Lanthanoidy

Z Multimediaexpo.cz

Nemáte oprávnění „upravit tuto stránku“. Důvod:

Můžete si prohlédnout a zkopírovat zdrojový kód této stránky:

{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="0" align="right" |- style="background:#FFBFFF;" ! [[Atomové číslo|Atomové<br />číslo]] ! [[Vlastní jméno|Jméno]] ! [[Chemická značka|Chemická<br />značka]] |- | 57 | [[Lanthan]] | La |- | 58 | [[Cer]] | Ce |- | 59 | [[Praseodym]] | Pr |- | 60 | [[Neodym]] | Nd |- | 61 | [[Promethium]] | Pm |- | 62 | [[Samarium]] | Sm |- | 63 | [[Europium]] | Eu |- | 64 | [[Gadolinium]] | Gd |- | 65 | [[Terbium]] | Tb |- | 66 | [[Dysprosium]] | Dy |- | 67 | [[Holmium]] | Ho |- | 68 | [[Erbium]] | Er |- | 69 | [[Thulium]] | Tm |- | 70 | [[Ytterbium]] | Yb |- | 71 | [[Lutecium]] | Lu |} '''Lanthanoidy''' jsou skupinou čtrnácti [[chemický prvek|chemických prvků]] následujících za [[lanthan]]em, které doplňují jeho elektronovou konfiguraci do [[orbital]]u 4f. Veškeré lanthanoidy vykazují velmi podobné chemické chování a patří mezi kovy. Spolu s lanthanem, [[skandium|skandiem]] a [[yttrium|yttriem]] tvoří skupinu [[prvky vzácných zemin|prvků vzácných zemin]]. == Mnemotechnická pomůcka == '''La'''ciné '''Ce'''ny '''Pr'''asat '''N'''e'''d'''ovolily '''P'''ro'''m'''étheovi '''Sm'''ésti '''Eu'''ropu, '''Gd'''yž '''T'''i'''b'''erius '''Dý'''mal '''Ho'''roucí '''Er'''otickou '''Tm'''ou '''Yb'''išku '''Lu'''čního. == Chemické a fyzikální vlastnosti == Chemické chování i základní fyzikální vlastnosti všech prvků skupina lanthanoidů jsou velmi podobné. Všechny patří mezi kovy, mají stříbrolesklou barvu a jsou velmi měkké. Jejich reaktivita postupně klesá se stoupajícím atomovým číslem. Například lanthan a cer poměrně rychle reagují se vzdušným [[kyslík]]em, jsou prvky za europiem, které jsou na vzduchu relativně stálé. S [[voda|vodou]] reagují za vzniku plynného [[vodík]]u, snadno se rozpouští v běžných minerálních kyselinách. Za zvýšené teploty také přímo reagují s běžnými nekovovými prvky jako [[dusík]]em, [[Bor (prvek)|borem]], [[křemík]]em, [[fosfor]]em, [[síra|sírou]] a [[halogen]]y. Ve sloučeninách se vyskytují především v mocenství Me⁺³. Výjimkou jsou ''cer'', který tvoří velmi stabilní sloučeniny i v mocenství Ce⁺⁴ a ''europium'', jehož sloučeniny v mocenství Eu⁺² jsou zcela stálé. Sloučeniny jiných lanthanoidů ve valencích +2 a +4 jsou spíše kuriozitami, jsou velmi nestálé a nemají žádný praktický význam. Chemické vlastnosti solí lanthanoidů jsou značně podobné sloučeninám [[hliník]]u. Všechny tvoří například vysoce stabilní oxidy, které nereagují s vodou a jen velmi obtížně se redukují. Ze solí anorganických kyselin jsou důležité především [[fluoridy]] a [[Fosfát|fosforečnany]], jejich nerozpustnost ve vodě se používá k separaci lanthanoidů od jiných kovových iontů. Další nerozpustnou sloučeninou je [[šťavelan]], který je možno použít ke gravimetrickému stanovení těchto prvků po jejich vzájemné separaci. Netypické vlastnosti, vybočující z obvyklého chování lanthanoidů vykazuje [[gadolinium]], které jako jediné z této skupiny má [[ferromagnetizmus|ferromagnetické]] vlastnosti a podobá se tím prvkům jako je [[železo]] nebo [[nikl]]. Odlišností [[promethium|promethia]] je fakt, že se tento prvek v přírodě prakticky nevyskytuje, protože žádný z jeho [[izotop]]ů není stabilní a všechny se [[radioaktivita|radioaktivně]] rozpadají. === Lanthanoidová kontrakce === Jako lanthanoidovou kontrakci označujeme jev, kdy se s postupným zvyšováním atomového čísla prvku zmenšuje poloměr následujících atomů. Ve skupině lanthanoidů je tento trend zvláště markantní, pro první ze skupiny - [[lanthan]] se uvádí atomový poloměr 1,061 Å a poslední [[lutecium]] pouze 0,848 Å. V normálních řadách prvků naopak průměr atomu se zvyšujícím se atomovým číslem roste. V případě lanthanoidů se postupné zmenšování atomového poloměru vysvětluje tím, že [[elektron]]y doplňované postupně do orbitalu ''4f'' vykazují nízké stínění kladného náboje [[atomové jádro|atomového jádra]] a tak s přibývajícím atomovým číslem a tím i počtem [[proton]]ů v jádře roste [[efektivní náboj]] jádra působící přitažlivou silou na elektrony. == Výskyt == [[Soubor:MonaziteUSGOV.jpg|right|250px|frame|Monazitový písek bohatý na lanthanoidy a thorium]] Přestože jsou lanthanoidy také