Lanthanider ( lanthanider ) [K 1] - en familie bestående af 15 kemiske grundstoffer fra gruppe III i 6. periode i det periodiske system - metaller , med atomnumre 57-71 (fra lanthan til lutetium ) [1] [2] [3 ] [4 ] [5] [6] [7] [8] [9] . Alle medlemmer af familien har stabile isotoper undtagen promethium . Navnet kommer fra det græske ord λανθάνειν ("skjult").
Scandium , yttrium og lanthanider hører til gruppen af sjældne jordarters grundstoffer (forkortet REE ) og betragtes ofte i denne sammenhæng, dog viser udbredelsen af individuelle grundstoffer, at de ikke er sjældne. I videnskabelige materialer bruges ovenstående udtryk til at betegne lanthanider, herunder yttrium og scandium, eller separat.
Notationen Ln bruges til at angive alle eller nogle metaller, ioner, oxidationstilstande, når man skriver kemiske formler osv.
Alle lanthanider, fra cerium til ytterbium, har en 4f underskal fyldt ; lanthan har ingen 4f-elektroner, mens lutetium har 14. Uparrede 4f-elektroner giver nogle metaller forskellige værdifulde magnetiske , spektroskopiske og luminescerende egenskaber. Desuden, fordi disse elektroner er godt afskærmet af de ydre underskaller (5s og 5p), bevares de spektrale karakteristika, når ligander tilsættes . Alle lanthanider danner Ln 3+ kationer (nogle også Ln 2+ , Ln 4+ ), hvis ionradius konstant aftager med stigende atomnummer - dette fænomen er kendt som lanthanidkontraktion (det samme kommer til udtryk i actinider ) [10] . Grundstoffernes basicitet fra lanthan til lutetium falder kontinuerligt, hvilket forårsager en forskel i saltenes opløselighed og i stabiliteten af deres komplekse forbindelser [11] .
Den kemiske binding med lanthanider er næsten altid ionisk . Lanthanider er "tunge" acceptorer og har en betydelig lighed i deres egenskaber med atomdonorens oxygen, hvorfor de mest sandsynlige biologiske ligander for dem er carboxyl- og fosfatgrupper . Koordinationsnumrene for dem kan være fra 6 til 12 (8-9 hovedsageligt i biologiske systemer) [10] .
Udgivelsen af værket af den norske geokemiker Victor Goldschmidt , hvori udtrykket lanthanider blev brugt første gang, fandt sted i 1925 (navnet actinider blev tilsvarende givet i 1937) [12] [13] [14] .
* | La | Ce | Pr | Nd | Om eftermiddagen | sm | Eu | Gd | Tb | D y | Ho | Eh | Tm | Yb | Lu |
Der er mange misforståelser forbundet med lanthanider i brugen af terminologi. Navnet "sjælden jord" blev oprindeligt brugt til at beskrive næsten alle uudforskede, ukendte naturlige oxider, og indtil 1920 blev endda ThO 2 og ZrO 2 henvist til dem . Omtrent samtidig begyndte udtrykket at blive brugt til at henvise til selve grundstofferne, samt en gruppe af grundstoffer, der med stor besvær kunne adskilles fra hinanden [15] [16] .
Den indledende opdeling af grundstofferne i grupper af cerium ("lette jordarter"; La-Eu) og yttrium ("tunge jordarter"; Gd-Lu) var baseret på forskellen i opløseligheden af dobbeltsulfater dannet af lanthanider med natrium- eller kaliumsulfater . Efterfølgende blev periodiciteten af ændringer i ejendomme i koncernen fastlagt, svarende til deres opdeling i to undergrupper [11] .
Det er bemærkelsesværdigt, at udtrykkene "sjældne jordarter" og " alkaliske jordarter " - stadig brugt i kemi - kommer fra navneordet "jord", brugt af alkymister , iatrokemikere og tidlige flogistonister som den vigtigste indikation på brandmodstand , uopløseligheden af nedbør. dannet efter forbrænding (oxidation) eller andre dybe kemiske interaktioner i stoffer. Først efter 1750'erne. kemikere begyndte at forstå, at siliciumjord ( engelsk silica ), aluminiumjord ( engelsk alumina ), talkum , kalk - de er alle forskellige jordarter , at dømme efter kemiske egenskaber. I 1779 blev der tilsat bariumjord (engelsk baryta), som K. V. Scheele isolerede fra kalk. A. L. Lavoisier inkluderede alle fem jordarter i 1789 i sin liste over 33 grundstoffer og gjorde en note: de kan være metaloxider med en større lighed med en binding med oxygen end kulstof. Dette fik mange kemikere i begyndelsen af det 19. århundrede til at genoprette kendte lande og lede efter nye. Blandt de nye seks lande: zirkonium (1789, M. Klaproth ), strontium (1790, A. Crawford ), beryllium (1798, L. N. Vauquelin ) og thorium (1829, J. Berzelius [K 2] ), yttrium ( 1794) og cerium (1803). Opdagelsen af sidstnævnte bestemte forskellen mellem jordarter og almindelige metaloxider, og i 1808 efter at G. Davy reducerede jordalkalierne ved elektrolyse til jordalkalimetaller - calcium , barium , strontium og magnesium - blev det klart for de fleste kemikere, at sande jordarter er ikke andre end metaloxider [17] .
Lanthaniderne udgør den største gruppe af grundstoffer i det periodiske system, der findes i naturen. Deres egenskaber er så ens, at der fra 1794, hvor Johan Gadolin isolerede yttriumoxid , indtil 1907, blev fremsat næsten hundrede påstande om opdagelsen af grundstofferne [K 3] . Dette forklares med, at der på det tidspunkt ikke var nogen test for grundstoffets individualitet, og forskerne forstod ikke, hvor mange grundstoffer der skulle være i familien, da kun ét grundstof, lanthan, kunne placeres i det periodiske system . I 1913, baseret på G. Moseleys arbejde , var det allerede blevet klart, at mellem lanthan og hafnium var antallet af grundstoffer nøjagtigt lig med fjorten [15] : når man sammenlignede energien i røntgenspektrene for atomer i elementer i det periodiske system og deres atomvægt, fandt han huller, udeladelser. For at eliminere huller fandt videnskabsmanden det nødvendigt at arrangere elementerne i overensstemmelse med kemiske egenskaber og ikke med stigende atomvægt. Hans arbejde viste, at hvert grundstof har en konstant værdi - atomnummeret , der stiger med en konstant mængde fra grundstof til grundstof. I sidste ende blev lanthaniderne placeret et separat sted under hovedbordet. Og i 1921 foreslog Niels Bohr strukturen af atomets elektronorbitaler , hvilket forklarede problemet med sjældne jordarters grundstoffer [18] . (Lanthaniderne er ofte navngivet og inkluderet i begrebet sjældne jordarters grundstoffer , men for eksempel overgår lutetium sølv i overflod i jordskorpen [3] .)
En ide om deres lignende kemiske egenskaber kan fås fra fakta i studiehistorien. Adskillelsen af forskellige grundstoffer fra mineralerne, der indeholdt dem, tog videnskabsmænd mere end hundrede år [3] [9] , og endda op til midten af det 20. århundrede (før udviklingen af ionbytteradskillelsesteknikker) op til 40.000 gentagelser af operationen var påkrævet for at opnå nogle forbindelser af sjældne lanthanider i en virkelig ren form ved fraktioneret omkrystallisation [19] . For eksempel: I 1911 krævede isoleringen af rent thuliumbromat af C. James omkring 15.000 sådanne operationer [20] , og på 15 år udførte J. Urbain og hans assistenter i alt omkring 20.000 [21] . Denne adskillelsesmetode er blot en af flere klassiske og inkluderer nogle egenskaber [20] :
Ud over ovenstående er der mulighed for at overføre til andre oxidationstilstande end +3, for eksempel Ce IV , Eu II . Denne metode, der er anvendelig i nogle tilfælde, gjorde det muligt at opnå det reneste produkt [20] . På nuværende tidspunkt er omkrystallisationsmetoden forældet, da ionbytterreaktioner og opløsningsmiddelekstraktion er hurtigere og mindre besværlig i sammenligning [24] .
Opdagelseshistorie [K 4] | |||||
---|---|---|---|---|---|
På. værelse | Element | datoen | Opdager | navnets oprindelse | Kilde |
57 | Lanthanum | 1839 | K. Mosander | Fra græsk. "gemmer sig" | [25] [K 5] |
58 | Cerium | 1803 | J. Berzelius og W. Hisinger ; M. Klaproth |
Til ære for asteroiden Ceres | [25] |
59 | Praseodym | 1885 | C. Auer von Welsbach | Fra græsk. "grøn" + "tvillinger" | [25] [26] |
60 | neodym | 1885 | C. Auer von Welsbach | Fra græsk. "ny" + "tvillinger" | [25] [26] |
61 | Promethium | 1947 | J. Marinsky , L. Glendenin og C. Coryell |
til ære for Prometheus | [25] [27] [11] |
62 | Samarium | 1879 | P. Lecoq de Boisbaudran | Ved navnet på mineralet samarskit | [25] [28] [29] |
63 | Europium | 1901 | E. A. Demarce | Fra ordet Europa | [25] [30] [31] |
64 | Gadolinium | 1880 | J. Marignac | Opkaldt efter mineralet gadolinit | [25] [32] |
65 | Terbium | 1843 | K. Mosander | Af navnet på byen Ytterby | [25] [33] |
66 | Dysprosium | 1886 | P. Lecoq de Boisbaudran | Fra græsk. "svært at nå" | [25] [34] [35] |
67 | Holmium | 1879 | P. T. Kleve | Fra den gamle lat. Holmia fra Stockholm | [25] [36] |
68 | Erbium | 1843 | K. Mosander | Af navnet på byen Ytterby | [25] [33] |
69 | Thulium | 1879 | P. T. Kleve | Fra lat. Thule - "det nordligste land" | [25] [36] |
70 | Ytterbium | 1878 | J. Marignac | Af navnet på byen Ytterby | [25] [37] |
71 | Lutetium | 1907 | J. Urbain ; C. James | Fra lat. Lutetia fra Paris | [38] [39] |
Undersøgelsen og yderligere klassificering af lanthanider går tilbage til slutningen af det 18. århundrede: i sommeren 1787 fandt den svenske officer K. A. Arrhenius et ukendt sort mineral i et stenbrud nær byen Ytterby , med tilnavnet ytterbit (senere omdøbt til gadolinit) [ 40] . Johan Gadolin , der studerede det i 1794, opdagede en ny jord i it - yttriumoxid [K 6] . Med opdagelsen af en af forbindelserne af et grundstof, der har lignende kemiske egenskaber, men som ikke er inkluderet i familien, fortsatte undersøgelsen af mineraler og opdagelsen af lanthanider således [41] . Kemisk analyse af gadolinit førte til opdagelsen af 7 kemiske grundstoffer fra yttriumgruppen og syv mere - cerium i studiet af cerit [42] . ( Yttrium- og ceriumjord var de to begyndelser på "stierne" for opdagelsen af lanthanid-elementerne [42] .) Det er bemærkelsesværdigt, at opdagelsen af mange lanthanider skyldtes mineraler fra deres almindelige oprindelsessted: den berømte pegmatitaflejring ligger nær Ytterby i Sverige [43] .
Mineralet cerit , opdaget i 1751 af A. Kronstedt og indeholdende sjældne jordarters grundstoffer, tjente som udgangspunkt for opdagelsen af cerium [43] . I 1803 fandt Wilhelm von Hisinger og Jöns Berzelius i Sverige (og uafhængigt af hinanden Martin Klaproth i Frankrig) en ny jord i mineralet , opkaldt cerium efter asteroiden Ceres [44] [45] . Efter opdagelsen undersøgte den franske kemiker Louis Vauquelin det først og viste, at ceriumjord kan være hvid og orange. Dette faktum indikerede for første gang eksistensen af cerium i to valensformer. Videnskabsmanden genoprettede jorden og kom til den konklusion, at cerium er et metal ulig noget andet kendt på det tidspunkt [46] . Efterfølgende (fra 1839 til 1843) beviste Karl Mosander , at denne og tidligere opdagede - yttrium - jordarter var blandinger af oxider af flere lanthanider [20] . Grundstoffet blev først isoleret i metallisk form af W. Hillebrand og T. Norton i 1875 [44] .
