Element de terres rares

Propietats elàstiques

Com en la majoria de les altres propietats dels metalls de terres rares, els mòduls elàstics dels metalls de terres rares cauen en el percentil mitjà dels altres elements metàl·lics. Els valors d’escandi i d’ittri són aproximadament els mateixos que els dels membres finals dels lantànids (erbi a lutet). Hi ha un augment general del mòdul elàstic amb un nombre atòmic creixent. Són evidents els valors anòmals del cerè (alguna unió de 4f) i el d’ertter (divalència).

Propietats mecàniques

Els metalls de terres rares no són elements metàl·lics dèbils ni especialment forts, però presenten certa modesta ductilitat. Com que les propietats mecàniques depenen força de la puresa dels metalls i de la seva història tèrmica, és difícil comparar els valors reportats a la literatura. La força final varia d’uns 120 a uns 160 MPa (megapascals) i la ductilitat d’uns 15 a 35 per cent. La resistència del itere (no s'ha mesurat europium) és molt menor, 58 MPa, i la ductilitat és superior, al voltant del 45 per cent, com s'esperaria per al metall divalent.

Propietats químiques

La reactivitat dels metalls de terres rares amb l'aire presenta una diferència significativa entre els lantànids lleugers i els pesats. Els lantànids lleugers s’oxiden molt més ràpidament que els lantànids pesats (gadolini a través del lutetiu), escandium i itri. Aquesta diferència es deu en part a la variació del producte d'òxid format. Els lantànids lleugers (lantània a través del neodimi) formen l'estructura R ₂ O ₃ hexagonal de tipus A; els lantànids mitjans (samari mitjançant gadolini) formen la fase R ₂ O ₃ monoclínica de tipus B; mentre que els lantànids pesats, l’escandium i l’ittri formen la modificació cúbica R ₂ O ₃ del tipus C. El tipus A reacciona amb el vapor d’aigua a l’aire per formar un oxidròxid, cosa que fa que el recobriment blanc s’espesseixi i permet que l’oxidació continuï exposant la superfície metàl·lica fresca. L’òxid del tipus C forma un recobriment ajustat i coherent que impedeix una major oxidació, similar al comportament de l’alumini. El samari i el gadolini, que formen la fase R ₂ O ₃ tipus B, s’oxiden lleugerament més ràpid que els lantànids més pesats, l’escàndol i el itri, però encara formen un recobriment coherent que atura l’oxidació. Per això, els lantànids lleugers han de ser emmagatzemats al buit o en una atmosfera de gas inert, mentre que els lantànids pesats, escàndium i itri poden deixar-se a l'aire lliure durant anys sense oxidació.

El metall Europium, que té una estructura de cc, s’oxida el més ràpidament qualsevol de les terres rares amb aire humit i cal manejar-lo en tot moment en una atmosfera de gas inert. El producte de reacció de l'Eurium quan s'exposa a l'aire humit és un hidròxid d'hidrat, Eu (OH) ₂ −H ₂ O, que és un producte de reacció inusual perquè tots els altres metalls de terres rares formen un òxid.

Els metalls reaccionen enèrgicament amb tots els àcids, tret de l’àcid clorhidric (HF), alliberant gas H ₂ i formant el corresponent compost d’anió de terres rares. Els metalls de terres rares quan es col·loquen en àcid fluorhídric formen un recobriment RF ₃ insoluble que impedeix qualsevol altra reacció.

Els metalls de terres rares reaccionen fàcilment amb gas hidrogen per formar RH ₂ i, en condicions de hidratació fortes, la fase RH ₃, tret de l'escàndol, que no forma un trihidrur.

Compostos

Els elements de terres rares formen desenes de milers de compostos amb tots els elements a la dreta de i inclosos el grup 7 metalls (manganès, tecneci i reni) a la taula periòdica, més el beril i el magnesi, que es troben a la llunyania. a l'esquerra del grup 2. A continuació es descriuen sèries importants de compostos i alguns compostos individuals amb propietats úniques o comportaments inusuals.

Idesxids

La família més gran de compostos inorgànics de terres rares estudiats fins ara són els òxids. La estequiometria més comuna és la composició R ₂ O ₃, però, com que alguns elements lantànids tenen altres estats de valència a més de 3+, existeixen altres estequiometries –per exemple, l’òxid de cerè (CeO ₂), l’òxid de praseodimi (Pr ₆ O ₁₁), òxid de terbi (Tb ₄ O ₇), òxid europium (EuO) i Eu ₃ O ₄. La majoria de les discussions es centraran en els òxids binaris, però també es revisaran breument els òxids ternaris i altres òxids d’ordre superior.