اللانثانيدات هي معادن انتقالية تشترك فيما بينها بالعديد من الخصائص، للانثانيدات أرقام ذرية تبدأ من 58 وتنتهي بـ 71، أي من اللانثانوم (lanthanum ) وإلى اللوتيتيوم (lutetium)، إلا أن الخلاف ما زال قائمًا حول العنصر الذي تبدأ عنده سلسلة اللانثانيدات، فعنصرا اللانثانوم واللوتيتيوم مثلًا هما عنصران من عناصر المجموعة d، أكثر من كونهما عنصرين من عناصر المجموعة f التي ينتمي إليها باقي عناصر السلسلة، إلا أن هذين العنصرين يشتركان مع باقي عناصر السلسلة بالعديد من الخصائص المشتركة، ما يؤدي إلى اعتبارهم جزءًا منها.

تقع اللانثانيدات ضمن الجدول الدوري للعناصر الكيميائية ضمن الصف الأول من صفين، يقعان أسفل الجزء الرئيسي للجدول.

يشار إلى اللانثانيدات برمز (Ln) عند التكلم عن المعادلات أو التفاعلات الكيميائية التي تخص سلسلة العناصر هذه، كما أن لمجموعة العناصر أسماء ومصطلحات عديدة منها:

  • اللانثانيدات (lanthanides).
  • سلسلة اللانثنيد (lanthanide series).
  • المعادن الأرضية النادرة (rare earth metals).
  • العناصر الأرضية النادرة (rare earth elements).

اللانثانويدات lanthanoids، وهي المصطلح الذي يفضل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية IUPAC أن يطلق على هذه المجموعة من العناصر.

وعناصر اللانثانيدات هي:

  • اللانثانوم (Lanthanum): رمزه La، ورقمه الذري 58.
  • السيريوم (Cerium): رمزه ، ورقمه الذري 58.
  • البراسيوديميوم (Praseodymium): رمزه Pr، ورقمه الذري 60.
  • النيوديميوم (Neodymium): رمزه Ne، ورقمه الذري 61.
  • الساماريوم (Samarium): رمزه Sm، ورقمه الذري 62.
  • اليوروبيوم (Europium): رمزه Eu، ورقمه الذري 63.
  • الغادولينيوم (Gadolinium): رمزه Ga، ورقمه الذري 64.
  • التيربيوم (Terbium): رمزه Te، ورقمه الذري 65.
  • الديسبروسيوم (Dysprosium): رمزه Dy، ورقمه الذري 66.
  • الهولميوم (Holmium): رمزه Ho، ورقمه الذري 67.
  • الإربيوم (Erbium): رمزه Er، ورقمه الذري 68.
  • الثوليوم (Thulium): رمزه Tm، ورقمه الذري 69.
  • الإتيربيوم (Ytterbium): رمزه Yb، ورقمه الذري 70.
  • اللوتيتيوم (Lutetium): رمزه Lu، ورقمه الذري 71.

اللانثانيدات هي معادن انتقالية، ذات لونٍ فضيٍ لامعٍ، يكون لمحلول هذه المعادن ألوان متعددة وشاحبة، نتيجةً لكونها من المعادن الانتقالية، كما تتسم الانثانيدات بكونها معادن ذات قوام طري، بحيث يمكن قطعها بالسكين.

تتميز هذه المعادن بتفاعلاتها السريعة مع العوامل الخارجية، كما تتميز بتشكيلها لطبقة مؤكسدة حال تماسها مع الهواء، ما يضطر العلماء لتخزين بعض هذه العناصر كاللانثانوم، والسيريوم، والبراسيوديميوم، والنيوديميوم، واليوروبيوم ضمن أوعية تحتوي على الزيت المعدني، لمنعها من الفاعل مع الأوساط الخارجية.

تذوب معظم معادن اللانثانيدات والسبائك التي تصنع منها بشكلٍ سريعٍ في الحمض، كما تبدأ بالاشتعال في وسطٍ ممتلئٍ بالهواء عند درجة حرارة تتراوح بين 150-200 درجة مئوية، كما تتفاعل هذه المعادن مع كثيرٍ من العناصر الأُخرى كالهالوجينات ،والكبريت، والهيدروجين، والكربون ، أو النيتروجين في حالة تسخين المعدن.

تتمتع المعادن الموجودة ضمن سلسلة اللانثانيد بخاصية تدعى انكماش اللانثينيد، يقوم المداران 5s و 5p في هذه الحالة باختراق الطبقة الفرعية 4f، لكون هذه الطبقة غير محميةٍ من تأثيرات الشحنة النووية الإيجابية بشكلٍ كامل، تظهر نتيجة هذا الإندماج في تناقص نصف القطر الذري لذرات الانثينيد بشكلٍ متتالٍ عند تحركنا عبر الجدول الدوري من اليمين إلى اليسار.

تتواجد كافة معادن السلسلة مجتمعةً ضمن فلزات اللانثانيد، إلا أن كمية كل معدن من المعادن تختلف من فلز إلى آخر، ففلز euxenite على سبيل المثال يحتوي على نسب متساوية من كافة عناصر السلسلة، بينما يحتوي فلز Monazite على اللانثانيدات الأخف، أما فلز xenotime فيحتوي على اللانثانيدات الأثقل.

