عنصر الأرض النادرة

خصائص مرنة

كما هو الحال مع معظم الخصائص الأخرى للمعادن الأرضية النادرة ، تقع الوحدات المرنة للمعادن الأرضية النادرة في النسبة المئوية الوسطى للعناصر المعدنية الأخرى. قيم scandium و yttrium هي تقريبًا نفس قيم أعضاء النهاية من lanthanides (الإربيوم إلى lutetium). هناك زيادة عامة في معامل المرونة مع زيادة العدد الذري. القيم الشاذة للسيريوم (بعض الترابط 4f) و ytterbium (ثنائية التكافؤ) واضحة.

الخواص الميكانيكية

المعادن الأرضية النادرة ليست عناصر معدنية ضعيفة ولا قوية بشكل خاص ، وهي تظهر بعض ليونة متواضعة. نظرًا لأن الخصائص الميكانيكية تعتمد إلى حد كبير على نقاء المعادن وتاريخها الحراري ، فمن الصعب مقارنة القيم المذكورة في الأدب. تتراوح القوة القصوى من حوالي 120 إلى حوالي 160 ميجا باسكال (ميجا باسكال) والليونة من حوالي 15 إلى 35 في المائة. قوة الإيتيربيوم (لم يتم قياس اليوروبيوم) أصغر بكثير ، 58 ميجا باسكال ، والليونة أعلى ، حوالي 45 في المائة ، كما هو متوقع للمعدن ثنائي التكافؤ.

الخواص الكيميائية

تظهر تفاعلية المعادن الأرضية النادرة مع الهواء اختلافًا كبيرًا بين اللانثينيدات الخفيفة والثقيلة. تتأكسد اللانثينيدات الخفيفة بسرعة أكبر بكثير من اللانثينيدات الثقيلة (الجادولينيوم من خلال اللوتيتيوم) والاسكانديوم والإيتريوم. يرجع هذا الاختلاف جزئيًا إلى اختلاف منتج الأكسيد المتكون. تشكل اللانثينيدات الخفيفة (اللانثانم من خلال النيوديميوم) البنية السداسية A من النوع R ₂ O ₃ ؛ تشكل اللانثينيدات الوسطى (السماريوم من خلال الجادولينيوم) المرحلة أحادية النوع B من النوع R ₂ O ₃ ؛ في حين أن اللانثينيدات الثقيلة ، سكانديوم ، والإيتريوم تشكل تعديل مكعب C-type R ₂ O ₃. يتفاعل النوع A مع بخار الماء في الهواء لتشكيل أكسجين هيدروكسيد ، مما يؤدي إلى تشقق الطلاء الأبيض ويسمح للأكسدة بالمضي قدمًا عن طريق تعريض سطح المعدن الطازج. يشكل أكسيد C-type طبقة محكمة ومتماسكة تمنع المزيد من الأكسدة ، على غرار سلوك الألمنيوم. يتأكسد Samarium و gadolinium ، اللذان يشكلان مرحلة B-type R ₂ O ₃ ، بشكل أسرع قليلاً من lanthanides أثقل ، scandium ، و yttrium ولكن لا يزالان يشكلان طبقة متماسكة توقف المزيد من الأكسدة. وبسبب هذا ، يجب تخزين اللانثينيدات الخفيفة في فراغ أو في جو غاز خامل ، في حين يمكن ترك اللانثينيدات الثقيلة ، والسكانديوم ، والإيتريوم في الهواء الطلق لسنوات دون أي أكسدة.

معدن اليوروبيوم ، الذي له بنية مخفية ، يؤكسد أسرع من أي من الأتربة النادرة بالهواء الرطب ويحتاج إلى التعامل معه في جميع الأوقات في جو غاز خامل. ناتج تفاعل اليوروبيوم عند تعرضه للهواء الرطب هو هيدروكسيد هيدرات ، Eu (OH) ₂ ―H ₂ O ، وهو منتج رد فعل غير عادي لأن جميع المعادن الأرضية النادرة الأخرى تشكل أكسيدًا.

المعادن تتفاعل بقوة مع جميع الأحماض باستثناء حمض الهيدروفلوريك (HF)، والإفراج عن H ₂ الغاز وتشكيل المقابلة مجمع نادر الأرض أنيون. تشكل المعادن الأرضية النادرة عند وضعها في حمض الهيدروفلوريك طبقة RF ₃ غير قابلة للذوبان تمنع أي تفاعل إضافي.

تتفاعل المعادن الأرضية النادرة بسهولة مع غاز الهيدروجين لتكوين RH ₂ ، وتحت ظروف هيدريد قوية ، المرحلة RH ₃ - باستثناء سكانديوم ، الذي لا يشكل ثلاثي هيدريد.

مجمعات سكنية

تشكل العناصر الأرضية النادرة عشرات الآلاف من المركبات مع جميع العناصر على يمين - بما في ذلك - مجموعة المعادن 7 (المنغنيز والتكنيتيوم والرينيوم) في الجدول الدوري ، بالإضافة إلى البريليوم والمغنيسيوم ، والتي تقع على أقصى الجانب الأيسر في المجموعة 2. ويرد أدناه وصف لسلسلة مركبة هامة وبعض المركبات الفردية ذات الخصائص الفريدة أو السلوكيات غير المعتادة.

أكاسيد

أكبر مجموعة من المركبات الأرضية غير العضوية التي تمت دراستها حتى الآن هي الأكاسيد. إن القياس المتكافئ الأكثر شيوعًا هو تكوين R ₂ O ₃ ، ولكن نظرًا لوجود عدد قليل من عناصر اللانثينيدات في حالات تكافؤ أخرى بالإضافة إلى 3+ ، توجد مقاييس متوازنة أخرى - على سبيل المثال ، أكسيد السيريوم (CeO ₂) ، وأكسيد البراسيوديميوم (Pr ₆ O ₁₁₎) ، وأكسيد التيربيوم (Tb ₄ O ₇) ، وأكسيد اليوروبيوم (EuO) ، و Eu ₃ O ₄. وستتركز معظم المناقشة على أكاسيد ثنائية ، ولكن ستتم أيضًا مراجعة أكاسيد ثلاثية وأخرى عالية الترتيب لفترة وجيزة.