I 1826 undersøgte Karl Mosander, en elev, assistent og en af J. Berzelius' nære venner, ceriumjord og konkluderede, at den var heterogen: den kunne indeholde mindst ét nyt grundstof. For at teste denne antagelse krævede det en masse cerite [47] . I 1839, i et forsøg på at isolere et rent lægemiddel fra ceriumjord, behandlede videnskabsmanden det med salpetersyre og krystalliserede saltet og fordampede vandet. Han fandt også ud af, at dette salt (der er forurenet med ceriumnitrat [48] ) nedbrydes ved opvarmning og bliver til et gulligt stof. Ved at behandle denne gule, jordagtige rest med fortyndet salpetersyre, blev det observeret, at den stærkt farvede del af den ikke opløstes i syre: dette var ceriumdioxid , som først blev stødt på af Vauquelin [46] [K 7] . Efter at have fjernet ceriumnitrat fra opløsningen lykkedes det for videnskabsmanden at udvinde en ny lanthanjord [48] , hvis navn blev foreslået af Berzelius og givet af Mosander den 12. februar 1839 [49] . Grundstoffet, der er stamfader til en gruppe af grundstoffer, blev opdaget næst efter cerium kun som en urenhed. Det er muligt, at lanthan blev navngivet på den måde, fordi det "gemte sig" for videnskabsmænd i 36 år [50] . Det blev opnået i forholdsvis ren form i 1923 [51] .
I januar 1840 lykkedes det Mosander at isolere to fraktioner fra en ametystopløsning af lanthansulfat :
Fra det øjeblik kunne videnskabsmanden bevise, at ametystfarven på salte af cerium- og lanthanoxider var forårsaget af tilstedeværelsen af Lar- oxid , og de blev brune, når de blev opvarmet i luft til en rød varme [55] . Carl Mosander i 1842 [56] navngav det ukendte oxid La r - didymium (Di) [55] for at vise dets forbindelse med det allerede opdagede lanthan og cerium [33] [57] [52] . Derefter var videnskabsmanden overbevist om, at didymium blev opnået i sin rene form og aldrig vendte tilbage til det [58] , og det navn, han gav til "grundstoffet" optrådte i lærebøger om kemi på den tid i yderligere 50 år [56] .
Bekymret over homogeniteten af de prøver, hvorfra yttrium blev opnået, og inspireret af de fremskridt, der er gjort i studiet af cerit, begyndte Carl Mosander studiet af gadolinit [59] . I efteråret 1842 blev videnskabsmanden overbevist om, at prøver af yttriumjord , isoleret fra gadolinit , cerit, cerin , orthit , alle sammen indeholdt, ud over den "ægte" yttriumoxid (da de gav farveløse salte), også en ukendt gul oxid, mindre basisk , i opløsninger af dets salte - ametyst. I februar 1843 fik dette land navnet Odin (til ære for guden Odin ), men resultaterne af efterfølgende eksperimenter udført i april overbeviste ham om, at der var mindst tre oxider i jorden . Af en opløsning af salpetersyre og yttriumoxid opnåede Mosander ved fraktioneret udfældning basiske ammoniumsalte , med stærk opvarmning, af hvilke der opnåedes tre forskellige oxider, ikke lig de tidligere opnåede. (Lidt tidligere, i 1842, udførte Jöns Berzelius arbejde, der bekræftede opdelingen af yttriumjord i tre oxider, men i april 1843 var det stadig upubliceret.) For det mest basale oxid (hvidt i farven, farveløst i dets salte) videnskabsmand forlod det gamle navn - yttriumjord , det næste - i faldende rækkefølge af grundlæggende egenskaber - blev kaldt terbiumoxid , i sin rene form, formentlig - hvidt (saltopløsninger - pink [60] ), og det tredje - erbiumoxid : når opvarmet i luft, blev oxid malet i en mørk nuance af orange-gul, tabt, når den blev opvarmet i en atmosfære af brint (nylige data gjorde det muligt for os at konkludere, at det har to valenstilstande ) [23] . Ytterbium og thulium blev senere isoleret fra erbium, som definitivt blev opdaget på det tidspunkt [61] .
Videnskabsmandens aktivitet førte til den konklusion, at familien udvidede sig i 1843 til seks grundstoffer [62] [63] : ceriumforbindelser er gule, lanthanforbindelser er hvide, didymforbindelser er røde, yttrium- og erbiumforbindelser er hvide, terbiumforbindelser er hvide. lyserød [K 8] . For at bevise opdagelsen på det tidspunkt var det nødvendigt at indhente data om isolation (opnåelse), farve, form på krystaller og evnen til at danne forbindelser med et grundstof [22] . Men selv på trods af opdagerens autoritet blev der gentagne gange sat spørgsmålstegn ved historien om opdagelsen af terbium, for eksempel: R. V. Bunsen og P. T. Kleve fandt kun to oxider i yttriumjord [60] . Senere blev grundstoffets eksistens bekræftet af videnskabsmænd: undersøgelser af gadolinit af Marignac (1878), isolering af grundstoffet fra samarskit af L. Smith (i samme år), kommunikation af J.-L. Soret om undersøgelsen af grundstoffets absorptionsspektre (1880), modtagelsen af rene præparater af J. Urbain (begyndelsen af det 20. århundrede) - alle bekræftede undersøgelserne af Mosander [64] [60] . Erbium blev opnået i en ret ren metallisk form i 1934 [65] .
D. I. Mendeleev holdt fast ved ideen, som han senere bekræftede ved forskning, at sjældne jordarters grundstoffer er trivalente. Som et resultat blev eksistensen af ikke kun elementernes store hjemland etableret i første halvdel af det 19. århundrede , men også nogle enkelte ejendomme blev undersøgt [66] .
I 1848 døde J. Berzelius , en fremtrædende kemiker, der havde været engageret i videnskab i næsten 50 år, og i de næste 30 år overskyggede videnskabsmænds interesse for organisk kemi uorganisk kemi : de fleste metalforbindelser lærte at blive opnået ved traditionel metoder til fraktioneret udfældning og krystallisation - det blev klart, at en lys periode i opdagelseshistorien er afsluttet [67] . Yderligere fremskridt krævede nye koncepter og udviklinger inden for læringsteknikker [63] .
Ikke desto mindre stoppede undersøgelsen af sjældne jordarters grundstoffer ikke, på trods af at opmærksomheden først hovedsagelig var fokuseret på lanthan, cerium og didymium. En ny fremtrædende figur i undersøgelsen var Jean Charles Marignac, som lidt senere identificerede tre nye elementer; han bestemte også mere nøjagtigt atommasserne af flere grundstoffer (cerium, lanthan og didymium), raffinerede separationsmetoden udviklet af Mosander, som gjorde det muligt at opnå renere præparater. I 1848 beregnede han atomvægten af cerium i reaktionen af cerium(III)sulfat med bariumchlorid (senere ændret flere gange af andre forskere), og et år senere beregnede han vægten af lanthan og didymium. I 1853 studerede han i detaljer didymiums kemiske egenskaber: farve, saltkrystaller, opløselighed, metoder til opnåelse af halogenider, sulfider, fosfater, sulfater, oxalater, forbindelser med arsen; to år senere gjorde han det samme med lanthan [68] .
Det skridt fremad, der er nødvendigt for den videre udvikling af videnskaben ved spektralanalyse, blev foretaget af R. Bunsen og G. Kirchhoff i 1859 [63] .
Mark Delafontaine i 1864 begyndte at arbejde med gadolinit: erbium og dets forbindelser blev undersøgt i detaljer ved forskellige metoder, herunder ved hjælp af en gasbrænder . Han gav også ret klare beviser for opdagelsen af erbium, men ikke af terbium [69] . Og hvis eksistensen af førstnævnte endelig blev bekræftet ved fund i solspektret af C. Young i 1872 [70] , så blev tilstedeværelsen af sidstnævnte i naturen benægtet af O. Popp (han benægtede eksistensen af både terbium og erbium [71] ), J. Bar , R. Bunsen , P. T. Cleve . Resultaterne af flere yderligere undersøgelser op til begyndelsen af 1880'erne. førte til mere og mere forvirring: eksistensen af terbium blev enten bekræftet eller afvist, Delafontaine rapporterede opdagelsen af flere flere "elementer" (mosandria, filipium, decipium) osv. [K 9] [69]
Forståelsen af, at grundstofferne kan organiseres i en logisk række, gruppe for gruppe, som foreslået af D. I. Mendeleevs periodiske system siden 1869, kom ikke med det samme [63] . Det gjorde det også muligt at se retningen for yderligere opdagelser, at lægge et "kort" i hænderne på videnskabsmænd, hvis forståelse tog lang tid [72] . Så f.eks. blev Delafontaines bemærkning om, at didymium ikke er homogen, bekræftet af Lecoq de Boisbaudran i 1875 af en parallel undersøgelse af spektrene for gallium (ekaaluminum), det første "eka"-element forudsagt af D. I. Mendeleevs tabel, hvilket afspejler virkeligheden i eksistenselement og som havde en mere kompleks forklaring på elementernes position [73] . Lidt tidligere, i 1870, forudsagde D. I. Mendeleev selv eksistensen af ecabor ( scandium ) [74] , hvis spektre blev opdaget af L. Nilson i 1879, og et år senere isolerede han også scandiumoxid med en blanding af ytterbium fra oxenit [75] .
Opdagelsen af scandium, selv før dens opdagelse i naturen, hjalp markant til den videre dannelse og godkendelse af det periodiske system af kemiske grundstoffer [75] . Desuden blev forskellige positioner af elementer i tabellen angivet af forskere i et forsøg på at løse problemet med sjældne jordarters position [76] , fordi der manglede viden i teorien; mens de fleste elementer passer godt ind i visse celler (steder) af bordet, forblev sjældne jordarters metaller med deres meget lignende egenskaber stadig i en ubestemt position, hvilket tjente som en inspirationskilde for forskere [77] .
Carl Gustaf Mosanders (1797-1858) forskning fik mange kemikere til at undersøge mineraler indeholdende cerium og yttrium. Fremskridtene var dog langsom indtil forskerne i slutningen af 1870'erne. lærte ikke at studere kemiske egenskaber ved hjælp af spektroskopi (udover at forbedre separationsteknikker). I de efterfølgende år var fremskridt i undersøgelsen og opdagelsen af grundstofferne meget hurtigere [66] [78] . Takket være analysen af spektrene blev nogle af repræsentanterne opdaget (eller bekræftet at eksistere): terbium, ytterbium, holmium, thulium og samarium. På den anden side førte brugen af en mere følsom teknik også til fejlagtige konklusioner: selv en lille mængde urenheder i det undersøgte præparat kunne i høj grad ændre det registrerede spektrum [79] .
Jean Marignac opnåede succes ved at isolere ytterbiumjord fra yttriumjord den 22. oktober 1878 [80] som følger: Fra en blanding af terbium med yttrium isolerede forskeren et erbiumbundfald og konkluderede, at det var heterogent baseret på det faktum, at oxidet af et ukendt grundstof (ytterbium) var, som og dets salte, farveløst i modsætning til erbiumoxid [73] ; samtidig lavede forskeren en konklusion om grundstoffets 3-valente tilstand og beregnede atomvægten - 172 [81] [K 10] . Dette land blev kontrolleret af L. Nilson og andre videnskabsmænd, som var næsten fuldstændig overbevist om dets renhed, men nogle mente, at der var urenheder i det. Blandt de sidstnævnte var J. Urbain i Frankrig og K. Auer von Welsbach i Østrig (senere opdagede begge uafhængigt af hinanden lutetium, henholdsvis i 1907 og 1908), W. Crookes kom til samme konklusion (meddelte opdagelsen af flere grundstoffer), spektroskopisterne F. Exner og E. Hasek (1899) og E. A. Demarce , der studerede spektrene, opdagede i 1900 grundstoffet " Θ " og lavede en note om dets indtog i landet Marignac [81] .
