde kaplinden daha az önemlidir. Laport kuralı tarafından elektrotların f orbitalleri arasında geçişleri yasaktır. Ayrıca, orbitallerin "gömülü" doğası nedeniyle, moleküler titreşimlerle birleşme zayıftır. Sonuç olarak, lantanit iyonlarının spektrumu oldukça zayıftır ve emme bantları da benzer şekilde dardır. Holmium oksit ve holmium oksit çözeltileri içeren cam (genellikle perklorik asitte), 200-900 nm spektral aralığında keskin optik soğurma tepelerine sahiptir ve optik spektrofotometreler için bir dalga boyu kalibrasyonu standardı olarak kullanılabilir ve ticari olarak temin edilebilir.

F-f geçişleri Laporte yasak olduğu için, bir elektron uyarıldıktan sonra, temel duruma düşme yavaş olacaktır. Bu, popülasyon inversiyonunu elde etmeyi kolaylaştırdığından, lazerlerde kullanım için uygun hale getirir. Nd: YAG lazer yaygın olarak kullanılanlardan biridir. Europium katkılı itriyum vanadatı, renkli televizyon ekranlarının gelişmesini sağlayan ilk kırmızı fosfordu. Lantan iyonları, benzersiz 4f orbitalleri nedeniyle belirgin parlaklık özelliklerine sahiptir. Laporte yasaklı f-f geçişleri, bağlı bir "anten" ligandının uyarılmasıyla aktive edilebilir. Bu, görünür, NIR ve IR ve göreceli olarak uzun parlaklık ömrü boyunca keskin emisyon bantlarına yol açar.

Bulunuşu

Lantanit daralması, lantanitleri hafif ve ağır lantanit bakımından zenginleşmiş minerallere bölen büyük jeokimyasal bölünmeden sorumludur, ikincisi neredeyse kaçınılmaz olarak itriyumla ilişkilendirilir ve hakimdir. Bu bölünme, keşfedilen ilk iki "nadir toprakta" yansıyor: yttria (1794) ve ceria (1803). Jeokimyasal bölünme, dünyanın kabuğundaki ışığın lantanitlerinden daha fazlasını, ancak dünyanın mantosundaki ağır üyelerin çoğunu koymuştur. Sonuç, hafif lantanitlerle zenginleştirilmiş büyük zengin cevher kütlelerinin bulunmasına rağmen, buna karşılık ağır elemanlar için büyük cevher kütlelerinin az olmasıdır. Ana cevherler monazit ve bastnäzittir. Monazit kumları genellikle tüm lantanit elementlerini içerir, ancak daha ağır elementler bastnäsite'de bulunmaz. Lantanitler Oddo-Harkins kuralına uymaktadır - tek sayılı öğeler çift sayılı komşularına göre daha az miktarda bulunmaktadır.

Uygulamalar

Endüstriyel

Lantanit elementler ve bunların bileşiklerinin birçok kullanımı vardır, fakat tüketilen miktarlar diğer elementlere kıyasla nispeten küçüktür.Yaklaşık 15000 ton/yıl lantanit, katalizör olarak ve gözlük üretiminde tüketilir. Bu 15000 ton, lantanit üretiminin yaklaşık %85'ine tekabül etmektedir. Bununla birlikte, değer açısından bakıldığında, fosfor ve mıknatıslardaki uygulamalar daha önemlidir.

