lantanidi

lantanidi

Denominazione collettiva degli elementi chimici che seguono il lantanio (La) nella tavola periodica, fino al lutezio (Lu). I lantanidi possiedono perciò i numeri atomici che vanno dal 57 (La) al 71 (Lu) e sono, oltre a questi due, i seguenti (in parentesi simbolo e numero atomico): cerio (Ce, 58), praseodimio (Pr, 59), neodimio (Nd, 60), promezio (Pm, 61), samario (Sm, 62), europio (Eu, 63), gadolinio (Gd, 64), terbio (Tb, 65), disprosio (Dy, 66), olmio (Ho, 67), erbio (Er, 68), tulio (Tm, 69), itterbio (Yb, 70). Una denominazione alternativa, da preferire secondo le indicazioni della IUPAC, è ‘lantanoidi’. Fatta eccezione per il promezio, che è artificiale, si rinvengono tutti in natura, con una abbondanza nella crosta terrestre che, confrontata con quella di alcuni elementi di uso più comune (indio, mercurio, argento, palladio, oro), è relativamente elevata, tanto che la IUPAC ha scoraggiato l’antica denominazione di ‘elementi delle terre rare’ con cui venivano indicati i lantanidi insieme allo scandio e all’ittrio. Il più abbondante è il cerio (68 parti per milione, 25° elemento per abbondanza), i più rari, promezio a parte, sono il tulio e il lutezio. Si rinvengono per lo più sotto forma di ossidi. Il primo a essere scoperto è stato il cerio (1803), l’ultimo (a parte il promezio) il lutezio (1907). Dal punto di vista della struttura elettronica, la caratteristica centrale sta nel fatto che, procedendo lungo il gruppo, si va riempiendo il guscio elettronico 4f, mentre la configurazione del guscio più esterno è per tutti gli elementi 6s², con l’eccezione di La, che nello stato a più bassa energia ha il guscio 4f vuoto e configurazione esterna 5d¹6s², di Gd, che ha la configurazione 4f⁷d¹6s², e di Lu, che ha il guscio 4f pieno con configurazione 4f¹⁴5d¹6s². All’aumentare del numero atomico, quindi, quelli che si aggiungono sono elettroni relativamente interni, non di guscio esterno. Questa caratteristica è responsabile del fenomeno della contrazione lantanide, cioè della graduale diminuzione della dimensione atomica al crescere del numero atomico, ed è in buona parte responsabile del fatto che i lantanidi possiedono, in prima approssimazione, proprietà simili se confrontate con le variazioni nette che si hanno, all’aumentare del numero atomico, negli altri blocchi della tavola periodica. La relativa somiglianza chimica dei lantanidi li rende non facilmente separabili l’uno dall’altro (e quindi generalmente costosi), e ha indotto a collocarli in un unico blocco a sé stante nella tavola periodica (analoga scelta viene fatta per gli attinidi). Anche l’andamento delle varie proprietà chimico-fisiche all’interno del gruppo mostra delle periodicità in buona parte ascrivibili alle caratteristiche degli elettroni 4f. Dal punto di vista chimico, lo stato di valenza prevalente è 3. Tra le varie eccezioni, le principali sono quelle del cerio (che è comune anche in forma tetravalente), dell’europio e dell’itterbio (che si rinvengono anche in forma bivalente). Composti contenenti lantanidi sono impiegati in varie tecnologie moderne. Sono presenti in dispositivi magnetici e ottici (per es., nei fosfori per schermi a tubi catodici o a plasma), in catalizzatori per processi chimici (il Ce è un componente delle marmitte catalitiche), in alcuni laser (Nd), nei mezzi di contrasto per analisi di risonanza magnetica (Gd) ecc.

→ Elementi chimici: origine e natura