Mineralet samarskit (opdaget af G. Rose i 1839 og opkaldt efter en russisk mineingeniør ) tiltrak stor opmærksomhed hos forskere i 1878; M. Delafontaine, der studerede prøver af mineralet, opdagede et fremragende absorptionsspektrum af didym fra det isoleret fra cerit. Som en potentiel kilde til nye grundstoffer blev mineralet undersøgt af P. E. Lecoq de Boisbaudran , som fandt uforklarlige linjer i spektret, der tyder på et nyt grundstof. Det blev senere bevist, at det kunne adskilles fra didymium og decipium på basis af forskellige kemiske egenskaber, og den 16. juli 1879 rapporterede forskeren om opdagelsen af samarium, isoleret fra mineralet for første gang [64] [73] [82] .
Per Theodor Cleve i 1879, der studerede erbium, som forblev efter adskillelse fra ytterbium, kom til den konklusion, at fraktionen var heterogen: spektret registreret af R. Alain hjalp med at forstå, at det indeholdt en urenhed. Forskeren inddelte stoffet i tre fraktioner: den første lignede yttrium, den anden til ytterbium og den tredje til erbium. Blandt de formodede linier af erbiums spektrum var en (linie) kun til stede i fraktionen tæt på ytterbium, men ikke ytterbium selv; den anden ligner - kun i en fraktion tæt på yttrium, men ikke yttrium selv; begge linier var meget svagt til stede i erbiumfraktionens spektrum. Videnskabsmanden indså, at han havde opdaget to nye grundstoffer og gav dem straks navne: thulium og holmium. Samtidig noterede Kleve, at opdelingen af elementerne ikke var endelig [83] . Straks det skete, viste det sig, at et år tidligere havde J.-L. Soret fandt det samme absorptionsspektrum af holmium i en erbiumprøve opnået fra J. Marignac; forskeren betegnede det som element "X" [75] . Samtidig bekræftede Lecoq de Boisbaudran undersøgelserne af både Cleve og Soret [84] .
Usikkerhed om tilstedeværelsen af nye elementer førte til intensiv undersøgelse af samarium, hvilket resulterede i opdagelsen af to lanthanider: gadolinium og europium [85] . I 1880 begyndte J. Marignac at studere samarskite. Ved at anvende fraktioneret udfældning og anvendelse af kaliumsulfat efterfulgt af isolering af oxalater , blev to potentielt nye landområder opnået: Yα og Yβ. Spektralanalyse af Soret antydede, at Yβ var samarium, og Yα svarede ikke til nogen af de kendte grundstoffer, inklusive decipium [85] . I 1881 opnåede Delafonte et renere decipium, hvilket gjorde det muligt at konkludere, at det lignede grundstoffet Yα, og at der tidligere havde været en blanding af samarium [84] .
P. E. Lecoq de Boisbaudran (med Marignacs godkendelse) foreslog i 1880, at grundstoffet fik navnet gadolinium, men det vides ikke, om grundstoffet er opkaldt efter Johan Gadolin eller mineralet eller begge dele; gadolinium er dog det eneste lanthanid, hvis navn kommer fra hebraisk : roden gadol ("stor") blev valgt som efternavn af videnskabsmandens far og kommer fra navnet på gården i Finland ( finsk Maunala ), hvor han boede [9 ] . I 1886 navngav Marignac grundstoffet Yα, gadolinium [84] .
I 1885 modtog E. A. Demarcet kontaminerede prøver af samarium fra P. T. Cleve og tvivlede efter at have undersøgt spektrallinjerne tilstedeværelsen af urenheder. Dette spørgsmål forblev åbent i flere år, og senere rapporterede selv Lecoq de Boisbaudran og Demarcet opdagelsen af urenheder (i 1892 og 1893). En ren europiumforbindelse blev opnået af E. A. Demarce i 1901. Lidt senere rapporterede Georges Urbain (1903 og 1904) isoleringen af europium fra gadolinium ved hjælp af en ny metode, hvor bismuth var det adskillende element [85] .
I 1882 rapporterede B. Brauner (udover J. Marignac i 1853, M. Delafonte i 1875 og P. T. Cleve i 1882) didymiums heterogenitet, hvilket markerede urenheden med indtastningen Diγ, og et år senere bekræftede han hans antagelser. Et par år senere, hvor K. Auer von Welsbach var engageret i adskillelsen af forskellige opdagede lanthanider, takket være gentagelsen af mere end hundrede ganges operationer på fraktioneret krystallisation (ikke nedbør) og analyse af spektrene, i fraktioner fra 1885 af praseodydium (grønlig) og neodydium blev opnået [86] [87] . Senere blev deres navne forkortet til praseodym og neodym, og i 1890 blev opdagelsen uafhængigt bekræftet af A. Bettendorff [87] . Neodym [88] var den første, der blev opnået i en relativt ren metallisk form i 1925, og praseodym [89] i 1931 .
En detaljeret undersøgelse af holmium af Lecoq de Boisbaudran førte til opdagelsen af dysprosium i 1886. Det nye grundstof fik det navn, fordi dets isolering krævede 32 kedelige operationer for at udfælde ammoniumsalte og efterfølgende 26 operationer for oxalater; efterfølgende undersøgelse af spektre og fluorescens gjorde det muligt at opdage et nyt grundstof [75] . Opdagelsen af dysprosium blev modtaget af kemikere uden den vantro og kontrovers, der var sædvanlig for den tid [84] ; Indtil 1950 kunne metallet (sammen med andre sjældne jordarters grundstoffer) ikke opnås i ren form før udviklingen af ionbytterreaktioner og den metallografiske reduktionsteknik udviklet af F. Spedding [90] .
I begyndelsen af det næste århundrede var mange kemikere overbevist om eksistensen af følgende grundstoffer: lanthan, cerium, praseodym, neodym, samarium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium [91] .
Den lange vej til at studere og finde størstedelen af lanthanider i naturen blev fuldført takket være forskningen udført af J. Urbain , som i 1907 (mere end et århundrede efter opdagelsen af cerium [43] ) i J. Marignacs ytterbium afslørede tilstedeværelsen af lutetium [66] . Et år senere og uafhængigt af Urbain blev dette grundstof i 1908 opdaget af C. Auer von Welsbach, som kaldte grundstoffet Cassiopeia [19] . Navnene lutetium og cassiopeia blev brugt parallelt i flere årtier, hvor sidstnævnte var i brug i Tyskland og Østrig indtil 1950'erne [79] .
Hvis spektralanalyse gjorde det muligt at identificere individuelle sjældne jordarters grundstoffer i forskellige bjergarter, at drage en konklusion om deres renhedsgrad, så kunne han ikke foreslå noget om den oprindelige overflod af lanthanider, for at forudse eksistensen af nye elementer. Svaret på det sidste spørgsmål blev givet efter at have studeret røntgenspektrene for REE. Ved hjælp af Moseleys lov fandt man således ud af, at lanthan har atomnummeret 57, det tungeste grundstof fra lanthanidfamilien er 71. Efter røntgenspektralbestemmelsen af atomnumrene for alle kendte lanthanider, fandt man ud af, at der blandt dem er intet element med tallet 61 [92] . En gruppe italienske videnskabsmænd fra University of Florence annoncerede opdagelsen af florentium i 1924. En lignende rapport om opdagelsen af illinium (til ære for staten Illinois ), lød to år senere, var også for tidlig [76] .
Søgningen efter dette element begyndte. Halvtreds prøver af lanthanidmineraler blev udsat for en grundig undersøgelse i de optiske og røntgenområder i spektret - det 61. grundstof blev ikke fundet. Den tyske kemiker L. Prandtl foreslog, at dette grundstof enten ikke eksisterer, eller også er dets tilstedeværelse i naturen lige så lille som technetium . Den tyske forsker I. Noddak , som var kendt for at søge efter analoge grundstoffer af mangan og især rhenium , fremsatte imidlertid en hypotese om ustabiliteten af atomerne i det 61. grundstof, altså om dets radioaktivitet : grundlaget for en sådan hypotesen var, at det 62. grundstof - samarium - har en svag radioaktiv emission, og hypotesen blev bekræftet. Atomer af det 61. grundstof blev opnået på grund af kernereaktioner [92] : i 1945 opnåede amerikanske forskere J. Marinsky, L. Glendenin og C. Coryell 61 grundstoffer [93] (i form af nuklidet 147 Pm ) og kemisk identificeret to isotoper ved hjælp af ionbytterkromatografi. I 1947 blev dets kemiske egenskaber annonceret for at bevise opdagelsen, og et år senere blev navnet givet [94] [95] [96] .
Trends i læringI 1937 forberedte W. Klemm og G. Bommer REE i en form, der gjorde det muligt for dem at beskrive flere af metallernes egenskaber: beskrive deres krystalstrukturer, magnetiske følsomhed , tætheder og også bekræfte Viktor Goldschmidts data fra 1925 om lanthanidkompression ( tysk dyse Lanthaniden-Kontraktion) med en stigning i serienummeret. Arbejdet førte til den konklusion, at grundstofferne ikke ligner hinanden så meget, at dømme efter deres egenskaber, som man tidligere troede: divalente tilstande blev beskrevet for Eu og Yb, og valensen af Ce viste sig at være større end 3+ . Forskellene steg gradvist med deres videre undersøgelse [97] [98] [99] .
Siden midten af det 20. århundrede har forskellige spørgsmål relateret til taksonomi af lanthaniderne, Sc og Y, været genstand for mange publicerede værker, hvilket generelt har ført til en dybere forståelse af den kemiske, metallurgiske og fysiske natur. af de 17 elementer [99] . Under Anden Verdenskrig og i de efterfølgende år blev teknikken til at adskille sjældne jordarters grundstoffer ved hjælp af ionbytterharpikser betydeligt undersøgt og udvidet af F. Spedding [K 11] . Hundredvis af kilogram rene oxider af grundstofferne blev separeret og produceret på Ames Laboratory . Parallelt hermed blev sjældne jordarters metaller gradvist tilgængelige til brug og undersøgelse af deres egenskaber. Efter 1957, hvor industrien begyndte at skaffe højrente forbindelser, faldt priserne for nogle af dem (fra Eu til Lu) i gennemsnit 282 gange [97] [K 12] .
Studiet af grundlæggende fysiske egenskaber, især magnetisme i metaller, legeringer og forbindelser, har været genstand for intensive undersøgelser af videnskabsmænd i flere årtier. I 1960'erne - begyndelsen af 1970'erne. hovedopmærksomheden var fokuseret på "tunge" lanthanider; "lunger" vakte dog opmærksomhed i 1970'erne, da de blev tilgængelige i form af krystaller [100] . I de samme år begyndte værker at dukke op relateret til virkningen af metaller på den menneskelige krop [101] : radioaktivt 144 Ce blev fundet i knoglerne hos dyr og bløddyr [102] såvel som i lunger og lymfeknuder hos mennesker der inhalerede radioaktive aerosoler [103] . I midten af 1980'erne. Forskernes opmærksomhed blev tiltrukket af deres anti-korrosionsegenskaber: værker blev offentliggjort, der beskrev den positive virkning af REE-chlorider på inhibering af korrosion af visse metaller (for eksempel aluminium) i klorholdige elektrolytter [104] [105] [106] .
Siden Manhattan-projektet har USA været et center for forskning i REE og relaterede teknologier. I begyndelsen af 1980'erne centrum for "magt" er flyttet til Japan på grund af de hurtige fremskridt i landets elektronik- og bilindustri , og flytter i øjeblikket til Kina, måske af samme årsager (herunder fordelagtig geografisk placering) [107] .
Det samlede antal videnskabelige artikler registreret hos Chemical Abstracts Service i 1990 var ca. 490.000 , hvoraf 18.000 omhandlede studier af sjældne jordarters grundstoffer ; i 2007 var det samlede tal tæt på 1.000.000 , hvoraf ca. 3% var REE. Det meste af materialerne blev offentliggjort om emner relateret til gruppens oxider (op til 5000 artikler, 2008), derefter spektroskopi (mere end 1400 artikler, 2008), magnetisme (op til 1400, 2006), magneter (samme), katalyse og katalysatorer (op til 1400, 2008) [107] .