Lantanit elemanları, süper iletkenler, samaryum-kobalt ve neodim-demir borlu yüksek akılı nadir toprak mıknatısları, magnezyum alaşımları, elektronik parlatıcıları, rafine edici katalizörleri ve hibrit otomobil bileşenlerini (özellikle piller ve mıknatıslar) içerir. Lantan iyonları, optoelektronik uygulamalarında kullanılan, özellikle de Nd: YAG lazeri olan, lüminesan materyallerde aktif iyonlar olarak kullanılır. Erbiyum katkılı fiber yükselticiler, fiber optik haberleşme sistemlerinde önemli cihazlardır. Lantan dopantlı fosforlar, televizyon setleri gibi katod ışın tüpü teknolojisinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. En eski renkli televizyon CRT'lerinin kalitesiz kırmızısı vardı; fosfor katkı maddesi olarak övünyum iyi kırmızı fosforları mümkün kılmıştır. Yttrium demir garnet (YIG) küreleri ayarlanabilir mikrodalga rezonatörleri olarak işlev görebilir. Lantan oksitler, TIG kaynağı için yüksek sıcaklık özelliklerini geliştirmek için tungsten ile karıştırılarak, çalışmak için biraz tehlikeli olan toryum değiştirilir. Savunma ile ilgili birçok ürün gece görüş gözlüğü ve telemetre gibi lantanit elementleri de kullanır. Aegis donanımlı bazı savaş gemilerinde kullanılan SPY-1 radarı ve Arleigh Burke sınıfı destroyerlerin hibrit tahrik sistemi kritik kapasitelerde nadir toprak mıknatısları kullanıyor. Sıvı katalitik çatlamada kullanılan lantan oksit fiyatı 2010 yılının başında kilo başına 5 dolardan Haziran 2011'de kilogram başına 140 dolara yükselmiştir.

Lantanitlerin çoğu, lazerlerde ve katkılı fiber optik amplifikatörlerde (yardımcı) dopanlar olarak kullanılır; örneğin, Ergüçlü fiber yükselticilerde, karasal ve denizaltı fiber-optik iletim bağlantılarında, internet trafiğini taşıyan tekrarlayıcı olarak kullanılan fiber yükselticilerde kullanılır. Bu elementler ultraviyole ve kızılötesi radyasyonu saptırır ve güneş gözlüğü camlarının üretiminde yaygın olarak kullanılır. Diğer uygulamalar aşağıdaki tabloda özetlenmiştir:

Uygulama	Yüzde
Katalik dönüştürücüler	45%
Petrol rafine katalizörleri	25%
Kalıcı mıknatıslar	12%
Cam parlatma ve seramik	7%
Metalurjik	7%
Fosforlar	3%
Diğer	1%

Kompleks Gd (DOTA) manyetik rezonans görüntülemede kullanılır.

Yaşam bilimleri

Yukarıdaki endüstriyel uygulamalar bölümünde belirtildiği gibi, lantanit metalleri, belirli ışık dalga boylarına karşı reaktivitelerinden yararlanan teknolojilerde özellikle yararlıdır. Bazı yaşam bilimleri uygulamaları, lantanit iyon komplekslerinin (Ln (III) şelatlar veya kriptatlar) benzersiz ışıldama özelliklerinden yararlanır. Bunlar, büyük Stokes kaymaları ve daha geleneksel flüorKanser hücreleri normal hücrelere göre çok daha yüksek transferrin reseptör seviyelerine sahiptir ve çoğalmaları için demire çok bağımlıdır. oforlara (örneğin, flüoresein, allofosiyanin, fikoeritin ve rodaminin) ile karşılaştırıldığında çok uzun emisyon ömürleri (mikrosaniyeden milisaniyeye) nedeniyle bu uygulama için çok uygundur. Bu araştırma uygulamalarında yaygın olarak kullanılan biyolojik sıvılar veya serum, doğal olarak floresan olan birçok bileşik ve protein içerir. Bu nedenle, konvansiyonel, sabit durumlu floresans ölçümünün kullanılması, test hassasiyetinde ciddi sınırlamalar sunar. Lantanitler gibi uzun ömürlü floroforlar, zamanla çözülmüş algılama (uyarma ve emisyon algılama arasındaki bir gecikme) ile birlikte hızlı floresan girişimini en aza indirir.