فيما يلي صورةٌ للجدول الدوري مع توضيحٍ لأماكن تواجد اللانثانيدات فيه، إذ تظهر هذه العناصر محددةً بلونٍ واضحٍ:

اللانثانيدات

 

أكمل القراءة

اللانثانيدات

اللانثانيدات (Lanthanides) هي مجموعة من المعادن الانتقالية المتوضّعة في الجدول الدوري الحديث للعناصر الكيميائية، تُعرَف أيضًا باسم اللانثاويدات أو العناصر الأرضية النادرة أو المعادن الأرضية النادرة.

اعتمد باحثو الكيمياء وخبراء هذا المجال اسم اللانثانيدات لهذه السلسلة نسبةً إلى العنصر الأول الذي تضمّه هذه المجموعة وهو اللانثانوم (Lanthanum) رمزه الكيميائي (La) ورقمه الذري 57، أمّا العنصر الأخير من سلسلة اللانثانيدات فهو اللوتيتيوم (Lutetium) رمزه الكيميائي (Lu) ورقمه الذري 71.

يُرمز لسلسة اللانثانيدات بـ (Ln) وتقع بشكل رئيسي في الصف الأول من الصّفين السُفليَين المُضافين في نهاية الجدول الدوري الحديث، وتضمّ أربعة عشر عنصرًا، تشترِك جميعها في العديد من الخواص، مثل:

  • اللانثانيدات هي معادن فضيّة اللون أو بيضاء.
  • اللانثانيدات معادن لامعة في أغلب الأحيان.
  • تكون معادن اللانثانيدات طريّة وهشّة تستطيع قطعها بأي آلة حادة مثل السكين، ممكن أن تزيد صلابتها قليلًا مع ارتفاع العدد الذري.
  • يكون تفاعل اللانثانيدات بطيئًا إلى حدٍّ ما في درجة حرارة الغرفة، ويصبحُ أسرعًا كلّما ازدادت درجة الحرارة.
  • تتفاعل اللانثانيدات بسهولة مع الوسط الخارجي، فتشكُّل سريعًا طبقة مؤكسَدة في حال تماسها مع الهواء.
  • تميل اللانثانيدات لتشكيل الأكاسيد من خلال تفاعلها مع الأوكسجين.
  • أغلب اللانثانيدات شبه مغناطيسية أي غالبيتها تملك مجالات مغناطيسية قوية، وبالتالي خصائص كهرومغناطيسية قوية وذلك بسبب وجود إلكترونات غير مُقترِنة في المدار f.
  • تتمتّع اللانثانيدات بخاصيّة الانكماش اللانثانيدي، التي تساعِد في تناقص القطر الأيوني لعناصر اللانثانيدات أثناء الانتقال من يمين إلى يسار الجدول الدوري.

وعناصر اللانثانيدات المُتّفق عليها، هي:

  • اللانثانوم (Lanthanum) رمزه (La) ورقمه الذري 57.
  • السيريوم (Cerium) رمزه (Ce) ورقمه الذري 58.
  • البراسيوديميوم (Praseodymium) رمزه ((Pr ورقمه الذري 60.
  • النيوديميوم (Neodymium) رمزه (Ne)ورقمه الذري 61.
  • الساماريوم (Samarium) رمزه ((Smورقمه الذري 62.
  • اليوروبيوم (Europium) رمزه (Eu)ورقمه الذري 63.
  • الغادولينيوم (Gadolinium) رمزه (Ga)ورقمه الذري 64.
  • التيربيوم (Terbium) رمزه (Te)ورقمه الذري 65.
  • الديسبروسيوم (Dysprosium) رمزه (Dy) ورقمه الذري 66.
  • الهولميوم (Holmium) رمزه (Ho) ورقمه الذري 67.
  • الإربيوم (Erbium) رمزه (Er) ورقمه الذري 68.
  • الثوليوم (Thulium) رمزه (Tm) ورقمه الذري 69.
  • الإتيربيوم (Ytterbium) رمزه (Yb) ورقمه الذري 70.
  • اللوتيتيوم (Lutetium) رمزه (Lu) ورقمه الذري 71.

والآن سأستعرض لك بعضًا من استخدامات اللانثانيدات:

  • تُستخدَم سبائك السيريوم في المجال الصناعي لبعض التطبيقات المعدنية بسبب قدرتها القوية على الاختزال.
  • تُستخدَم معادن اللانثانيدات بشكل عام في مجال صناعة السيراميك والزجاج والخزف، من خلال صنع بعض الأغطية منها.
  • تُستخدَم اللانثانيدات من أجل تحسين كثافة وتوازن ألوان المصابيح والليزر.
  • تُستخدَم بعض معادن اللانثانيدات في صنع أحجار القداحة أو ولاعة السجائر.
  • تدخل معادن اللانثانيدات في مجال الصناعات المغناطيسية.
  • تُستخدَم بعض اللانثانيدات كمحفّزات في تكرير البترول.
  • تُستخدم اللانثانيدات لأغراض نووية، فمثلًا يمكن استخدام الأكاسيد اللانثانيدية كمخففات في المجال النووي، كما يمكن استخدام عنصر الثوليوم (Tm) كمصدر محمول للأشعة السينية، وعنصر اليوروبيوم (Eu) كمصدر للإشعاع.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي اللانثانيدات"؟