označovány jako prvky vzácných zemin, není jejich výskyt na [[Země|Zemi]] nijak řídký. Nejčastěji zastoupený cer je celkově 26. prvkem v pořadí elementárního složení [[Zemská kůra|zemské kůry]] a i nejméně běžné [[lutecium]] vykazuje 200 x vyšší obsah než [[zlato]]. V přírodě se lanthanoidy vyskytují pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Navíc jsou v těchto minerálech téměř vždy přítomny prvky jako [[yttrium]] nebo radioaktivní [[thorium]]. Mezi nejznámější minerály na bázi fosforečnanů patří ''[[monazit]]y'' (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄, jinou hojně zastoupenou skupinu tvoří ''[[bastnäzit]]y'' (Ce, La, Y)CO₃F– směsné flourouhličitany prvků vzácných zemin a dále například minerály ''[[euxenit]]'' (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)₂O₆ nebo ''[[samarskit]]'' ((Y,Ce,U,Fe)₃(Nb,Ta,Ti)₅O₁₆). Velká ložiska těchto rud se nalézají ve [[Skandinávie|Skandinávii]], [[Spojené státy americké|USA]], [[Čína|Číně]] a [[Vietnam]]u. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny - ''[[apatit]]y'' z poloostrova [[Kola (poloostrov)|Kola]] v [[Rusko|Rusku]] == Výroba == Při průmyslové výrobě prvků vzácných zemin se jejich rudy nejprve louží směsí [[kyselina sírová|kyseliny sírové]] a [[kyselina chlorovodíková|chlorovodíkové]] a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem [[hydroxid sodný|hydroxidu sodného]] vysráží nerozpustné [[hydroxid]]y všech lanthanoidů. Přitom lze selektivně oddělit většinu ceru, protože [[hydroxid ceričitý]] Ce(OH)₄ hydrolyzuje již z poměrně kyselých roztoků a k jeho vysrážení dochází nejdříve. Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovou [[extrakce|extrakcí]], za použití [[ionex]]ových kolon nebo selektivním srážením nerozpustných [[koordinační sloučenina|komplexních]] solí. Pro přípravu jednotlivých čistých kovů jsou používány různé metody. * Poměrně častá je [[elektrolýza]] směsi roztavených chloridů vyráběného kovu, chloridu vápenatého CaCl₂ a sodného NaCl. * Při výrobě z fluoridů se v případě lehčích prvků používá redukce kovovým [[vápník]]em : 2 MeF₃ + 3 Ca → 2 Me + 3 CaF₂ * pro těžší pak redukce oxidu elementárním [[lanthan]]em. : Me₂O₃ + 2 La → 2 Me + La₂O₃ == Využití == Praktické využití lanthanoidů výrazně stoupá v posledních přibližně 50 letech, kdy byly do praxe zavedeny průmyslově využitelné separační metody jako [[kapalinová extrakce]] nebo dělení pomocí ionexových kolon. Zároveň silně stoupla poptávka po relativně nízce zastoupených prvcích jako je [[europium]] a [[terbium]], které jsou spolu s [[yttrium|yttriem]] nezbytné pro výrobu barevných televizních obrazovek. Podrobnější popis využitelnosti jednotlivých prvků vzácných zemin je uveden pod hesly těchto prvků, obecně se s nimi setkáme v následujících odvětvích a aplikacích: * V '''[[metalurgie|metalurgii]]''' se jejich vysoká afinita ke [[kyslík]]u uplatní při odkysličování roztavených kovů a malé přídavky lanthanoidů do různých slitin mají vliv na výsledné mechanické vlastnosti produktu. Například [[ocel]]i nebo [[litina]] pak vykazují vyšší tvárnost a kujnost a mají vyšší mechanickou odolnost proti nárazu. * Významné uplatnění nalézají ve '''sklářském průmyslu'''. Přídavky malých množství různých lanthanoidů mění [[index lomu]] vyrobeného skla, působí odbarvování a čeření skloviny, upravují absorpční vlastnosti skla pro světlo různých vlnových délek a podobně. * Při výrobě barevných televizních obrazovek jsou především sloučeniny europia, terbia a yttria nezbytné pro výrobu [[luminofor]]ů. * V jaderné energetice nacházejí uplatnění především těžší lanthanoidy, které vykazují velmi vysoký účinný průřez pro záchyt [[neutron]]ů a slouží proto jako součást slitin pro výrobu [[Moderátor neutronů|moderátorových]] tyčí pro regulaci provozu [[jaderný reaktor|jaderných reaktorů]]. * Mimořádně silné [[permanentní magnet]]y jsou vyráběny se slitin a sloučenin [[neodym]]u a [[samarium|samaria]]. * Velmi významný je podíl různých lanthanoidů v materiálech pro výrobu [[laser]]ů. * [[Katalyzátor]]y na bázi lanthanoidů se používají i v [[petrochemie|petrochemii]] při [[krakování]] [[ropa|ropy]] a dalších výrobách organické syntetické chemie. {{Tabulka prvků}} {{Článek z Wikipedie}} [[Kategorie:Chemické prvky]]

Návrat na stránku „Lanthanoidy“.