Floresan rezonans enerji aktarımı (FRET) ile birleştirilmiş zaman çözünmüş florometri (TRF), ilaç keşif araştırmacıları için güçlü bir araç sunar: Zaman Çözünen Floresan Rezonans Enerji Transferi veya TR-FRET. TR-FRET, TRF’nin düşük arka plan özelliğini FRET’in homojen test formatıyla birleştirir. Elde edilen tahlil, daha yüksek verim ve daha az yanlış pozitif / yanlış negatif sonuçlara ek olarak esneklik, güvenilirlik ve hassasiyette bir artış sağlar.

Muhtemel tıbbi kullanımlar

Halen, lantanit elementlerinin antikanser ajanları olarak kullanılabileceğini gösteren araştırKanser hücreleri normal hücrelere göre çok daha yüksek transferrin reseptör seviyelerine sahiptir ve çoğalmaları için demire çok bağımlıdır. malar vardır. Lantanitlerin bu çalışmalardaki ana rolü, kanser hücrelerinin çoğalmasını engellemektir. Spesifik olarak seryum ve lantan, anti kanser ajanları olarak rolleri için çalışılmıştır.

Lantanit grubundaki test edilmiş ve kullanılan spesifik elementlerden biri seryumdur (Ce). Seryumun kanser hücreleri üzerindeki etkisini gözlemlemek için bir protein-seryum kompleksi kullanan çalışmalar olmuştur. Umut, hücre proliferasyonunu inhibe etmek ve sitotoksisiteyi teşvik etmekti. Kanser hücrelerinde transferrin reseptörleri, örneğin meme kanseri hücrelerinde ve epitelyal servikal hücrelerde, kanserin çoğalmasını ve malignitesini arttırır. Transferrin demiKanser hücreleri normal hücrelere göre çok daha yüksek transferrin reseptör seviyelerine sahiptir ve çoğalmaları için demire çok bağımlıdır. ri hücrelere taşımak için kullanılan bir proteindir ve DNA hücrelerinde kanser hücrelerine yardımcı olmak için gereklidir. Transferrin kanserli hücreler için bir büyüme faktörü görevi görür ve demire bağlıdır. Kanser hücreleri normal hücrelere göre çok daha yüksek transferrin reseptör seviyelerine sahiptir ve çoğalmaları için demire çok bağımlıdır. Seryum, yapıdaki biyokimya ve demire benzerlikleri nedeniyle kanser önleyici bir madde olarak sonuç göstermiştir. Seryum, demir yerine transferrin üzerine bağlanabilir ve daha sonra transferrin reseptörü aracılı endositoz ile kanser hücrelerine getirilebilir. Demir yerine transferine bağlanan seryum, hücrede transferrin aktivitesini inhibe eder. Bu, kanser hücreleri için toksik bir ortam yaratır ve hücre büyümesinde azalmaya neden olur. Bu, seryumun kanser hücreleri üzerindeki etkisi için önerilen mekanizma olmasına rağmen, asıl mekanizma seryumun kanser hücresi proliferasyonunu nasıl inhibe ettiği konusunda daha karmaşık olabilir. Spesifik olarak, in vitro olarak incelenen HeLa kanser hücrelerinde, 48 ila 72 saatlik seryum işlemlerinden sonra hücre canlılığı azaldı. Sadece seryum ile tedavi edilen hücreler, hücre canlılığında azalmıştır, ancak hem seryum hem de transferrin ile tedavi edilen hücreler, hücresel aktivite için daha önemli inhibisyona sahiptir.

Biyolojik etkiler

Yerkabuğundaki seyrek dağılımları ve düşük sulu çözünürlüğü nedeniyle, lantanitlerin biyosferde düşük bir mevcudiyeti vardır ve uzun süre doğal olarak herhangi bir biyolojik molekülün bir parçasını oluşturduğu bilinmemektedir. 2007'de, enzimatik kofaktörler olarak lantanitleri kesin olarak kullanan yeni bir metanol dehidrojenaz, filum Verrucomicrobia, Methylacidiphilum fumariolicum'dan bir bakteri içinde keşfedildi. Bu bakteri sadece çevrede bulunan lantanitler varsa hayatta kalabildiği bulundu. Diğer birçok dairesel olmayan elementlere kıyasla, radyoaktif olmayan lantanitler, düşük toksisiteye sahip olarak sınıflandırılır.

