Définition des lanthanides en chimie

Sous le corps principal du tableau périodique se trouvent deux rangées d'éléments. Ce sont les lanthanides et les actinides. Si vous regardez les numéros atomiques des éléments, vous remarquerez qu'ils s'insèrent dans les espaces sous le scandium et l'yttrium. La raison pour laquelle ils ne sont pas (généralement) répertoriés ici est que cela rendrait le tableau trop large pour imprimer sur du papier. Chacune de ces rangées d'éléments a des propriétés caractéristiques.

Points clés à retenir: quels sont les lanthanides?

• Les lanthanides sont les éléments situés en haut des deux rangées situées sous le corps principal du tableau périodique.
• Bien qu'il existe un désaccord sur les éléments à inclure, de nombreux chimistes affirment que les lanthanides sont des éléments de numéros atomiques 58 à 71.
• Les atomes de ces éléments sont caractérisés par un sous-niveau 4f partiellement rempli.
• Ces éléments ont plusieurs noms, dont la série des lanthanides et les éléments des terres rares. Le nom préféré de l'UICPA est en fait lanthanoïdes.

Définition des lanthanides

Les lanthanides sont généralement considérés comme des éléments de numéro atomique 58-71 (du lanthane au lutétium). La série des lanthanides est le groupe d'éléments dans lequel le sous-niveau 4f est rempli. Tous ces éléments sont des métaux (en particulier des métaux de transition). Ils partagent plusieurs propriétés communes.

Cependant, il existe une certaine controverse sur le début et la fin des lanthanides. Techniquement, le lanthane ou le lutétium est un élément de bloc d plutôt qu'un élément de bloc f. Pourtant, les deux éléments partagent des caractéristiques avec d'autres éléments du groupe.

Nomenclature

Les lanthanides sont indiqués par le symbole chimique Ln lors de l'examen de la chimie générale des lanthanides. Le groupe d'éléments porte en fait plusieurs noms: lanthanides, série des lanthanides, métaux des terres rares, éléments des terres rares, éléments communs de la terre, métaux de transition internes et lanthanoïdes. L'UICPA préfère formellement l'utilisation du terme "lanthanoïdes" car le suffixe "-ide" a une signification spécifique en chimie. Cependant, le groupe reconnaît que le terme "lanthanide" est antérieur à cette décision, il est donc généralement accepté.

Éléments de lanthanide

Les lanthanides sont:

• Lanthane, numéro atomique 58
• Cérium, numéro atomique 58
• Praséodyme, numéro atomique 60
• Néodyme, numéro atomique 61
• Samarium, numéro atomique 62
• Europium, numéro atomique 63
• Gadolinium, numéro atomique 64
• Terbium, numéro atomique 65
• Dysprosium, numéro atomique 66
• Holmium, numéro atomique 67
• Erbium, numéro atomique 68
• Thulium, numéro atomique 69
• Ytterbium, numéro atomique 70
• Lutétium, numéro atomique 71

Les propriétés générales

Tous les lanthanides sont des métaux de transition argentés brillants. Comme les autres métaux de transition, ils forment des solutions colorées, cependant, les solutions de lanthanides ont tendance à être de couleur pâle. Les lanthanides ont tendance à être des métaux mous qui peuvent être coupés avec un couteau. Alors que les atomes peuvent présenter l'un des états d'oxydation, l'état +3 est le plus courant. Les métaux sont généralement assez réactifs et forment un revêtement d'oxyde lors de l'exposition à l'air. Le lanthane, le cérium, le praséodyme, le néodyme et l'europium sont si réactifs qu'ils sont stockés dans de l'huile minérale. Cependant, le gadolinium et le lutétium ne ternissent que lentement dans l'air. La plupart des lanthanides et leurs alliages se dissolvent rapidement dans l'acide, s'enflamment dans l'air à environ 150-200 ° C et réagissent avec les halogènes, le soufre, l'hydrogène, le carbone ou l'azote lors du chauffage.

Les éléments de la série des lanthanides présentent également un phénomène appelé contraction des lanthanides. Dans la contraction des lanthanides, les orbitales 5s et 5p pénètrent dans la sous-coque 4f. Parce que la sous-couche 4f n'est pas complètement protégée des effets de la charge nucléaire positive, le rayon atomique des atomes de lanthanide diminue progressivement en se déplaçant à travers le tableau périodique de gauche à droite. (Remarque: il s'agit en fait de la tendance générale du rayon atomique se déplaçant à travers le tableau périodique.)

Présence dans la nature

Les minéraux lanthanides contiennent généralement tous les éléments de la série. Cependant, ils varient en fonction de l'abondance de chaque élément. Le minéral euxenite contient des lanthanides dans des proportions presque égales. La monazite contient principalement des lanthanides plus légers, tandis que le xénotime contient principalement des lanthanides plus lourds.

Sources

• Cotton, Simon (2006). Chimie des lanthanides et des actinides. John Wiley & Sons Ltd.
• Gray, Theodore (2009). Les éléments: une exploration visuelle de chaque atome connu de l'univers. New York: Black Dog & Leventhal Publishers. p. 240. ISBN 978-1-57912-814-2.
• Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Chimie des éléments (2e éd.). Butterworth-Heinemann. pp. 1230-1242. ISBN 978-0-08-037941-8.
• Krishnamurthy, Nagaiyar et Gupta, Chiranjib Kumar (2004). Métallurgie extractive des terres rares. CRC Press. ISBN 0-415-33340-7.
• Wells, A. F. (1984). Chimie inorganique structurale (5e éd.). Publication scientifique d'Oxford. ISBN 978-0-19-855370-0.