Nguyên tố đất hiếm

Tính chất đàn hồi

Như với hầu hết các tính chất khác của kim loại đất hiếm, các mô đun đàn hồi của kim loại đất hiếm rơi vào phần trăm giữa của các nguyên tố kim loại khác. Các giá trị của scandium và yttri tương đương với giá trị của các thành viên cuối cùng của lanthanides (erbium to lutetium). Có sự gia tăng chung trong mô đun đàn hồi với số nguyên tử tăng dần. Các giá trị dị thường cho xeri (một số liên kết 4f) và ytterbium (hóa trị hai) là hiển nhiên.

Tính chất cơ học

Các kim loại đất hiếm không phải là các nguyên tố kim loại yếu và đặc biệt mạnh, và chúng thể hiện một số độ dẻo khiêm tốn. Do tính chất cơ học phụ thuộc khá nhiều vào độ tinh khiết của kim loại và lịch sử nhiệt của chúng, nên rất khó để so sánh các giá trị được báo cáo trong tài liệu. Sức mạnh cuối cùng thay đổi từ khoảng 120 đến khoảng 160 MPa (megapixel) và độ dẻo từ khoảng 15 đến 35 phần trăm. Sức mạnh của ytterbium (europium chưa được đo) nhỏ hơn nhiều, 58 MPa, và độ dẻo cao hơn, khoảng 45 phần trăm, như mong đợi đối với kim loại hóa trị hai.

Tính chất hóa học

Khả năng phản ứng của các kim loại đất hiếm với không khí thể hiện sự khác biệt đáng kể giữa các lanthanide nhẹ và nặng. Các lanthanide nhẹ oxy hóa nhanh hơn nhiều so với các lanthanide nặng (gadolinium thông qua lutetium), scandium và yttri. Sự khác biệt này một phần là do sự biến đổi của sản phẩm oxit được hình thành. Các lanthanides ánh sáng (lanthanum qua neodymium) tạo thành cấu trúc lục giác loại A ₂ R ₃ O ₃; các nguyên tố nhóm Lantan giữa (samari qua gadolinium) tạo thành các đơn tà B-type R ₂ O ₃ giai đoạn; trong khi các lanthanide nặng, scandium và yttri tạo thành biến đổi R ₂ O ₃ loại C khối. Loại A phản ứng với hơi nước trong không khí tạo thành oxyhydroxide, làm cho lớp phủ màu trắng bị phá vỡ và cho phép quá trình oxy hóa diễn ra bằng cách làm lộ ra bề mặt kim loại tươi. Ôxít loại C tạo thành một lớp phủ chặt chẽ, mạch lạc, ngăn chặn quá trình oxy hóa hơn nữa, tương tự như hoạt động của nhôm. Samarium và gadolinium, tạo thành pha R ₂ O ₃ loại B, oxy hóa nhanh hơn một chút so với lanthanide, scandium và yttri nặng hơn nhưng vẫn tạo thành một lớp phủ kết hợp ngăn chặn quá trình oxy hóa. Bởi vì điều này, các lanthanide nhẹ phải được lưu trữ trong chân không hoặc trong môi trường khí trơ, trong khi các lanthanide nặng, scandium và yttri có thể được để ngoài trời trong nhiều năm mà không bị oxy hóa.

Kim loại Europium, có cấu trúc bcc, oxy hóa nhanh nhất trong số các loại đất hiếm có không khí ẩm và cần được xử lý mọi lúc trong môi trường khí trơ. Sản phẩm phản ứng của europium khi tiếp xúc với không khí ẩm là hydrat hydroxit, Eu (OH) ₂ ―H ₂ O, là một sản phẩm phản ứng bất thường vì tất cả các kim loại đất hiếm khác tạo thành một oxit.

Các kim loại phản ứng mạnh mẽ với tất cả các axit trừ axit hydrofluoric (HF), giải phóng khí H ₂ và tạo thành hợp chất anion đất hiếm tương ứng. Các kim loại đất hiếm khi được đặt trong axit hydrofluoric tạo thành lớp phủ RF ₃ không hòa tan, ngăn chặn mọi phản ứng tiếp theo.

Các kim loại đất hiếm dễ dàng phản ứng với khí hydro để tạo thành RH ₂ và, trong điều kiện thủy hóa mạnh, pha ₃ pha trừ ₃ scandium, không tạo thành trihydride.

Các hợp chất

Các nguyên tố đất hiếm tạo thành hàng chục ngàn hợp chất với tất cả các nguyên tố ở bên phải và bao gồm cả kim loại nhóm 7 (mangan, tecneti và rheni) trong bảng tuần hoàn, cộng với beryllium và magiê, nằm ở phía xa phía bên tay trái trong nhóm 2. Chuỗi hợp chất quan trọng và một số hợp chất riêng lẻ có tính chất độc đáo hoặc hành vi bất thường được mô tả dưới đây.

Ôxít

Họ lớn nhất của các hợp chất đất hiếm vô cơ được nghiên cứu cho đến nay là các oxit. Phép cân bằng hóa học phổ biến nhất là thành phần R ₂ O ₃, nhưng, vì một số nguyên tố lanthanide có các trạng thái hóa trị khác ngoài 3+, các stoichiometries khác tồn tại, ví dụ như oxit xeri (CeO ₂), oxit praseodymium (Pr ₆ O ₁₁), oxit terbium (Tb ₄ O ₇), oxit europium (EuO) và Eu ₃ O ₄. Hầu hết các cuộc thảo luận sẽ tập trung vào các oxit nhị phân, nhưng các oxit bậc ba và các oxit bậc cao khác cũng sẽ được xem xét ngắn gọn.