لیست کامل عناصر لانتانید: خواص، کاربردها و حقایق جالب
لانتانیدها، که گاهی به آن‌ها عناصر خاکی کمیاب نیز گفته می‌شود، گروهی از فلزات واسطه هستند که در ردیف اول زیر بدنه اصلی جدول تناوبی قرار دارند. اگرچه برخی، اسکاندیم و ایتریم را نیز در این دسته قرار می‌دهند، اما بهتر است لانتانیدها را زیرمجموعه‌ای از فلزات خاکی کمیاب در نظر بگیریم.
نکات کلیدی درباره لانتانیدها:
- لانتانیدها فلزات خاکی کمیاب هستند که در ردیف اول زیر بدنه اصلی جدول تناوبی قرار دارند.
- این عناصر براق، فلزی و به دلیل حالات اکسیداسیون مختلف، ترکیبات رنگارنگی تشکیل می‌دهند.
- لانتانیدها در لوازم الکترونیکی مانند نمایشگرهای تلویزیون، لیزرها و حتی برای رنگ‌آمیزی شیشه استفاده می‌شوند.
لیست عناصر لانتانید
لانتانیدها شامل 15 عنصر هستند که از عدد اتمی 57 (لانتانیم) تا 71 (لوتتیم) را در بر می‌گیرند:
- لانتانیم: نماد Ln، عدد اتمی 57
- سریم: نماد Ce، عدد اتمی 58
- پرازئودیمیم: نماد Pr، عدد اتمی 59
- نئودیمیم: نماد Nd، عدد اتمی 60
- پرومتیوم: نماد Pm، عدد اتمی 61
- ساماریم: نماد Sm، عدد اتمی 62
- اروپیوم: نماد Eu، عدد اتمی 63
- گادولینیم: نماد Gd، عدد اتمی 64
- تربیم: نماد Tb، عدد اتمی 65
- دیسپروزیم: نماد Dy، عدد اتمی 66
- هولمیم: نماد Ho، عدد اتمی 67
- اربیم: نماد Er، عدد اتمی 68
- تولیم: نماد Tm، عدد اتمی 69
- ایتربیم: نماد Yb، عدد اتمی 70
- لوتتیم: نماد Lu، عدد اتمی 71
شایان ذکر است که گاهی اوقات، لانتانیدها به عنوان عناصری که پس از لانتانیم در جدول تناوبی قرار دارند در نظر گرفته می‌شوند که در این صورت، گروهی از 14 عنصر خواهند بود. برخی منابع نیز لوتتیم را از این گروه مستثنی می‌کنند، زیرا این عنصر دارای یک الکترون ظرفیتی در پوسته 5d است.
ویژگی‌های لانتانیدها
از آنجایی که لانتانیدها همگی فلزات واسطه هستند، ویژگی‌های مشترکی دارند. در حالت خالص، ظاهری براق، فلزی و نقره‌ای‌فام دارند. رایج‌ترین حالت اکسیداسیون برای اکثر این عناصر +3 است، اگرچه +2 و +4 نیز معمولاً پایدار هستند. به دلیل تنوع حالات اکسیداسیون، تمایل به تشکیل کمپلکس‌های رنگارنگ دارند.
لانتانیدها واکنش‌پذیر بوده و به آسانی ترکیبات یونی با سایر عناصر تشکیل می‌دهند. به عنوان مثال، لانتانیم، سریم، پرازئودیمیم، نئودیمیم و اروپیم با اکسیژن واکنش داده و پس از قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض هوا، لایه‌های اکسیدی یا تیرگی ایجاد می‌کنند. به دلیل همین واکنش‌پذیری، لانتانیدهای خالص در یک اتمسفر بی‌اثر مانند آرگون نگهداری می‌شوند یا زیر روغن معدنی قرار می‌گیرند.
برخلاف بسیاری از فلزات واسطه دیگر، لانتانیدها معمولاً نرم هستند، تا جایی که گاهی اوقات می‌توان آن‌ها را با چاقو برید. علاوه بر این، هیچ‌کدام از این عناصر به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند. با حرکت در جدول تناوبی، شعاع یون +3 هر عنصر متوالی کاهش می‌یابد. این پدیده، انقباض لانتانیدی نامیده می‌شود.
به استثنای لوتتیم، همه عناصر لانتانیدی عناصر f-block هستند، که به پر شدن لایه الکترونی 4f اشاره دارد. اگرچه لوتتیم یک عنصر d-block است، اما معمولاً یک لانتانید در نظر گرفته می‌شود، زیرا خواص شیمیایی مشابهی با سایر عناصر موجود در این گروه دارد.
جالب اینجاست که با وجود اینکه این عناصر، عناصر خاکی کمیاب نامیده می‌شوند، به طور ویژه‌ای در طبیعت کمیاب نیستند. با این حال، جدا کردن آن‌ها از یکدیگر از سنگ‌های معدنی‌شان دشوار و زمان‌بر است که به ارزش آن‌ها می‌افزاید.
در نهایت، لانتانیدها به دلیل استفاده در لوازم الکترونیکی، به ویژه نمایشگرهای تلویزیون و مانیتور، ارزشمند هستند. آن‌ها همچنین در فندک‌ها، لیزرها و ابررساناها، برای رنگ‌آمیزی شیشه، ساخت مواد فسفرسانس و حتی کنترل واکنش‌های هسته‌ای استفاده می‌شوند.
نکته‌ای در مورد نمادگذاری
نماد شیمیایی Ln ممکن است به طور کلی برای اشاره به هر لانتانید به کار رود، نه فقط عنصر لانتانیم. این موضوع می‌تواند گیج‌کننده باشد، به ویژه در شرایطی که خود لانتانیم به عنوان عضوی از این گروه در نظر گرفته نشود!
- جدول تناوبی
- شیمی
- علم
