Lanthanoidenreihe

Lanthanoidenreihe, 14 chemischen Elemente des Periodensystems, die zusammen mit Scandium und Yttrium in die Gruppe der Seltenerdmetalle einbezogen werden. Zu den Lanthanoiden gehören mit Ordnungszahlen in Klammern der Reihe nach Cer (58), Praseodym (59), Neodym (60), Promethium (61), Samarium (62), Europium (63), Gadolinium (64), Terbium (65), Dysprosium (66), Holmium (67), Erbium (68), Thulium (69) und Ytterbium (70). In jüngerer Zeit wurde die wissenschaftliche Diskussion um die Stellung von Lanthan (57) und Lutetium (71) im Periodensystem erneut aufgegriffen. In zahlreichen Fachbüchern steht Lutetium in der Lanthanoidenreihe, während Lanthan bei den Übergangsmetallen in der dritten Nebengruppe platziert wird. Dagegen sprechen verschiedene physikalische Eigenschaften (z. B. Atomradien, Ionisierungspotentiale) und chemische Eigenschaften (z. B. Aufbau der Metallchloride) dieser beiden Seltenerdmetalle. Danach ähnelt Lutetium eher einem Übergangsmetall als Lanthan.

Von der chemischen Seite bilden alle Lanthanoide die Oxidationsstufe +3 (siehe Valenz). Darüber hinaus bilden die Seltenerdmetalle Samarium, Europium, Thulium und Ytterbium die Oxidationsstufe +2, und Cer, Praseodym, Terbium und Dysprosium die Oxidationsstufe +4. Die meisten Verbindungen der Seltenerdmetalle sind stark paramagnetisch (siehe Magnetismus). Das sehr ähnliche chemische Verhalten der Lanthanoide liegt in ihrem Atombau begründet. Bei allen ist die Valenzschale (6s) mit zwei Elektronen besetzt. Ausgehend vom Lanthan mit keinem f-Elektron (4f0) wird die niedrigere 4f-Schale entsprechend der Ordnungszahl mit Elektronen besetzt. Aufgrund ihrer besonderen Elektronenkonfiguration nutzt man Lanthanoide zur Dotierung von Lasern, in Verbindung mit anderen Metallen als magnetische Werkstoffe und auch als Supraleiter.

Seltenerdelemente trennt man von anderen Elementen in einem Mineral durch Ausfällen mit einem geeigneten Reagenz. Die Trennung der Seltenerdmetalle untereinander ist mit den üblichen chemischen Mitteln schwierig, da ihre Eigenschaften ähnlich sind. Die Isolation eines einzelnen Elements kann Hunderte von fraktionierten Kristallisationen erfordern. Deshalb nutzt man Ionenaustauscher zur Trennung.

Die Oxide der Seltenerdmetalle nennt man Seltenerden. Sie kommen in Mineralien vor, die häufiger sind als die manch anderer Metalle, beispielsweise diejenigen aus der Platingruppe. Die Hauptquellen für Seltenerdmetalle sind u. a. Monazit, Bastnäsit, Gadolinit sowie Euxenit.

Siehe Lanthanoiden-Kontraktion