De vigtigste mineraler af sjældne jordarters grundstoffer [108] | |||
---|---|---|---|
Navn | Mineralets sammensætning | Indholdet af grundstoffer fra ceriumgruppen, % |
Indholdet af grundstoffer fra yttriumgruppen, % |
Monazit | REE og thorium orthophosphater (Ln, Th) PO 4 |
42-70 | 0,5-5 |
Bastnäsite | REE fluorcarbonater (Ce, La) CO 3 F |
73-76 | 0,0-0,1 |
Loparit | Titanoniobater REE, calcium | 30,7-34 | 0,0-0,5 |
Cerite | REE silikater | 59,4-70 | — |
euxenit | Titanoniobater REE, calcium (Y, Ca, Ce,) (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 |
0,2-4,3 | 18.2-28.1 |
Xenotim | REE orthophosphater YPO 4 |
0,3-5 | 52-63 |
Gadolinit | Silikater af REE, jern, beryllium | 2,9-7,9 | 31-46,6 |
Samarskit | Yttrium tantaloniobat, erbium osv. | 0,3-1,7 | 9,1-38 |
Fergusonit | En blanding af tantaloniobater , titanoniobater af samarium, yttrium, erbium og jern |
0,9-6,2 | 31,2—42,3 |
Pyrochlor | (Na, Ca, Ce, Y, Th, U) 2 (Nb, Ta, Ti, Fe) 2 O 6 (OH, F) |
0,78-7,5 | 0,1-0,6 |
Lanthaniderne er vidt udbredt i naturen. Deres fordeling i jordskorpen er 0,015 % [109] . Deres samlede koncentration nærmer sig overflodsværdierne af kobber , bly , zink [109] , tin , guld [19] , arsen , som ikke er sjældne grundstoffer i naturen. Der er ingen sten på jorden, som ikke indeholdt mindst en lille blanding af cerium, lanthan, praseodym, yttrium osv. Lanthanider findes i apatitter , baritter , granitter , basalter , pyroxenitter , andesitter , ler , i havvand osv. Derudover blev deres tilstedeværelse også fundet i kul , olie , i forskellige jorde, dyr og planter [92] .
Geologisk fordeling af metalreserver [110] | |
---|---|
Land | Reserver af oxider, t |
Kina | 55.000.000 |
SNG-lande | 19.000.000 |
USA | 13.000.000 |
Indien | 3.100.000 |
Australien | 1 600 000 |
Brasilien | 48.000 |
Malaysia | 30.000 |
Andet | 22.000.000 |
i alt | 113 778 000 |
Imidlertid er lanthaniderne stadig ganske sporstoffer og findes ikke ofte i mineraler, der let genanvendes. Kun nogle lande ( Indien , Sydafrika ) har forekomster nok til at producere koncentrater, men mere end 95% af alle forekomster er placeret i Kina . Paradoksalt nok er deres negative indvirkning på miljøet også øget på grund af deres øgede rolle i landbruget og industrien [109] . I naturen er der mere koncentrerede ophobninger af REE. Tilbage i første halvdel af 1800-tallet blev der identificeret en række mineraler , der indeholder lanthanider. Indholdet af denne gruppe af grundstoffer i mineraler nærmer sig 250 arter. Der er cirka 60-65 typer mineraler , hvor REE udgør 5-8 vægtprocent . De fleste mineraler indeholder cerium og grundstoffer tæt på det (ceriummetaller). Meget mindre er kendt om mineraler indeholdende yttrium og tunge lanthanider [108] .
Koncentrationen af "lette" lanthanider er sædvanligvis højere end for "tunge": de fleste grundstofaflejringer indeholder fra 80 til 99 % af lanthan-, cerium-, praseodym- og neodymforbindelser. Metaller kan udvindes i form af deres oxider eller i ren form ( mischmetal ) efterfulgt af adskillelse. Kun lanthan, cerium, praseodym og yttrium udvindes separat og tegner sig for omkring en fjerdedel af den samlede produktion [111] .
Rige aflejringer af lanthanider (sjældne jordarters grundstoffer) findes i Indien ; monazitsand forekommer på Travankoris kyststrande, i Brasilien , Australien , USA , Afrika , Skandinavien osv. I Europa er REE-mineraler placeret på Kola-halvøen , Ural -bjergene , Ukraine , i Asien - i Kasakhstan , Sibirien .
I juni 2011 opdagede forskere fra Japan omfattende forekomster af metaller - lanthanider og yttrium - på bunden af Stillehavet . I internationalt farvand , på 78 steder beliggende i en dybde på 3,5 til 6 km, blev siltaflejringer fjernet fra bunden [115] . Ifølge videnskabsmænds skøn er det samlede volumen af metalholdige sedimenter på havbunden cirka mere end 110 millioner tons [116] . De undersøgte steder blev valgt på en sådan måde, at de dækkede det meste af bundoverfladen. De områder, der er rigest på forbindelser (hovedsageligt metalholdige sedimenter, zeolitler , rødt ler ) er placeret fra det centrale (ca. 13°30′ N 175°00′ W ) mod sydøst ( 15° S lat 145° W ) områder af havet. Men så længe dybden på 4-5 km, hvor størstedelen af oxidrig silt er placeret, vil i høj grad påvirke den økonomiske og teknologiske gennemførlighed af minedrift, vil aflejringer kun forblive en meget lovende ressource til minedrift [117] .
De vigtigste malme, hvorfra sjældne jordarters metaller udvindes, er bastnäsit , monazit , xenotime og ionabsorptionsler [118] .
Grundstofsammensætning af nogle metalaflejringer (i %) [118] [119] | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Mount Weld (CLD) [K 16] (Australien) |
Mount Weld (Duncan) [K 16] (Australien) |
Bjergpas (USA) |
Bayan-Obo (Kina) |
Guangdong (Kina) |
Xunwu (Kina) |
Longnan (Kina) | |
Mineral | Sekundær monazit | Churchit | Bastnäsite | Bastnäsite | Xenotim | laterit | laterit |
Lanthanum | 25,57 | 23,93 | 33,2 | 23 | 1.2 | 43,4 | 1,82 |
Cerium | 46,9 | 39,42 | 49,1 | halvtreds | 3 | 2.4 | 0,4 |
Praseodym | 4,92 | 4,85 | 4,34 | 6.2 | 0,6 | 9 | 0,7 |
neodym | 16,87 | 18.08 | 12 | 18.5 | 3.5 | 31,7 | 3 |
Samarium | 2,29 | 2,87 | 0,8 | 0,8 | 2.2 | 3.9 | 2.8 |
Europium | 0,49 | 0,77 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,5 | 0,1 |
Gadolinium | 1,33 | 2.15 | 0,2 | 0,7 | 5 | 3 | 6.9 |
Terbium | 0,13 | 0,29 | — | 0,1 | 1.2 | — | 1.3 |
Dysprosium | 0,31 | 1,36 | — | 0,1 | 9.1 | — | 6.7 |
Holmium | 0,04 | 0,21 | — | — | 2.6 | — | 1.6 |
Erbium | 0,113 | 0,46 | — | — | 5.6 | — | 4.9 |
Thulium | 0,01 | 0,04 | — | — | 1.3 | — | 0,7 |
Ytterbium | 0,05 | 0,2 | — | — | 6 | 0,3 | 2.5 |
Lutetium | 0,02 | 0,03 | — | — | 1.8 | 0,1 | 0,4 |
Der er tre primære mineområder i Kina: i Baotou , Sichuan og Jiangxi - de tegner sig for 88% af alle indskud i landet. I Bayan-Obo (Baotou, Indre Mongoliet ) er cirka 83% af Kinas aflejringer koncentreret, i Shandong -provinsen - 8%, i Sichuan-provinsen - 3% (der er aflejringer af lette lanthanider i disse provinser); 3% af tunge lanthanidaflejringer er placeret i Jiangxi-provinsen i det sydlige Kina [118] [120] .
Forekomsten af grundstoffer i bastnasit og monazit fra Bayan-Obo er ens: 26 % er La 2 O 3 , 50 % er Ce 2 O 3 , 5 % er Pr 2 O 3 , 16 % er Nd 2 O 3 , og 1 % Sm 2 O 3 (andre mindre end 1%). I provinsen Sichuan udvikles bastnasit med følgende sammensætning: 37 % - La 2 O 3 , 47 % - Ce 2 O 3 , 4 % - Pr 2 O 3 , 10 % - Nd 2 O 3 (andre - mindre end 1 %). I den sydøstlige del af Kina kendes tilstedeværelsen af lateritisk ler indeholdende REE; i flere provinser omkring Jiangxi udvikles ionabsorberende ler, som viser en ganske forskellig sammensætning: 2-30% - La 2 O 3 , 1-7% - Ce 2 O 3 og Pr 2 O 3 , 3-30% - Nd203 , 2-7 % - Dy203 [ 118] [ 121 ] [ 122] . Det er takket være sidstnævnte, at verdensforsyningen af yttriumgruppemetaller er opnået; de udvindes normalt og lettere fra sådanne lerarter lige på stedet - denne proces er meget mindre energikrævende end minedrift fra hårde klipper [114] [123] [124] .
Andre udforskede steder i provinserne Yunnan , Guizhou og Sichuan inkluderer basaltforvitringsskorpe, som er genstand for yderligere udforskning af potentielle aflejringer [125] .
Niveauet for udvinding af sjældne jordarters elementer i Kina er i øjeblikket 80% eller mere af det globale niveau [126] .
Omkostningerne ved metalforbindelser i 2009 (estimeret) [127] og 2011 [128] . | |||||
---|---|---|---|---|---|
metaloxid | Renhed, % | Pris, USD/kg | |||
2009 | 2011 | ||||
Lanthanum | 99,99 | tredive | 100 | ||
Cerium | 96-99,50 | tredive | 100 | ||
Praseodym | 96 | 38 | 225 | ||
neodym | 95 | 42 | 270 | ||
Samarium | 99,90 | 130 | 118 | ||
Europium | 99,99 | 1600 | 3 300 | ||
Gadolinium | 99,99 | 150 | 239 | ||
Terbium | 99,99 | 900 | 2750 | ||
Dysprosium | 99 | 170 | 1600 | ||
Holmium | 99,90 | 750 | — | ||
Erbium | 96 | 100 | 255 | ||
Thulium | 99,90 | 1500 | — | ||
Ytterbium | 99 | 325 | 450 | ||
Lutetium | 99,99 | 1800 | 4000 |
Efterspørgslen efter REE er vokset i løbet af de sidste 35 år fra 30.000 tons (1980'erne) til omkring 120.000 tons (2010), hvilket er højere end produktionen af metalforbindelser i 2011 - 112.000 tons [116] . Forbruget af sjældne jordarters metaller udgjorde i 2014 120148 tons [129] . De gennemførte undersøgelser gjorde det muligt at forudsige, at den sammensatte årlige vækstrate (fra engelsk. Compound annual growth rate ) efterspørger fra 2014 til 2020. vil være 3,9% (fra 120148 tons til 150766 tons) hovedsagelig på grund af stor efterspørgsel efter oxider af neodym, praseodym og dysprosium (blandt andre sjældne jordarters grundstoffer) [130] .
I 2010 indførte Kina alvorlige kvoter: Faldet i mængden af metaleksport beløb sig til næsten 70 %, hvilket afspejledes i den højeste vækst (2011) og faldet (2012) af priserne [131] , og som et resultat heraf verden pris på La fra 2009 til 2012. øget med en faktor 5, med Sm og Tb med 5,8, med Er med 6,3, med Ce og Pr med 9, med Nd med 11 og med Dy med 12,4 [132] . Efter denne begivenhed blev der igangsat mange projekter for at udvikle metalminepladser i forskellige lande [131] , samt at udforske (mulige) nye [117] [133] [134] [135] [136] , hvilket førte til en stigning i ressourcer uden for lande med mere end 7 gange - fra 13,4 (2010) til 100,2 millioner tons (2015) [126] .
Ifølge nogle antagelser kan prisstigningen på nuværende tidspunkt også være forårsaget af en ubalance mellem efterspørgslen efter individuelle sjældne jordarters metaller og deres kvantitative indhold i malme [137] .
Ud over at søge efter minesteder offentliggøres anmeldelser:
Nylige data viser, at niveauet af REE-behandling er mindre end 1 % (2011) [156] [157] eller 1-2 % (2013) [158] [159] med hensyn til EOL-RR ( end- of -life genbrug rate - procentdel af mængden af metal, der går til forarbejdning i et brugt produkt).
