Sysop: 1 revizi

2014-01-30T16:55:24Z

1 revizi

← Starší verze

Verze z 30. 1. 2014, 16:55

Sysop: 1 revizi

2010-04-07T15:10:35Z

1 revizi

Nová stránka

{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="0" align="right"
|- style="background:#FFBFFF;"
! [[Atomové číslo|Atomové číslo]]
! [[Vlastní jméno|Jméno]]
! [[Chemická značka|Chemická 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]]

Lanthanoidy - Historie editací

Sysop: 1 revizi

Sysop: 1 revizi