Lantanowce

Właściwości — Lantanowce

To srebrzystobiałe, dość miękkie metale, które w powietrzu szybko matowieją, a rozdrobnione łatwo się zapalają. Ich podobieństwo widać w liczbach: elektroujemności mieszczą się w wąskim przedziale od 1,1 u lantanu i iterbu do zaledwie 1,27 u lutetu. Temperatury topnienia rosną nierówno — cer topi się już w 795 stopniach Celsjusza, europ w 822, a lutet dopiero w 1652. Gęstości idą od 5,244 u europu do 9,841 u lutetu, licząc w gramach na centymetr sześcienny. Charakterystyczna jest kontrakcja lantanowców: mimo że w kolejnych atomach przybywa protonów i elektronów, promienie atomów maleją, bo elektrony f słabo osłaniają zewnętrzne powłoki przed ładunkiem jądra. Prawie wszystkie tworzą jony na stopniu III, a wyjątki, o które warto zahaczyć, to cer na stopniach III i IV oraz samar, europ i iterb, które potrafią przyjąć również stopień II. Wiele lantanowców ma silne właściwości magnetyczne, a holm ma najsilniejszy moment magnetyczny ze wszystkich pierwiastków.

Zastosowanie — gdzie spotykamy te pierwiastki

Lantanowce siedzą w urządzeniach, których używamy codziennie. Neodym daje najsilniejsze magnesy trwałe — w słuchawkach, dyskach, silnikach samochodów elektrycznych i turbinach wiatrowych. Dysproz dodaje się do tych magnesów, żeby nie traciły siły po rozgrzaniu, a magnesy samarowo-kobaltowe pracują tam, gdzie jest jeszcze goręcej. Erb wzmacnia sygnał w światłowodach oceanicznych, więc międzykontynentalny internet dosłownie na nim stoi. Gadolin jest środkiem kontrastowym w rezonansie magnetycznym, lutet tworzy kryształy scyntylacyjne w skanerach PET, a holm napędza lasery urologiczne. Europ świeci w luminoforach i w zabezpieczeniach banknotów euro, terb odpowiada za zieloną składową światła w świetlówkach i ekranach. Cer poleruje szkło i iskrzy w kamieniach do zapalniczek, lantan pracuje w akumulatorach NiMH i w szkłach obiektywów, a iterb w najdokładniejszych dziś zegarach atomowych.

Lantanowce w szkole — co trzeba wiedzieć

Nazwa metale ziem rzadkich myli i to jest ulubione pytanie nauczycieli. One wcale nie są rzadkie: cer występuje w skorupie ziemskiej obficiej niż ołów, a większość lantanowców jest pospolitsza od srebra. Rzadkie były ich czyste tlenki, dawniej nazywane ziemiami — trudno je było wydzielić, bo pierwiastki tak podobne do siebie chemicznie rozdziela się z ogromnym trudem. Drugi punkt na sprawdzian: typowy stopień utlenienia lantanowców to III i dotyczy praktycznie całej piętnastki. Trzeci: lantanowce to blok f, a nie d, i nie należy ich mylić z aktynowcami, które leżą rzędem niżej. Czwarty, najczęściej mylony: lantanowce nie są promieniotwórcze, a jedynym wyjątkiem jest promet. Do zapamiętania granic wystarczy para nazw — rodzina zaczyna się lantanem o liczbie atomowej 57, a kończy lutetem o liczbie 71. W rozszerzeniu pojawia się kontrakcja lantanowców, która tłumaczy, dlaczego cyrkon i hafn są tak podobne, że występują razem w tych samych minerałach.

Najczęstsze pytania — Lantanowce