Kaynak

↑ ^1,0 ^1,1 Cotton, Simon (2006). Lanthanide and Actinide Chemistry. John Wiley & Sons Ltd.
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 ^2,4 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Elementlerin Kimyası (2. ed.). Butterworth-Heinemann. pp. 1230–1242. ISBN 0-08-037941-9.
↑ Sroor, Farid M.A.; Edelmann, Frank T. (2012). "Lanthanides: Tetravalent Inorganic". Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. ISBN 9781119951438. doi:10.1002/9781119951438.eibc2033.
↑ Holleman, p. 1937.
↑ dtv-Atlas zur Chemie 1981, Vol. 1, p. 220.
↑ MacDonald, Matthew R.; Bates, Jefferson E.; Ziller, Joseph W.; Furche, Filipp; Evans, William J. (3 July 2013). "Completing the Series of +2 Ions for the Lanthanide Elements: Synthesis of Molecular Complexes of Pr, Gd, Tb, and Lu". Journal of the American Chemical Society. 135 (26): 9857–9868. PMID 23697603. doi:10.1021/ja403753j.
↑ ^7,0 ^7,1 Fukai, Y. (2005). The Metal-Hydrogen System, Basic Bulk Properties, 2d edition. Springer. ISBN 978-3-540-00494-3.
↑ Kohlmann, H.; Yvon, K. (2000). "The crystal structures of EuH₂ and EuLiH₃ by neutron powder diffraction". Journal of Alloys and Compounds. 299 (1–2): L16–L20. doi:10.1016/S0925-8388(99)00818-X.
↑ Matsuoka, T.; Fujihisa, H.; Hirao, N.; Ohishi, Y.; Mitsui, T.; Masuda, R.; Seto, M.; Yoda, Y.; Shimizu, K.; Machida, A.; Aoki, K. (2011). "Structural and Valence Changes of Europium Hydride Induced by Application of High-Pressure H₂". Physical Review Letters. 107 (2): 025501. Bibcode:2011PhRvL.107b5501M. PMID 21797616. doi:10.1103/PhysRevLett.107.025501.
↑ Tellefsen, M.; Kaldis, E.; Jilek, E. (1985). "The phase diagram of the Ce-H₂ system and the CeH₂-CeH₃ solid solutions". Journal of the Less Common Metals. 110 (1–2): 107–117. doi:10.1016/0022-5088(85)90311-X.
↑ Kumar, Pushpendra; Philip, Rosen; Mor, G. K.; Malhotra, L. K. (2002). "Influence of Palladium Overlayer on Switching Behaviour of Samarium Hydride Thin Films". Japanese Journal of Applied Physics. 41 (Part 1, No. 10): 6023–6027. Bibcode:2002JaJAP..41.6023K. doi:10.1143/JJAP.41.6023.
↑ David A. Atwood, ed. (19 February 2013). The Rare Earth Elements: Fundamentals and Applications (eBook). John Wiley & Sons. ISBN 9781118632635.
↑ Wells, A. F. (1984). Structural Inorganic Chemistry (5th ed.). Oxford Science Publication. ISBN 978-0-19-855370-0.
↑ Holleman, p. 1942
↑ Perry, Dale L. (2011). Handbook of Inorganic Compounds, Second Edition. Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 125. ISBN 978-1-43981462-8. 2014-02-17 Alınmıştır.
↑ Ryazanov, Mikhail; Kienle, Lorenz; Simon, Arndt; Mattausch, Hansjürgen (2006). "New Synthesis Route to and Physical Properties of Lanthanum Monoiodide†". Inorganic Chemistry. 45 (5): 2068–2074. PMID 16499368. doi:10.1021/ic051834r.