En udtalelse om den kritiske betydning af disse metaller for højteknologier blev offentliggjort af US Geological Survey i 2002 [160] . Europa-Kommissionen anerkendte også i 2010 gruppen som kritisk og af middel betydning for økonomien [5] [161] , og Instituttet for Energi og Transport , en del af Center for Fælles Forskning , på grund af markedsrisiko og politiske faktorer, isoleret neodym og dysprosium [162] . I 2014 udgav UNCTAD en særlig rapport, der angiver den høje grad af afhængighed af kinesisk produktion og betydningen af elementer for forsvarssystemerne [5] [163] . Mange eksperter[ hvad? ] grundstoffer er anerkendt som de fjerdevigtigste efter olie , vand og jernmalm [164] og kaldes nogle gange "vitaminer" ("industrielle vitaminer", "vitaminer til metaller"): tilsætning af selv små mængder kan forbedre gavnlige egenskaber ved slutproduktet [165] [166] [167] [168] [169] .
Ved at bruge eksemplet med Kina, et land, der samtidig var den største producent , forbruger og eksportør af REE [171] [K 18] , kan man konkludere, at der har været en væsentlig ændring i strukturen af metalforbrug over en 20-årig perioden fra 1988 til 2008. Så hvis i 1988 mere end halvdelen (56%) af forbruget tegnede sig for den metallurgiske industri og maskiner, så var det i 1998 allerede mindre end en tredjedel (30%) og i 2008 - 15%. Tværtimod var produktionen af magneter, fosfor, polerpulver osv. i 1988 mindre end 1%, men efter 10 år - 18%, og i 2008 - 52%. Andre forbrugsområder - kemiske , olie- , tekstil- , belysningsindustrier , landbrug , til fremstilling af briller , linser , keramiske materialer - tegner sig for op til 56% for hvert enkelt år af intervallet. En betydelig stigning i metalforbruget i Kina forventes i fremtiden på grund af en stigning i antallet af udenlandske virksomheder, der flytter deres produktion og har mulighed for at købe dem billigere på hjemmemarkedet, hvilket reducerer omkostningerne ved at fremstille det endelige produkt og er en af de hovedstrategier i det land, der ønsker at bevare kontrollen med industrien [170] .
Kemisk grundstof | La | Ce | Pr | Nd | Om eftermiddagen | sm | Eu | Gd | Tb | D y | Ho | Eh | Tm | Yb | Lu |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
opkrævningsnummer | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 |
Billede | — | ||||||||||||||
Massefylde, g/cm³ | 6,162 | 6,77 | 6,77 | 7.01 | 7,26 | 7,52 | 5.244 | 7.9 | 8,23 | 8,54 | 8,79 | 9,066 | 9,32 | 6,90 | 9,841 |
Smeltepunkt, °C | 920 | 795 | 935 | 1024 | 1042 | 1072 | 826 | 1312 | 1356 | 1407 | 1461 | 1529 | 1545 | 824 | 1652 |
Kogepunkt, °C | 3464 | 3443 | 3520 | 3074 | 3000 | 1794 | 1529 | 3273 | 3230 | 2567 | 2720 | 2868 | 1950 | 1196 | 3402 |
Elektronisk konfiguration [K 19] | 5d 1 | 4f1 5d1 _ _ | 4f 3 | 4f 4 | 4f5 _ | 4f 6 | 4f7 _ | 4f 7 5d 1 | 4f9 _ | 4f 10 | 4f 11 | 4f 12 | 4f 13 | 4f 14 | 4f 14 5d 1 |
metal rist | DGPU | HCC | DGPU | DGPU | DGPU | R | BCC | GPU | GPU | GPU | GPU | GPU | GPU | GPU | GPU |
Metal radius, kl | 162 | 181,8 | 182,4 | 181,4 | 183,4 | 180,4 | 208,4 | 180,4 | 177,3 | 178,1 | 176,2 | 176,1 | 175,9 | 193,3 | 173,8 |
Resistivitet (ved 25 °C), µOhm cm |
57-80 (ved 20°C) |
73 | 68 | 64 | — | 88 | 90 | 134 | 114 | 57 | 87 | 87 | 79 | 29 | 79 |
Magnetisk modtagelighed , χ mol / 10 −6 (cm 3 mol −1 ) |
+95,9 | +2500 (β) | +5530(α) | +5930 (α) | — | +1278(α) | +30900 | +185000 (ved 350 K) |
+170.000 (α) | +98000 | +72900 | +48000 | +24700 | +67 (β) | +183 |
Det er kendt, at lanthanidatomer har følgende elektroniske konfigurationer [Xe] 4 f n 6 s 2 og [Xe] 4 f n −1 5 d 1 6 s 2 (hvor n er et tal fra 1 til 14) [172] . Lanthanum ([Xe] 5 d 1 6s 2 ) har ingen f -elektroner, cerium har en ([Xe] 4 f 1 5 d 1 6 s 2 ), praseodym har 3. Yderligere, med stigende serienummer, antallet af f - elektroner øges gradvist med halv fyldning af 4 f niveauet i gadolinium (4 f 7 5 d 1 6 s 2 ) og dets fulde færdiggørelse i lutetium (4 f 14 5 d 1 6 s 2 ) [173] .
I lanthan, gadolinium og lutetium er 5 d 1 6 s 2 elektroner valens, derfor er disse grundstoffer i forbindelser udelukkende trivalente. I andre lanthanider skabes valensbindinger med deltagelse af 4 f elektroner. De har dog også en valens på 3. Under hensyntagen til stabiliteten af 4 f 0 -, 4 f 7 - og 4 f 14 konfigurationerne, er elementerne Eu ([Xe] 4 f 7 6 s 2 ) og Yb ([ Xe] 4 f 14 6 s 2 ) [175] kan udvise valens 2, mens Ce ([Xe] 4 f 1 5 d 1 6 s 2 ) og Tb ([Xe] 4 f 9 6 s 2 ) endda 4 [173 ] .
De første ioniseringspotentialer af lanthaniderne og sammen med dem REE er små: 5,61 (La)-5,64 eV ( Sc ). Det andet og tredje potentiale er heller ikke særlig højt. Derudover udføres yderligere ionisering af enkelt- eller dobbeltladede ioner let, fordi den nødvendige energi hertil opnås som en energiforøgelse under dannelsen af et krystalgitter eller hydrater af mindre R3 + . Derfor danner lanthanider nemt R3 + -ioner . Derfor har bindingerne skabt af dem med andre grundstoffer en høj procentdel af ionicitet [173] .
Alle lanthanidioner Ln 3+ , med undtagelse af La 3+ og Lu 3+ , har uparrede 4 f - elektroner. Dette indikerer deres paramagnetisme og karakteristiske træk ved ionspektrene. Da de ydre 5 s 2 og 5 p 6 underskaller skærmer de 4 f orbitaler meget mærkbart, forbliver 4 fn elektronerne praktisk talt uændrede i alle deres forbindelser.
Lanthaniderne er kendetegnet ved deres sølvfarve, formbarhed , lave hårdhed og medium smeltepunkter , hvor værdiintervallet er fra 804 °C (cerium) til 1700 °C (lutetium). Baseret på densitetsværdierne kan lanthanider opdeles i to grupper: lette og tunge. Den første gruppe omfatter lanthan , cerium , praseodym , neodym , samarium , europium og gadolinium . Densiteten af disse metaller er under 8 g/cm³ . De resterende grundstoffer udgør den anden gruppe, hvor densiteten, eksklusive ytterbium , ligger mellem 8,272 ( terbium ) og 9,482 g/cm³ ( lutetium ) [176] .
Metalliske lanthanider er karakteriseret ved paramagnetisme . De fleste treladede lanthanidioner er også paramagnetiske . Nogle af lanthanidmetallerne, bortset fra cerium, bevarer deres paramagnetiske egenskaber selv ved meget lave temperaturer (temperatur på flydende nitrogen ), mens andre mærkbart ændrer deres paramagnetisme med temperaturændringer [176] .
Lanthan og lanthanider leder varme og elektricitet . Ytterbium har den bedste elektriske ledningsevne , værre - yttrium, lanthan, cerium, praseodym og neodym. Værst af alt lede elektricitet gadolinium og terbium. Det følger heraf, at ændringen i elektrisk ledningsevne med stigende serienummer stiger uensartet. Og på grund af denne egenskab er lanthaniderne opdelt i to grupper [177] .
Lanthanidernes atomvolumen er karakteriseret ved en endnu mere ujævn ændring . Afhængigheden af lanthanidatomernes atomvolumen eller radius af serienumrene har karakter af en stiplet linje med toppe i begyndelsen, midten og slutningen. Således indikerer ændringen i de fysiske egenskaber af lanthanidmetaller allerede en sekundær periodicitet i denne familie og deres opdeling i to grupper: cerium og yttrium.
Et vigtigt fysisk træk ved lanthaniderne er deres evne til at absorbere termiske neutroner . I denne henseende er gadolinium, samarium, europium og dysprosium særligt kendetegnet. For eksempel for cerium er det termiske neutronfangst tværsnit 0,73 barn , mens denne værdi for gadolinium er lig med 46.000. Ud over cerium optager yttrium (1,3 barn ) og lanthan (9,3 barn ) neutroner dårligt [173] .
Det dybtliggende fjerde lag 4f 14 er fyldt med lanthanidatomet . Derfor kan der kun være 14 lanthanider.Da strukturen af de to ydre elektronskaller ikke ændres i takt med at kerneladningen stiger, har alle lanthanider lignende kemiske egenskaber [178] .
I naturen ledsager lanthanider hinanden. Isolering af individuelle elementer ved kemiske metoder er en meget vanskelig opgave på grund af den store lighed mellem deres egenskaber.
PolymorfiPolymorfe modifikationer af lanthanider [179] | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Element | Modifikation | Krystal system |
Type struktur |
Gitterparametre, pm | Space group , Schoenflies og Pearson symboler |
Stabilitetsområde | |||
-en | c | ||||||||
Lanthanum | a-La | Sekskantet | a-La | 377,4 | 1217,1 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP4 | Værelse tempo. og tryk |
β-La | HCC | Cu | 530,45 | — | Fm 3m _ | O5 timer |
cF2 | > 613K | |
y-La | BCC | W | 426,5 | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1141K | |
β'-La | HCC | Cu | 517 | — | Fm 3m _ | O5 timer |
cF4 | > 2 GPa | |
Cerium | a-Ce | HCC | Cu | 516,1 | — | Fm 3m _ | O5 timer |
cF4 | Værelse tempo. og tryk |
β-Ce | Sekskantet | a-La | 367,3 | 1180,2 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP4 | >263K | |
y-Ce | HCC | Cu | — | — | Fm 3m _ | O5 timer |
cF4 | < 95.000 | |
α′-Ce | HCC | Cu | 482 | — | Fm 3m _ | O5 timer |
cF4 | > 1,5 GPa | |
Ce-III | ortorombisk | α- U | — | — | cmcm | D17 2 timer |
oC4 | 5,1 GPa | |
Praseodym | a-Pr | Sekskantet | a-La | 367,21 | 1183,26 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP4 | Værelse tempo. og tryk |
β-Pr | BCC | W | 413 | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1094K | |
y-Pr | HCC | Cu | 488 | — | Fm 3m _ | O5 timer |
cF4 | > 4 GPa | |
neodym | a-Nd | Sekskantet | a-La | 365,82 | 1179,66 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP4 | Værelse tempo. og tryk |
β-Nd | BCC | W | 413 | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1135 K | |
y-Nd | HCC | Cu | 480 | — | Fm 3m _ | O5 timer |
cF4 | > 5 GPa | |
Promethium | a-Pm | Sekskantet | a-La | 365 | 1165 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP4 | Værelse tempo. og tryk |
β-Pm | BCC | W | — | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1163K | |
Samarium | α-Sm | Trigonal | α-Sm | 362,9 | 2620,7 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | Comp. tempo. og tryk |
β-Sm | BCC | W | — | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1190K | |
y-Sm | Sekskantet | a-La | 361,8 | 1166 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP4 | > 4 GPa | |
Gadolinium | a-Gd | GPU | mg | 363,36 | 578,1 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP2 | Værelse tempo. og tryk |
β-Gd | BCC | W | 406 | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1535K | |
y-Gd | Trigonal | α-Sm | 361 | 2603 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 3 GPa | |
Terbium | a-Tb | GPU | mg | 360,55 | — | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP2 | Værelse tempo. og tryk |
β-Tb | BCC | W | — | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1589 K | |
Tb-II | Trigonal | α-Sm | 341 | 2450 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 6 GPa | |
Dysprosium | α-Dy | GPU | mg | 359,15 | 565,01 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP2 | Værelse tempo. og tryk |
β-Dy | BCC | W | — | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1243K | |
α'-Dy | ortorombisk | — | a=359,5, b=618,4, c=567,8 | cmcm | D17 2 timer |
oC4 | < 86K | ||
y-Dy | Trigonal | α-Sm | 343,6 | 2483 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 7,5 GPa | |
Holmium | a-Ho | GPU | mg | 357,78 | 561,78 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP2 | Værelse tempo. og tryk |
β-Ho | BCC | W | — | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | Ved høj temperatur | |
y-Ho | Trigonal | α-Sm | 334 | 2450 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 4 GPa | |
Erbium | a-Er | GPU | mg | 355,92 | 558,5 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP2 | Værelse tempo. og tryk |
β-Er | BCC | W | — | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | Ved høj temperatur | |
Thulium | a-Tm | GPU | mg | 353,75 | 555,4 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP2 | Værelse tempo. og tryk |
β-Tm | BCC | W | — | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | Ved høj temperatur | |
Tm-II | Trigonal | α-Sm | — | — | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 6 GPa | |
Ytterbium | a-Yb | HCC | Cu | 548,48 | — | Fm 3m _ | O5 timer |
cF4 | Værelse tempo. og tryk |
β-Yb | BCC | W | 444 | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1005K | |
y-Yb | GPU | mg | 387,99 | 638,59 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP2 | <270.000 | |
Lutetium | a-Lu | GPU | mg | 350,52 | 554,94 | P6 3 /mmc | D 46 timer _ |
hP2 | Værelse tempo. og tryk |
p-Lu | BCC | W | — | — | jeg er 3m _ | O9 timer |
cI2 | > 1005K | |
Lu II | Trigonal | α-Sm | — | — | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 23 GPa |
For lanthan og lanthanider er polymorfi karakteristisk, såvel som for aktinider . Så lanthan har tre modifikationer (α-, β- og γ-lanthan), cerium har fire modifikationer (α-, β-, γ- og δ-cerium). Under normale forhold er lanthanider karakteriseret ved et sekskantet gitter (med undtagelse af cerium) [177] .
