1.

Einleitung

Seltenerdmetalle, die chemischen Elemente der Gruppe 3 des Periodensystems – Scandium (Sc), Yttrium (Y) und Lutetium (Lu) – sowie die Lanthanoiden mit den Ordnungszahlen 57 bis 70: Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm) und Ytterbium (Yb).

Nähere Einzelheiten zu den Elementen sind in den jeweiligen Artikeln zu finden. Es sind weiche, relativ unedle Metalle, die bei erhöhter Temperatur leicht mit Nichtmetallen reagieren, beispielsweise mit Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Halogenen. Sie sind meistens dreiwertig und kommen in der Natur gewöhnlich mit anderen Elementen aus derselben Gruppe zusammen vor („vergesellschaftet”); meist sind noch Verbindungen von Titan und Niob zugegen.

Die Bezeichnung „Seltene Erden” ist historisch bedingt und bezieht sich auf die Oxide von Metallen dieser Gruppe, aber nicht auf die Elemente selbst. Die betreffenden Oxide wurden relativ spät entdeckt, und man hielt sie daher für selten. Das gilt jedoch nicht unbedingt für die Elemente dieser Gruppe: Beispielsweise sind Cer oder Yttrium häufiger als Blei oder Arsen; und Thulium, das Seltenerdmetall mit dem geringsten Anteil an der Erdkruste, kommt sogar häufiger vor als Gold oder Platin.

Die Lanthanoiden sind – in der Reihenfolge der Ordnungszahlen im Periodensystem – die ersten Elemente, die Elektronen in einer f-Schale aufweisen (siehe Atom). Weil bei den Lanthanoiden eine innere Elektronenschale, nämlich die vierte Hauptschale, und nicht die äußere aufgefüllt wird (siehe Lanthanoiden-Kontraktion), sind ihre Außen- oder Valenzelektronen gleich, so dass sich diese Elemente chemisch kaum voneinander unterscheiden. Daher war es lange Zeit schwierig oder gar unmöglich, sie rein herzustellen.

Besonders stabil sind Elektronenkonfigurationen mit leerer 4f-Schale (Lanthan), mit halb besetzter 4f-Schale (Gadolinium) und mit voller 4f-Schale (Lutetium). Dadurch können die jeweils benachbarten Elemente – also Cer, Praseodym, Samarium, Europium, Terbium, Dysprosium, Thulium und Ytterbium – auch mit anderen Valenzen bzw. Oxidationsstufen als 3 auftreten, wenn dadurch die erwähnten Konfigurationen erreicht werden.

Das leichteste Seltenerdmetall ist das Scandium. Bei diesem wird, wie auch beim Yttrium und beim Lanthan, noch keine innere Elektronenschale aufgefüllt.