[CottonSA2006-1] 1,0 ^1,1 Cotton, Simon (2006). Lanthanide and Actinide Chemistry. John Wiley & Sons Ltd.

[Greenwood.26Earnshaw-2] 2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 ^2,4 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Elementlerin Kimyası (2. ed.). Butterworth-Heinemann. pp. 1230–1242. ISBN 0-08-037941-9.

[SroorEdelmann2012-3] Sroor, Farid M.A.; Edelmann, Frank T. (2012). "Lanthanides: Tetravalent Inorganic". Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. ISBN 9781119951438. doi:10.1002/9781119951438.eibc2033.

[HOWI1-4] Holleman, p. 1937.

[dtv1-5] tv-Atlas zur Chemie 1981, Vol. 1, p. 220.

[6] MacDonald, Matthew R.; Bates, Jefferson E.; Ziller, Joseph W.; Furche, Filipp; Evans, William J. (3 July 2013). "Completing the Series of +2 Ions for the Lanthanide Elements: Synthesis of Molecular Complexes of Pr, Gd, Tb, and Lu". Journal of the American Chemical Society. 135 (26): 9857–9868. PMID 23697603. doi:10.1021/ja403753j.

[Fukai-7] 7,0 ^7,1 Fukai, Y. (2005). The Metal-Hydrogen System, Basic Bulk Properties, 2d edition. Springer. ISBN 978-3-540-00494-3.

[KohlmannYvon2000-8] Kohlmann, H.; Yvon, K. (2000). "The crystal structures of EuH₂ and EuLiH₃ by neutron powder diffraction". Journal of Alloys and Compounds. 299 (1–2): L16–L20. doi:10.1016/S0925-8388(99)00818-X.

[MatsuokaFujihisa2011-9] Matsuoka, T.; Fujihisa, H.; Hirao, N.; Ohishi, Y.; Mitsui, T.; Masuda, R.; Seto, M.; Yoda, Y.; Shimizu, K.; Machida, A.; Aoki, K. (2011). "Structural and Valence Changes of Europium Hydride Induced by Application of High-Pressure H₂". Physical Review Letters. 107 (2): 025501. Bibcode:2011PhRvL.107b5501M. PMID 21797616. doi:10.1103/PhysRevLett.107.025501.

[TellefsenKaldis1985-10] Tellefsen, M.; Kaldis, E.; Jilek, E. (1985). "The phase diagram of the Ce-H₂ system and the CeH₂-CeH₃ solid solutions". Journal of the Less Common Metals. 110 (1–2): 107–117. doi:10.1016/0022-5088(85)90311-X.

[KumarPhilip2002-11] Kumar, Pushpendra; Philip, Rosen; Mor, G. K.; Malhotra, L. K. (2002). "Influence of Palladium Overlayer on Switching Behaviour of Samarium Hydride Thin Films". Japanese Journal of Applied Physics. 41 (Part 1, No. 10): 6023–6027. Bibcode:2002JaJAP..41.6023K. doi:10.1143/JJAP.41.6023.

[Atwood-12] David A. Atwood, ed. (19 February 2013). The Rare Earth Elements: Fundamentals and Applications (eBook). John Wiley & Sons. ISBN 9781118632635.

[Wells-13] Wells, A. F. (1984). Structural Inorganic Chemistry (5th ed.). Oxford Science Publication. ISBN 978-0-19-855370-0.

[Holleman-14] Holleman, p. 1942

[Handbook-15] Perry, Dale L. (2011). Handbook of Inorganic Compounds, Second Edition. Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 125. ISBN 978-1-43981462-8. 2014-02-17 Alınmıştır.

[RyazanovKienle2006-16] Ryazanov, Mikhail; Kienle, Lorenz; Simon, Arndt; Mattausch, Hansjürgen (2006). "New Synthesis Route to and Physical Properties of Lanthanum Monoiodide†". Inorganic Chemistry. 45 (5): 2068–2074. PMID 16499368. doi:10.1021/ic051834r.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]