Lanthanider er kemisk aktive, de danner stærke oxider , halogenider, sulfider , reagerer med brint , kulstof , nitrogen , fosfor . De nedbryder vand, opløses i saltsyre , svovlsyre og salpetersyre . I flussyre og phosphorsyre er lanthanider stabile, da de er dækket af beskyttende film af tungtopløselige salte - fluorider og fosfater .
Med en række organiske forbindelser danner lanthanider komplekse forbindelser . Vigtige for adskillelsen af lanthanider er komplekser med citron- og ethylendiamintetraeddikesyre .
De første prøver af krystallografisk karakteriserede komplekse forbindelser af Tb 2+ , Pr 2+ , Gd 2+ , Lu 2+ ioner viste, at ioner af alle Ln 2+ (undtagen muligvis promethium) kan opnås i opløsninger [180] [181 ] [182] .
For at bestemme indholdet af lanthanider i en opløsning kan calceinblåt [ K 20] [183] [184] bruges .
Binære forbindelser Oxider og hydroxiderLnO-monoxider (hvor Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Yb) er mekanisk stabile, har god modstandsdygtighed over for plastisk deformation og har en metallisk bindingskarakter . De høje værdier af Youngs modul sammenlignet med bulkmodul og forskydningsmodul indikerer, at La-, Ce-, Nd-, Sm-, Eu-, Ho-, Er- og Yb-monoxider er mere stive i karakter end TbO; Poissons forhold mellem alle ovennævnte monoxider er i området fra 0,23 til 0,409, hvilket indikerer deres modstand mod ekstern deformation. Beregninger af den elektroniske ladningstæthedsfordeling langs (100)-planet i forbindelser bekræftede dataene om den kovalente natur af bindingen i LaO , SmO , EuO , ErO , HoO og den ioniske natur af bindingen i CeO , PrO , NdO , TbO og YbO [185] .
HalogeniderSamarium(II)iodid , som bruges i organisk kemi som et af de vigtigste reduktionsmidler i organisk syntese [186] , kan f.eks. opnås ved højtemperatur-nedbrydning af dets triiodid [187] [188] [189 ] eller ved omsætning af samariumpulver med diiodethan i vandfri THF under laboratorieforhold [190] . Dysprosium(II)- og thulium(II)-forbindelser er stærkere reduktionsmidler i organisk syntese end samarium(II)-forbindelser [191] [192] [193] [194] .
Takket være de udførte beregninger blev der opnået eksperimentelle data om egenskaberne i forbindelserne LnX 4 (Ln = Ce, Pr, Tb; X = F, Cl, Br, I), hvor 4f- og n p-niveauerne (for lanthanider) og halogenider) er signifikant overlejret på hinanden. Bidraget fra 4f-niveauet til Ln-X-bindingen i tetrahalogenider er cirka en tredjedel større end i trihalogenider (LnX 3 ) [195] .
Organometalliske forbindelserAnmeldelser inden for syntese af organometalliske forbindelser af gruppemetaller offentliggøres på årsbasis [181] [196] [197] [198] [199] .
Effekter i 4f-underniveauetLigheden mellem lanthanidernes kemiske egenskaber er en konsekvens af deres atomare strukturs særegenheder: de har samme antal og type valenselektroner i det sidste sjette lag på trods af stigningen i atomnummer. Disse valenselektroner, der kompenserer for den øgede positive ladning i kernen, fylder det delvist besatte 4f-underniveau. Og da det forbliver ufyldt, har lanthaniderne lignende kemiske egenskaber [200] .
På grund af stigende tiltrækningskræfter mellem den positive ladning i kernen og den negative i 4f-underniveauet [200] har lanthanider tendens til at miste tre elektroner (danner Ln III ) [172] og reducere deres atomradius . Men der er undtagelser, når visse ioner af grundstoffer antager "usædvanlige" ioniske tilstande, for eksempel: i det grundlæggende miljø kan europium tage en elektron og antage en 2-valent tilstand (Eu 2+ ), og i et surt medium, cerium kan miste det og blive 4-valent (Ce 4+ ) [200] .
De unikke spektroskopiske egenskaber af atomerne i gruppen forklares af den radiale stigning i 4f-orbitalen, som igen er mindre end stigningen i de fyldte 5s 2 og 5p 6 underniveauer. Denne egenskab giver elementerne særlig opmærksomhed fra forskere inden for fotonik , især i spørgsmål om lysgenerering, dets forstærkning og transformation [201] .
Henry Moseley i 1914 [129] var den første til at bekræfte det faktum, at der skal være præcis 15 lanthanider . Det er sædvanligt at klassificere præcis 15 grundstoffer som lanthanider, men selv på nuværende tidspunkt er der ingen generel enighed om lanthans position, dvs. om grundstoffer fra lanthan til lutetium eller fra cerium til lutetium udgør denne gruppe [15] [1] [ 202] . I december 2015 oprettede IUPAC et projekt for at studere dette spørgsmål [203] . I en videnskabelig artikel af Pekka Pyukkö , en finsk professor i kemi ved universitetet i Helsinki , er der tre forskellige output for arrangementet af f-elementerne i det periodiske system [204] [K 21] :
Lignende uenigheder genereres af spørgsmålet om familiens position i det periodiske system: For at besvare det blev flere forskellige ideer om den periodiske klassificering foreslået, hvor elementer af d- og f-blokken blev blandet [205] [206 ] . Med hensyn til størstedelen af de lanthanider, der blev opdaget i 1906, og som ikke passer ind i tabellen, skrev D. I. Mendeleev følgende [207] :
Her har min personlige mening endnu ikke lagt sig fast på noget bestemt, og her ser jeg en af de vanskeligste opgaver, som periodisk lovlighed frembyder.
generel information | ||||
---|---|---|---|---|
Symbol | CAS | Indhold i humant blodserum [208] [K 22] , pg /ml | Toksikologiske data [209] | LD 50 [209] |
La | 7439-91-0 | 62,7 ± 7,1 | Hos dyr: injektion af lanthanforbindelser fører til hyperglykæmi , lavt blodtryk , miltdegeneration og leverforandringer | Lanthanum(III)oxid , oral, rotter: mere end 8,5 g/kg; mus, ip: 530 mg/kg |
Ce | 7440-45-1 | 214 ± 22 | Cerium er et stærkt reduktionsmiddel, der spontant antændes i luft fra 65 til 80 °C. De dampe, der frigives under forbrændingen, er giftige. Injektioner af store doser cerium i dyr resulterede i dødsfald på grund af hjerte-kar-svigt . Cerium(IV)oxid er et stærkt oxidationsmiddel ved høje temperaturer, reagerer med brændbare organiske materialer | Cerium(IV)oxid , oral, rotte: 5 g/kg, intradermalt: 1-2 g/kg, indånding af dampe: 5,05 mg/l |
Pr | 7440-10-0 | 11,1±1,5 | — | — |
Nd | 7440-00-8 | 33,7 ± 4,2 | Neodymforbindelser er ikke blevet grundigt testet for toksicitet. Neodymstøv og salte er stærkt irriterende for øjne og slimhinder , moderat irriterende for huden. | Neodym(III)oxid , oral, rotter: mere end 5 g/kg, mus, intraperitonealt: 86 mg/kg. Forbindelsen er en mutagen |
Om eftermiddagen | 7440-12-2 | — | Hvilke organer, der påvirkes, når de interagerer med metallet, er ukendt; muligvis til stede i knoglevæv | — (undtagen radioaktive egenskaber) |
sm | 7440-19-9 | 5,8±1,1 | Det samlede metalindhold i en voksen er cirka 50 μg, hovedsageligt i lever og nyrer, 8 μg er opløst i blodet. Uopløselige salte er ugiftige, opløselige salte er let giftige. Ved indtagelse kommer kun 0,05% af metalsaltene ind i blodbanen, resten udskilles naturligt. Af blodet kommer cirka 45 % ind i leveren, 45 % sætter sig på overfladen af knoglerne, hvor det kan blive i op til 10 år; 10 % af den samlede produktion | — |
Eu | 7440-53-1 | 0,82 ± 0,19 | Der er ingen klare tegn på metaltoksicitet sammenlignet med tungmetaller | Europium(III)chlorid , ip: 550 mg/kg, oralt: 5 g/kg. Europium(III)nitrat , ip: 320 mg/kg, oralt: 5 g/kg |
Gd | 7440-54-2 | 7,2 ± 1,4 | I fri tilstand er metalioner meget giftige; chelatforbindelser, der anvendes til magnetisk resonansbilleddannelse , anses for at være ret sikre. Toksicitet afhænger af styrken af chelateringsmidlet. Anafylaktiske reaktioner er sjældne: i omkring 0,03-0,1% af tilfældene | — |
Tb | 7440-27-9 | 1,30±0,22 | — | — |
D y | 7429-91-6 | 9,6 ± 1,1 | Opløselige metalsalte (fx dysprosiumchlorid , dysprosiumnitrat ) har lav toksicitet ved indtagelse. Uopløselige salte viser ikke giftige egenskaber | Dødelig dosis dysprosiumchlorid pr. person: mere end 500 g |
Ho | 7440-60-0 | 2,55±0,54 | — | — |
Eh | 7440-52-0 | 9,5 ± 1,9 | — | — |
Tm | 7440-30-4 | 1,69±0,42 | Opløselige metalsalte anses for lavt giftige i store mængder, uopløselige er ikke-giftige. Thulium optages ikke af planterødder og kommer dermed ikke ind i menneskets fødekæde | — |
Yb | 7440-64-4 | 13,2 ± 3,2 | Alle forbindelser bør betragtes som meget giftige, fordi de forårsager hud- og øjenirritation; nogle af forbindelserne kan være teratogene | — |
Lu | 7439-94-3 | 2,46 ± 0,58 | Metallet er lavt giftigt. Lutetiumfluorid er farligt, hvis det indåndes og forårsager hudirritation. Lutetiumoxidpulver er giftigt ved både indånding og indtagelse. Opløselige metalsalte er lavt giftige, uopløselige er giftige | — |
De farmakologiske egenskaber af lanthanider er sådan, at deres indhold i kroppen reducerer blodtryk , kolesterol og glukoseniveauer , reducerer appetitten , forhindrer blodpropper og forhindrer åreforkalkning hos forsøgsdyr. Den potentielle fordel ved at bruge stoffer i medicin med sådanne farmakologiske egenskaber vil ikke lade dem være til side for forskere. Nogle lanthanidkomplekser har antiinflammatoriske virkninger; for eksempel er phlogodyn ( eng. phlogodyn ) ret meget brugt i Ungarn [210] .
