Prvek vzácné zeminy

Elastické vlastnosti

Jako u většiny ostatních vlastností kovů vzácných zemin, elastické moduly kovů vzácných zemin spadají do středního percentilu ostatních kovových prvků. Hodnoty skandia a yttria jsou přibližně stejné jako hodnoty koncových členů lanthanidů (erbium až lutetium). Obecně se zvyšuje elastický modul se zvyšujícím se atomovým číslem. Anomální hodnoty pro cer (asi 4f vazby) a ytterbium (divalence) jsou zřejmé.

Mechanické vlastnosti

Kovy vzácných zemin nejsou ani slabými, ani zvláště silnými kovovými prvky a projevují skromnou tažnost. Protože mechanické vlastnosti jsou do značné míry závislé na čistotě kovů a jejich tepelné historii, je obtížné srovnávat uváděné hodnoty v literatuře. Konečná pevnost se pohybuje od asi 120 do asi 160 MPa (megapascal) a tažnost od asi 15 do 35 procent. Síla ytterbia (europium nebylo změřeno) je mnohem menší, 58 MPa, a tažnost je vyšší, asi 45 procent, jak by se očekávalo u dvojmocného kovu.

Chemické vlastnosti

Reaktivita kovů vzácných zemin se vzduchem vykazuje významný rozdíl mezi lehkými lantanoidy a těžkými. Lehké lanthanidy oxidují mnohem rychleji než těžké lanthanidy (gadolinium až lutetium), skandium a yttrium. Tento rozdíl je částečně způsoben změnou vytvořeného oxidového produktu. Světelné lanthanoidy (lanthan prostřednictvím neodym) tvoří hexagonální typu A, R ₂ O ₃ strukturu; prostřední lanthanoidy (samarium pomocí gadolinia) tvoří monoklinické B-typ R ₂ O ₃ fáze; zatímco těžké lanthanoidů, skandium, yttrium a forma kubického typu C R ₂ O ₃ modifikací. Typ A reaguje s vodní parou ve vzduchu za vzniku oxyhydroxidu, který způsobuje, že se bílý povlak rozpadá a umožňuje oxidaci pokračovat vystavením čerstvého kovového povrchu. Oxid typu C vytváří těsný, souvislý povlak, který zabraňuje další oxidaci, podobně jako chování hliníku. Samarium a gadolinium, které tvoří B-typu R ₂ O ₃ fáze, oxidovat o něco rychlejší než těžších lanthanidů, skandia, yttria a přesto vytvářejí souvislý povlak, který zastaví další oxidaci. Z tohoto důvodu musí být lehké lanthanidy skladovány ve vakuu nebo v atmosféře inertního plynu, zatímco těžké lanthanidy, skandium a yttrium mohou být ponechány venku na volném vzduchu roky bez oxidace.

Kov kovu Europium, který má strukturu bcc, nejrychleji oxiduje jakoukoli ze vzácných zemin vlhkým vzduchem a musí se s ním za všech okolností manipulovat v atmosféře inertního plynu. Reakční produkt europia, když jsou vystaveny vlhkému vzduchu je hydrát hydroxidu, EU (OH) ₂ -H ₂ O, který je neobvyklý reakční produkt, protože všechny ostatní kovy vzácných zemin tvoří oxid.

Kovy prudce reagovat se všemi kyselin s výjimkou kyseliny fluorovodíkové (HF), uvolňující H ₂ plynu, a tvoří odpovídající vzácných zemin-aniontů sloučeniny. Kovy vzácných zemin, pokud jsou umístěny v kyselině fluorovodíkové, tvoří nerozpustný povlak RF _3, který zabraňuje další reakci.

Kovy vzácných zemin snadno reagují s vodíkem za vzniku RH ₂ a za silných hydriding podmínek, RH ₃ fáze kromě skandia, který netvoří trihydride.

Sloučeniny

Prvky vzácných zemin tvoří desítky tisíc sloučenin se všemi prvky napravo - a včetně - kovů skupiny 7 (mangan, technecium a rhenium) v periodické tabulce, plus berylium a hořčík, které leží daleko levá strana ve skupině 2. Důležitá řada sloučenin a některé jednotlivé sloučeniny s jedinečnými vlastnostmi nebo neobvyklým chováním jsou popsány níže.

Oxidy

Největší skupinou anorganických sloučenin vzácných zemin, které byly dosud studovány, jsou oxidy. Nejběžnější Stechiometrie je R ₂ O ₃ složení, ale proto, že několik lanthanoidů prvky mají jiné valenčních stavů kromě 3+, existují-například, oxid ceru (CEO jiné stechiometrií ₂), oxid praseodymu (Pr ₆ O ₁₁), terbium oxid (Tb ₄ O ₇), europia oxidu (EUO) a Eu ₃ O ₄. Většina diskuse se bude soustředit na binární oxidy, ale budou také stručně přezkoumány ternární a další oxidy vyššího řádu.