Мазмұны

11.1 Жалпы мәліметтер

электроны қатысады. Кейбір лантаноидтарда +3 тотығу күйінен басқа +4 немесе +2 тотығу күйі де байқалады. Бұл "қалыптан тыс" валенттіліктер 4ƒ деңгейіндегі электрондар санына қатысты олардың байланыс беріктігімен түсіндіруге болады.
Электрондардың байланыс беріктігі 4ƒ деңгейдің толуына қарай (жеті электронға дейін) немесе 14 электронға дейін толық толуына байланысты артады. Сондықтан гадолиний мен лютеций атомдары 4ƒ деңгейдің ең тұрақты конфигурациясымен ерекшеленеді. +4 тотығу дәрежесі церий мен празеодимде (бірінші ƒ-электрондар 5d деңгейіне оңай ауысады) және гадолинийден кейін тербий мен диспрозийде байқалады. +2 тотығу күйі самарийде, европий мен иттербийде, яғни 7 немесе 14-ке жақын ƒ деңгейіндегі электрон саны бар элементтерде байқалады.
Лантаноидтар церий [(La), Ce, Rg, Nd, Pm, Sm, Eu] және итрий [Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tu. Yb, Lu, (Y)] тобы болып екі кіші топқа бөлінеді.
Алғашқыда бұлай бөлінуді лантаноидтардың натрий немесе калий сульфаттарымен түзетін қос сульфаттарының ерігіштіктіктеріне байланысты жасаған. Кейіннен олардың екі кіші топтарға бөлінуіне сәйкес келетін кейбір қасиеттерінің өзгеруінде периодтылық бар екені анықталды.
Мысалы, екі кіші топта да валенттілік күй тұрақтылығының өзгерісі шамамен ұқсас, сондай-ақ иондар түсінде де байқалады: алғашқы жеті элементтің үш зарядты иондары ерітінділерінің түсі кері ретпен санағандағы келесі жеті ионның түсіне жақын (4.1-кесте). Үш зарядты иондардың магниттік қасиеттерінің өзгеруінде де периодтылық байқалады.
Жоғарыда айтылған қасиеттермен бірге басқа да қасиеттері үздіксіз өзгеріп отырады. Мысалы, реттік саны артқан сайын атомдар мен иондардың радиусы үздіксіз азаяды. «Лантаноидтың қысылуы» деп аталатын бұл құбылыс элементтердің негіздік қасиеттерінің церийден лютецийға дейін біртіндеп төмендейтінін түсіндіреді және лантаноид тұздарының ерігіштігі мен олардың комплексті қосылыстарының тұрақтылығында айырмашылықтар тудырады.
Лантаноидтардың ашылу тарихынан қысқаша ақпарат
СЖЭ-дің ашылу тарихы күрделі. Алғашқы кезде минералдардан бөлініп алынған лантаноид оксидтерінің қоспаларын бір элемент деп ойлаған. Алғашқы болып 1794 жылы фин химигі Гадолин Швецияда (Иттербю маңында) табылған және кейіннен «гадолинит» деп аталатын минералдан иттрийлі элементтерді ашқан. 1803 жылы неміс ғалымы Клапрот пен швед ғалымы Берцелиус «ауыр тас бастнездан» жаңа «церийлі элементтерді» бөліп шығарған. Ұзақ уақыт бойы иттрийлі және церийлі элементтерді бірдей деп есептеген. Кейінгі 100 жыл бойы реттік нөмірі 61 элементтен басқа барлық лантаноидтар иттрийлі және церийлі элементтер тобынан табылып, бөлініп алынған. Радиоактивті болып шыққан соңғысын тек 1947 жылы ғана Маринский қызметкерлерімен ядролық реактордағы уран бөліну фрагменттерінен бөліп алып, оны прометий деп атаған.
Лантаноидтердің ашылуы XX ғасырдың басына қарай аяқталғанымен, олардың көбі жеткілікті таза түрінде бөлініп алынбаған және аз зерттелген. 50-жылдары лантаноидтарды бөлудің тиімді өнеркәсіптік әдістері жасалды. Қазіргі кезде барлық лантаноидтар тек таза қосылыстары түрінде ғана емес, таза металдар түрінде де өндіріледі.

Лантаноидтардың физикалық қасиеттері
Лантаноидтер — ақ -күміс түсті металдар. Олардың кейбіреулері ақшыл сары түсті (мысалы, празеодим және неодим) болады.
Церий тобы элементтерінің балқу температуралары иттрий тобы элементтеріне қарағанда төмен. 2+ валенттілігін көрсететін самарий, европий және иттербийдің қайнау температуралары басқа лантаноидтарға қарағанда әлдеқайда төмен. Гадолиний, самарий және европийдің  жылу нейтрондарын ұстау қимасы жоғары (4.2-кесте).
Тазалығы жоғары лантаноидтер иілгіш және оңай деформацияланады (соғу, илемдеу). Лантаноидтардың механикалық қасиеттері қоспалардың, әсіресе оттегі, күкірт, азот және көміртек сияқты элементтердің мөлшеріне байланысты. Иттрий тобы элементтерінің (иттербийден басқасының) уақыттық кедергі көрсеткіші мен беріктік модульдерінің мәндері церий тобы металдарынан жоғары.
Барлық лантаноидтар мен лантан парамагнитті, олардың кейбіреулері (гадолиний, диспрозий, гольмий) ферромагниттік қасиеттерді көрсетеді. 4,9 К температурасында α-лантан, ал 5,85 К температурада β-лантан аса өткізгіштік қасиетке ие болады. Басқа лантаноидтарда тіпті Кельвиннің оннан бір градусынан төмен температурада да аса өткізгіштік байқалмайды.

Лантаноидтардың химиялық қасиеттері
Лантаноидтардың химиялық белсенділігі жоғары, шыны түзуге қабілетті, магниттелу, жоғары өткізгіштікке өту, флуоресценциялану, лазерлік эффект, диэлектрлік және радиационды өткізгіштік қасиеттерге ие. Олар тұрақты оксидтер, галогенидтер, сульфидтер түзеді. Сутегімен, көміртекпен, көмірсутектермен, көміртегінің бір және екі тотығымен, азотпен, фосформен әрекеттеседі. Металдық лантаноидтар суды (суықта баяу, қыздырғанда тезірек) ыдыратады, тұз, күкірт және азот қышқылдарында оңай ериді. 180 - 200 ℃-тан жоғары температурада ауада тез тотығады.
Лантаноидтардың оксидтері химиялық берік, сондықтан балқу температуралары жоғары. Мысалы, CeO2 шамамен