Lanthaniderne har forskellige fysiologiske virkninger på planter og dyr og anses generelt for at have lav toksicitet. Først for nylig har forskning fokuseret på miljømæssige aspekter af indflydelse og deres potentielt skadelige virkninger på livskvalitet [109] .
Der er en hypotese om, at sjældne jordarters elementer i levende organismer udfører samme funktion som calcium . På grund af dette akkumuleres de i organer, hvis calciumindhold er højere sammenlignet med resten. I jord når REE-indholdet 0,24 % . Fra jorden kommer disse elementer ind i planterne . Der er et øget indhold i lupin , sukkerroer , blåbær , diverse alger og nogle andre planter. I mælk, blod og knogler fra dyr blev tilstedeværelsen af metaller fra ceriumgruppen afsløret [92] .
Anvendelsen af lanthanidmetaller og deres forbindelser i industrien er begyndt at stige betydeligt siden sidste århundrede, startende med den tidlige brug af små mængder cerium- og thoriumoxider til at skabe glødende gaze i slutningen af det 19. århundrede og ikke begrænset til kritiske komponenter i en bred vifte af avancerede teknologier [211] .
I slutningen af det 19. århundrede blev det klart, at monazitsand , som var billigt at udvinde og bestod af forbindelser af cerium, lanthan, neodym, praseodym og store mængder thorium, var lokaliseret i USA og Brasilien. Karl Auer von Welsbach (som ikke kun var en videnskabsmand, men også en god forretningsmand) opdagede, at tilsætning af en blanding af en af forbindelserne af ovennævnte grundstoffer til thoriumdioxid , som dannede grundlaget for det gasfyrede net, gjorde det muligt at opnå et lysere ildlys og brændetid end hans tidligere "aktinofor" (en blanding af lanthan og zirconiumoxider ). Det tog lidt tid at forstå, at urenheden var cerium, og at bestemme det "perfekte" forhold mellem thorium og cerium i glødelampen forbedret af ham: 99 til 1 [215] , som ikke ændrede sig i lang tid [20 ] .
Den 4. november 1891 afslørede og viste videnskabsmanden sin opfindelse for offentligheden i Wien - denne dag var begyndelsen på brugen af sjældne jordarters grundstoffer i industrien. Forfatteren fandt den første brug for elementer, der var mystiske på det tidspunkt: omkring 90.000 lamper blev solgt i de første 9 måneder efter starten af deres produktion på fabrikken i Atzgersdorf , i 1913 var det samlede antal steget til 300 millioner stykker [215 ] (hvilket krævede behandling af 3 000 tons monazitsand [216] ), nåede det i 30'erne 5 milliarder [129] [212] . De største købere var jernbaneselskaberne, som brugte dem indendørs, fordi de var billigere end elektricitet; udendørs oplyste lamper for eksempel gaderne i Bombay , den første by, der brugte dem [215] .
I 1915 udkom bogen Rare Earths . Deres Tilstedeværelse. Kemi. Og Teknologi , som beskrev andre (mulige) anvendelser end for eksempel varmegitre [217] . Der var forslag om at bruge ceriumsalte til garvning , emaljeproduktion og bejdsefarvning med alizarin . Inden for kemi klarede cerium-dobbeltsulfat sig bedre end andre metaller (kobber, jern og mangan) for den katalytiske oxidation af anilin til anilinsort - en af de tidligste undersøgelser, dateret 1874, med vægt på metallets teknologiske anvendelser; for at opnå aldehyder , quinoner osv. forbindelser fra aromatiske carbonhydrider , skulle det bruge de oxiderende egenskaber af dets sulfat i en sur opløsning. Tilsætningen af ceriumforbindelser til elektroden på en lysbuelampe gjorde det ifølge opfinderne muligt at opnå en mere intens glød. Der blev også fundet ubetydelig brug: ceriumoxalat - i medicin; ceriumsulfat har vist sig nyttigt til farve- og sort/hvid fotografering ; den dybe farve af højere praseodymiumoxid gjorde det muligt at bruge det som en del af didymium til mærkning af tekstiler osv. [16]
Takket være den enorme kommercielle succes for gazebåndene og den parallelle proces med at isolere thorium med en stor mængde lanthanider, viste det sig med tiden, at elektrolysen af chloridsmelten, som blev opnået efter fjernelse af thoriumresten, gav en pyroforisk mischmetal (50% Ce, 25% La, 25% - andre lanthanider), hvortil 30% Fe gjorde det muligt at opnå ideel lys flint . Derudover blev metaller brugt i specielle glas til at kontrollere absorption ved bestemte bølgelængder - dette udmattede brugen af metaller indtil 1940'erne [20] .
Funktionel brug af lanthanider [118] [218] [219] | ||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
La | Ce | Pr | Nd | sm | Eu | Gd | Tb | D y | Ho | Eh | Tm | Yb | Lu | |
Batterier | ||||||||||||||
Katalysatorer | ||||||||||||||
poleringspulvere | ||||||||||||||
Metallurgi | ||||||||||||||
magneter | ||||||||||||||
Keramik | ||||||||||||||
Glas | ||||||||||||||
Fosfor | ||||||||||||||
Andet | ||||||||||||||
- større, - mindre, - funktionel brug er ikke observeret |
Nogle eksempler på brugen af lanthanider [209] | |
---|---|
Metal | Ansøgning |
Eu, Tb | Fluorescerende lamper , LED'er |
Nd, Eu, Tb, Dy, Pr | Bærbart trådløst udstyr, smartphones , mobiltelefoner osv. |
Eu, Tb, Er | fiberoptik |
Eu, Tb, Gd, Pr, Ce | Fladskærme |
Nd, Tb, Pr, Dy | Medicinsk billeddannelse ( magnetisk resonansbilleddannelse ), radiografi |
La | Elektriske batterier |
Nd, Pr, Dy, Tb | Hybridbiler , computerdiske , ledningsfrit elektrisk værktøj , vind- og hydrogeneratorer , start-stop-system |
La, Ce | Katalytisk krakning , behandlingssystemer (f.eks . vandbehandling ) |
Mængden af brug af repræsentanter for familien i er enorm: fra glasset til den metallurgiske industri; som katalysatorer i olieraffinaderier, som luminescerende aktivatorer , i elektrokeramiske forbindelser, i højtemperatur-superledere [220] . På trods af en lang række anvendelser og lignende kemiske egenskaber har nogle metaller (Gd, Dy, Nd, Sm) meget gode magnetiske egenskaber, mens Er- og Tb-atomer har visse energitilstande, der gør det muligt at bruge dem i lasere eller lysanordninger [ 5] . Den moderne brug af metaller i højteknologier er af stor strategisk betydning [211] .
Selvlysende materialerSom beskrevet ovenfor begyndte den første industrielle anvendelse med tilsætning af CeO 2 til ThO 2 , hvilket resulterede i et stærkere lys ved opvarmning. I begyndelsen af det XX århundrede. J. Urbains undersøgelse af Eu III -ioner opløst i forskellige matricer førte til opdagelsen af en usædvanlig lys phosphor , der udsender orangerødt skarpt lys (Y 2 O 3 : Eu [4-6 mol.%]). Denne fosfor er blevet brugt i lysstofrør og katodestrålerør siden begyndelsen af 1960'erne. og bruges stadig til at producere ren rød i LED'er , forskellige typer skærme, inklusive fladskærme , på trods af forskellige andre mulige og undersøgte (med begrænset succes) erstatninger [221] .
Den første rapport om produktionen af ligandaktiveret (ligandsensibiliseret) luminescens af lanthanider i 1942 førte til efterfølgende opdagelser af en bred vifte af antenneligander, som gjorde det muligt at øge lysemissionen [222] [223] . S. Wiseman beviste, at emissionen af Ln-komplekser med organiske ligander kan udføres på grund af excitation af elektroniske niveauer i selve liganden, hvorefter energi opsamles på de exciterede tilstande af metalioner på grund af intramolekylær energioverførsel. Opdagelsen blev kaldt antenneeffekten [221] .
De luminescerende egenskaber af lanthanid-ioner viste sig at være vigtige for skabelsen af luminescerende materialer forbundet med højteknologier [3] . Repræsentanter for familien bruges i plasmapaneler (for eksempel doping af små mængder Eu 3+ i Y 2 O 3 - en af fosforne - giver dig mulighed for at opnå samme intensitet af lysemission som for YBO 3 , Y 1 - x Gd x BO 3 , men med lavere tryk af inaktive gasser i gasfyldte celler), FED-displays (hvor sesquioxider af fosfor , som er mere stabile og miljøvenlige end sulfid, er dopet med lanthanider), i organisk lys- emitterende dioder ( Ln 3+ komplekse forbindelser ) [226] .
Deres ioner har også fundet anvendelse i højenergi-strålingsdetektorer - scintillatorer ; lanthanider doteret med uorganiske krystaller anvendes i måleapparater til optagelse af γ-stråling og i røntgendiagnostik . Den hurtige 5d → 4f emission af Ce 3+ (med en varighed på 10-70 ns ) gør den til den bedste kandidat til brug i sådanne enheder. Foretrukket gives til forbindelser med halogenider , såsom LuI3 : Ce3+ , hvor lysoutputtet er 95.000 fotoner pr. 1 MeV [226] .
MagneterHistorien om undersøgelsen af permanente magneter baseret på sjældne jordarters elementer går tilbage til 1959, hvor et arbejde blev offentliggjort om undersøgelsen af GdCo 5 -legeringen . Efterfølgende blev der publiceret mange værker om metoder til at opnå, studere, forbedre egenskaberne af YCo 5 , SmCo 5 og urenheder til det [227] [K 25] . I midten af 1980'erne. forskere har opnået de tre mest nyttige legeringer: SmCo 5 , Sm 2 Co 17 og Nd 2 Fe 14 B . Hver af dem er langt overlegne i sine nyttige egenskaber i forhold til tidligere typer af magneter, og de bedste er ti gange stærkere end alnico eller ferritlegeringer [ 228 ] [229] . I henhold til produktets maksimale energiindeks kan magneterne arrangeres i følgende rækkefølge: Nd 2 Fe 14 B (op til 56,7 M Gs Oe ) > Sm 2 Co 17 (22-32) > SmCo 5 (22) > Alnico (op til 11) > Ferriter (op til 6) [230] [K 26] .
Magneter bestående af samarium og kobolt (SmCo 5 ) blev udviklet i 1967 [227] [231] [K 27] og blev i lang tid betragtet som de stærkeste [232] , men nu bruges neodym-magneter sjældnere (i tilfælde, hvor der kræves modstand). korrosion eller modstandsdygtighed over for drift ved forhøjede temperaturer [230] ) på grund af det svage magnetfelt og de høje omkostninger ved dets komponenter [233] : jern og neodym er billigere end henholdsvis kobolt og samarium, og selve NdFeB-legeringen indeholder en relativt mindre mængde lanthanid [228] . Samarium-koboltmagneter har fundet deres anvendelse i rumfarts- og luftfartsindustrien , der kræver termisk stabilitet ved 400-500 °C (Sm 2 Co 17 foretrækkes ) [227] .
