Lantan i lantanowce – wzory, właściwości
Lantanowce to 14 kolejnych pierwiastków chemicznych położonych za lantanem w układzie okresowym. Są to, kolejno cer (Ce), prazeodym (Pr), neodym (Nd), promet (Pm), samar (Sm), europ (Eu), gadolin (Gd), terb (Tb), dysproz (Dy), holm (Ho), erb (Er), tul (Tm), iterb (Yb), lutet (Lu). Powłoki walencyjna lantanowców mają konfigurację\( 6s ^{2}4f ^{n} 5d ^{1}\) lub \(6s ^{2} 4f ^{n} 5d ^{0} \), podobnie jak u niektórych pierwiastków bloku d, może występować przeniesienie elektronu z orbitalu 5d na orbital 4f. Ze względu na strukturę elektronową, lantan nie jest klasyfikowany jako lantanowiec (metal wewnętrznoprzejściowy): nie ma on elektronów na orbitalu 4f (najpierw obsadzony zostaje pierwszy elektron na orbitalu 5d, dopiero później zapełniany jest orbital 4f), jednak wykazuje on podobne właściwości fizykochemiczne do lantanowców oraz występuje wraz z nimi w przyrodzie. Orbitale typu f maja tendencję do ulegania kontrakcji (kurczenia się), stąd zjawisko kontrakcji lantanowców – zmniejszania się promieni atomowych i jonowych lantanowców ze wzrostem ich liczby atomowej. Ze względu na kontrakcję, orbitale typu f nie biorą udziału w tworzeniu wiązań chemicznych, stąd właściwości chemiczne poszczególnych lantanowców są bardzo podobne (w odróżnieniu od metali bloku d): najczęściej przyjmują one stopień utlenienia +III, chociaż niektóre pierwiastki o konfiguracji \(6s ^{2} 4f ^{n} 5d ^{0} \) mogą przyjmować też +II i +IV stopień utlenienia (np. istnieją trwałe sole ceru(IV) oraz jego tlenek; są one stosowane jako silne utleniacze w środowisku kwaśnym). Lantanowce łatwo reagują z kwasami, tworząc sole, tworzą tlenki o właściwościach podobnych do tlenku wapnia (np. reagują z \(CO_2 \)tworząc węglany) oraz wodorotlenki. Wodorotlenki lantanowców są podobne do wodorotlenku glinu, jednak nie są amfoteryczne – pod wpływem mocnej zasady wytrącają się z roztworu, nie tworząc anionów.
Lantan i lantanowce – występowanie, otrzymywanie
Lantan i lantanowce w przyrodzie występują najczęściej w formie minerału fosforanowego - monacytu. Monacyt jest mieszaniną fosforanów lantanu (główny składnik) i lantanowców. Wyjątek stanowi promet, który nie posiada stabilnych izotopów mogących występować w naturze, został on uzyskany dopiero w wyniku kontrolowanych przemian promieniotwórczych. Ze względu na podobieństwo właściwości chemicznych, rozdzielanie lantanowców jest trudne i kosztowne, więc są one stosowane w technice w postaci mieszanki, zwanej metalem mieszanym lub miszmetalem od niemieckiej nazwy mischmetall (pol. metal mieszany), nadanej przez jej odkrywcę, Austriaka Carla Auera von Welsbach’a. Czyste lantanowce otrzymuje się poprzez redukcję soli chlorkowych.
Lantan i lantanowce – zastosowanie
Poszczególne lantanowce znajdują szereg zastosowań o charakterze specjalistycznym, wśród zastosowań technicznych można wymienić wykorzystanie toru i ceru do produkcji tzw. koszulek Auera, stosowanych jako żarniki w lampach gazowych (szeroko wykorzystywane w XIXw. w ulicznych lampach gazowych, obecnie – w turystycznych lampach gazowych lub naftowych), a także do produkcji kamieni do zapalniczek (składających się z piroforycznego stopu żelaza i ceru). Pionierem obydwu tych zastosowań był Carl Auer von Welsbach. W laboratoriach chemicznych, związki ceru na +IV stopniu utlenienia mogą znajdować zastosowanie jako środki utleniające.