De magnetiske egenskaber af neodym gør det muligt at skabe de mest kraftfulde permanente magneter [234] . I 1984 blev der først opnået en legering af neodym, jern og bor (Nd 2 Fe 14 B) [228] [235] [236] , som er meget udbredt [K 28] i øjeblikket i en række forskellige teknologier, der kræver høj tvangskraft [233] [237] , og der er endnu ikke fundet en bedre erstatning [238] . Neodym kan erstattes af praseodym og op til 5 vægt% cerium for at øge produktets endelige energi [239] [240] , og tilsætningen af terbium eller dysprosium til legeringen gør det muligt at øge dens koercitivitet [227] [ 241] [242] [243] . På den anden side kan den relativt lave koercivitet [en] på grund af dens termiske afmagnetisering ikke opfylde de stigende krav til den ved drift af højtemperaturenheder, såsom vindmøller eller nogle elementer i hybride elektriske køretøjer [235] [ 244] [245] [246] .
Nogle eksempler på brug af magneter: harddiske - henholdsvis 24,5 og 5,8 vægt% Nd og Pr (magnetvægt 4,3 g; model Seagate ST3500418AS, 2009); 286 g Nd og 130 g Dy tegnede sig i gennemsnit for hver hybridbil (ud af 265.000 enheder) solgt i USA og Tyskland i 2010 [118] ; vindmøller (ca.) - fra 150 til 200 kg Nd og fra 20 til 30 kg Dy pr. 1 MW produceret effekt [247] .
Gadolinium, dets salte og legeringer spiller en fremtrædende rolle i magnetisk køling , hvor et stof opvarmes, når det placeres i et eksternt magnetfelt [9] . Det første eksperiment, takket være hvilket det var muligt konsekvent at opnå et fald i temperaturen til 0,25 K af de undersøgte prøver af gadolinium(III) sulfatoctahydrat (Gd 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O), og hvis resultater blev forudsagt på forhånd, blev udført i 1933 af W. Gyok og D. McDougall [248] . (Senere, i 1949, blev Gioku tildelt Nobelprisen for at studere stoffers adfærd ved ultralave temperaturer [249] .) På nuværende tidspunkt er dette metal et af de mest undersøgte kølende magnetiske materialer [250] .
IndustriGadolinium-isotoper ( 155 Gd , 157 Gd ) har et usædvanligt stort neutrontværsnit , hvilket gør, at de kan bruges i atomindustrien , for eksempel i reaktorstave [9] . Holmium-atomer, som har et af de største magnetiske momenter blandt de andre grundstoffer, giver dig mulighed for at skabe de stærkeste magnetiske felter ; disse stærke magneter, hvis komponenter er holmium, har fundet deres anvendelse i stænger på atomkraftværker [251] [252] [253] .
Nogle lanthanider, for eksempel cerium, kan på grund af dets eksoterme reaktion med brint (som med andre repræsentanter) allerede anvendes ved stuetemperatur som en gasabsorber i elektrovakuumindustrien og metallurgien [50] .
Brug af metaller til militære formål [254] [255] | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Metal | Anvendelsesområde | Teknologi | Eksempel | ||||||
Nd, Pr, Sm, Dy, Tb | Kommando- og kontrolsystemer | Stærke og kompakte magneter | Tomahawk-missiler , præcisionsbomber, JDAM'er , UAV'er | ||||||
Mest Ln | elektronisk krigsførelse | Energilagring, tæthedsforøgelse | Jammere , Elektromagnetisk Railgun , Active Rejection System | ||||||
Eu, Tb | målrettede systemer | Forstærkning af kraft og opløsning | Laservejledning, luftbårne lasere | ||||||
Nd, Pr, Sm, Dy, Tb | Elektriske motorer | Stærke og kompakte magneter | Integreret starter-generator, Zamvolt (DDG-1000) , HMETD , JSF | ||||||
Nd, La, Eu | Kommunikationssystemer | Forstærk og forbedre signalet | Hydroakustiske transducere, radar , MICAD |
Baseret på alle lanthanidoxider undtagen promethium, er keramiske plader meget hydrofobe og holdbare, hvilket gør det muligt at bruge dem, hvor passende egenskaber er påkrævet, for eksempel: på vingene på turbiner i kraftværker, hvorigennem damp passerer, vanddråber (adskillige mikrometer i diameter) kondensere ), hvilket påvirker effektiviteten negativt [256] [257] . Denne egenskab forklares af den elektroniske struktur, som forhindrer dannelsen af hydrogenbindinger med grænsefladevandmolekyler og forbliver selv efter test i et aggressivt miljø (for eksempel opvarmning til høje temperaturer eller behandling med slibende materialer ). Desuden kan disse oxider bruges til at fremstille ultrahydrofobe overflader [258] [259] .
Effektivitet (såvel som lav toksicitet sammenlignet med kromater [260] [261] ) er bemærket for brugen af lanthan, cerium og yttrium som korrosionsinhibitorer for aluminium og zinklegeringer i en vandig opløsning af klor [262] [263] [ 264] [265] [ 266] , samt bremse korrosion af jern og stål i en gasformig opløsning af klor [262] [267] [268] [269] [270] [271] . Dannelsen af en beskyttende film bestående af et kompleks af hydrerede oxider sker på grund af tilstedeværelsen af metalsalte i opløsningen, hvilket bekræftes af XPS [262] [272] . Der er en vedvarende interesse blandt forskere i brugen af lanthanider: salte egenskaber og deres anvendelse på en række metaller har været kendt og undersøgt i næsten 30 år, og cerium og lanthan har tiltrukket sig den største opmærksomhed. Det meste af arbejdet har fokuseret på aluminiumslegeringer; udviklingen af konverteringsbelægninger til andre metaller har været meget langsommere af forskellige årsager [273] .
Metallerne i gruppen har fundet deres anvendelse i flerlags keramiske kondensatorer ( engelsk Multilayer Ceramic Capacitor ) - de fleste af lanthaniderne (hvorfra Dy, Er og Ho er isoleret) kan forbedre deres egenskaber [164] : reducere tabsvinkeltangenten [274 ] og ældningshastigheden [275] [276] [277] opnår en stabil kapacitet (±15%) over et bredt temperaturområde (-55 til +150 °C) [278] . Sidstnævnte kendsgerning opfylder kravene i EIA X8R og tillader brugen af sådanne kondensatorer i højtemperaturanordninger: skrå brønde ( olieefterforskning ), biler, til militære behov og i luft- og rumfartsindustrien - alle ovenstående fakta tillader os at konkludere, at lanthanider er yderst kritiske (i form af en urenhed, doteringsmiddel) under produktion af kondensatorer med kvalitativt gode egenskaber [164] .
Moderne elektroniske enheder indeholder mange af disse kondensatorer, som oplevede en 15% årlig stigning i forsendelser fra fabrikker i begyndelsen af 2000'erne; i USA blev de brugt ca. 3 mia./år [164] [K 29] . For eksempel indeholder en mobiltelefon cirka 250 dele, 400 i en bærbar (bærbar) og mere end 1000 i bilelektronik [279] .
MedicinGadolinium i forbindelser bruges i magnetisk resonansbilleddannelse som et af de bedste kontrastmidler, da det akkumuleres, for eksempel i arvæv eller tumorer , og "fremhæver" sådanne væv i MR [284] . Og for at reducere den negative påvirkning af kroppen er metalioner omgivet af chelaterende ligander [9] . På Den Russiske Føderations territorium er der kommercielt tilgængelige kontrastpræparater under navnene Gadovist og Magnevist [285] indeholdende metalioner [281] [286] .
Kombinationen af inerte og biokompatible guldnanopartikler med stabile Ln 3+ ioner med langvarig luminescens eller karakteristiske magnetiske egenskaber gør det muligt at opnå en nanoprobe , der ville være egnet til brug i biomedicin eller studiet af biologiske systemer [287] .
Bølgelængden af holmium lasere er 2,08 μm (stråling er sikker for øjnene), hvilket gør det muligt at bruge dem i medicin, for eksempel i form af holmium-doteret yttrium aluminium granat ( YAG ) eller yttrium-lanthan-fluorid (YLF) , LaYF 4 ) lasere [288] . CW erbium og thulium pulserende lasere, der opererer ved en bølgelængde på 3 μm, er velegnede til brug i laserkirurgi : operationsbølgelængden falder sammen med oscillationsfrekvensen af O - H atomerne i vand - der opnås en stærk absorption af strålen af biologisk væv [ 289] .
Tværsnittet af dysprosium gør det muligt at bruge det til at absorbere termiske neutroner , og dets høje smeltepunkt gør det muligt at bruge det i specielle rustfri stållegeringer eller i enheder og dele til nuklear kontrol. Kombination af metallet med vanadium og andre sjældne jordarters elementer kan bruges i lasermaterialer. Dysprosium - cadmium chalcogenider , som er kilder til infrarød stråling , har fundet deres anvendelse i studiet af kemiske reaktioner [90] .
Lanthanider og lanthan bruges som tilsætningsstoffer til stål , støbejern og andre legeringer for at forbedre mekanisk modstand, korrosionsbestandighed og varmebestandighed. Lanthanider og lanthan bruges til at fremstille specielle glastyper inden for nuklear teknologi. Forbindelser af lanthan, såvel som lanthanider, bruges til fremstilling af lak og maling, lysende sammensætninger, til fremstilling af læder, i tekstilindustrien og i radioelektronik til fremstilling af katoder . Lanthanidforbindelser bruges i lasere .
Forskellige termodynamisk stabile intermetalliske forbindelser med sammensætningen Ln x M y (hvor M = Mn , Fe , Co , Ni , Cu og grundstofferne under dem i tabellen) kan finde deres anvendelse i form af nanopartikler eller tyndfilm inden for området nanoteknologi , for eksempel: i fotokatoder , dielektrik , ferroelektrik , halvledere , ensrettere (radioteknik og elektronik), bærbare computere , briller (absorberer UV og sender IR-stråling ), permanente magneter (kommunikationssystemer og computer), superledere og kompositmaterialer , faste materialer -state lasere (især til militære behov), farve-tv- fosfor , katalysatorer ( genvinding af udstødningsgas fra køretøjer ) og brintbatterier . Desuden øger tilstedeværelsen af lanthanider i metalnanopartikler slagstyrken og forbedrer deres struktur og plasticitet [290] .
Takket være forskning udført i Kina blev ultratynde nanokrystaller af kemisk stabile oxybromider (OBr −3 ) af europium , gadolinium , terbium og lanthan syntetiseret , hvoraf sidstnævnte, når dopet med Eu 3+ atomer (LaOBr:Eu 3 ) + ), kan bruges til nøjagtig påvisning af kræftceller . Krystaller kan accepteres af disse syge (men ikke raske) celler, og på grund af forbindelsernes luminescerende egenskaber og biokompatibilitet , indstilling af visse bølgelængder af reflekteret lys (synligt, når spænding påføres eller under ultraviolet ) og efterfølgende belysning, kan de ses for eksempel gennem et mikroskop . Alle disse egenskaber vil gøre det muligt for onkologer at identificere det mindste antal syge celler i biopsiprøver [291] [292] .
Der er en antagelse om brugen af lanthanidoxybromider i billige energienheder, der bruger luminescerende egenskaber, som et alternativ, for eksempel til LED'er [291] .
Farveskiftende metalgeler under UV-stråling indeholdende Eu 3+ og Tb 3+ ioner i ,mekano-metalgeler funktionaliserede med terpyridylligander er følsomme over for eksterne interaktioner gennem manifestation afPEGi 2015.MITblev udviklet påforholdspecifikkeforskellige , termo - og kemokromisme, kan bruges som tyndfilmsindikatorbelægninger i en opløsning eller gasfase af et stof, for eksempel til at bestemme forurenende stoffer , toksiner , patogener , temperaturændringer og mekanisk tryk [293] [294] .
Der er et forslag om at bruge lanthanider i form af et mærkningsmateriale ( eng. taggant , fra tag - tag) til at markere det kildemateriale, der bruges til at skabe det endelige produkt på hvert trin af dets produktion, for at kontrollere og spore leverandører, sælgere osv. Det bemærkes, at det er billigt sammenlignet med konventionelle foranstaltninger til bekæmpelse af varemærkeforfalskning (f.eks. mærkning eller spåntagning): det er nok kun at påføre nogle få dele pr. million af et sådant stof på matrixcellen for at skabe et mærke [ 295] .
Kommentarer
Kilder
Ordbøger og encyklopædier | ||||
---|---|---|---|---|
|
Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Periodiske system | |
---|---|
Formater |
|
Varelister efter | |
Grupper | |
Perioder | |
Familier af kemiske grundstoffer |
|
Periodisk tabel blok | |
Andet | |
|