Лантаноидлар

Лантаноидлар – 58-71 атом номерлы 14 химик элемент гаиләсе. Менделеев периодик системасында лантаннан соң киләләр һәм периодик системаның табигатьтә булган элементларының иң зур төркемен тәшкил итәләр. Химик һәм физик үзлекләре буенча бик охшашлар, бу электрон тышчалары төзелеше якын булу белән аңлатыла. Төркемгә сирәк җирле элементлар керә. Борынгы Грек теленнән лантаноидны яшеренгән яки качкан образ, төр дип тәрҗемә итәргә мөмкин. Моның аңлатмасы түбәндәгедә: бу элементлар бик сирәк очрыйлар һәм авыр җылытып эретелә, суда эреми торган окисьләр бирәләр. Сирәк җирле элементлар периодик системаның III төркеменең ян төркемчәсенә керәләр.

Химик үзлекләр

Лантаноидлар химик активлар, алар нык оксидлар, галогенидлар, сульфидлар тәшкил итәләр, водород, углерод, азот, фосфор белән реакциягә керәләр. Суны таркаталар, хлорид, сульфат һәм нитрат кислоталарында эриләр. Фторид һәм фосфат кислоталарында лантаноидлар тотрыклы, чөнки аз эрүче тозлар – фторидлар һәм фосфатлар – саклау элпәсе белән капланалар. Органик кушылмаларның бер рәте белән лантаноидлар комплекслы кушылмалар төзиләр. Лантаноидлар аерып карауда мөһим мәгънәгә лимон һәм этилендиаминтетрауксус кислоталары белән комплекслар ия. Химик үзлекләре буенча лантаноидлар үзара бик охшашлар. Бу аларның атомнарының электрон тышчалары төзелеше белән аңлатыла: төш корылмасы арту белән ике тышкы электрон тышча структурасы үзгәрми, чөнки тышкы 3нче – 4f-дәрәҗәсендә тирән ятучы – тышча электроннар белән тула. f-дәрәҗәдәге электроннарның мөмкин булган максималь саны 14кә тигез, бу лантаноидлар гаиләсендәге элементлар санын билгели. Лантаноидлар 2 төркемчәгә бүленәләр: – церийлы – церий Се, празеодим Pr, неодим Nd, прометий Pm, самарий Sm, европий Eu кергән, – иттрийлы – гадолиний Gd, тербий Tb, диспрозий Dy, гольмий Но, эрбий Ег, тулий Tm, иттербий Yb, лютеций Lu кергән.

Физик үзлекләре

Лантаноидлар көмеш төс, изелүчәнлек каты булмау һәм уртача эрү температурасы белән (804°C тан (церий) – 1700°C ка (лютеций) кадәр) характерланалар. Тыгызлыкларына карап, лантаноидларны 2 төркемгә бүлергә мөмкин: җиңелләр һәм авырлар. Металлик лантаноидларга парамагнит үзлеге хас. Лантан һәм лантаноидлар җылылыкны һәм электр тогын үткәрәләр. Югары электр үткәрүчәнлегенә иттербий ия, түбәнрәгенә – иттрий, лантан, церий, празеодим и неодим. Электр тогын иң начар үткәрүчеләр – гадолиний и тербий. Лантаноидлар мөһим физик үзенчәлеге – аларның җылылык нейтроннарын йоту сәләте. Бу мәсьәләдә гадолиний, самарий, европий, диспрозий аерылып торалар.

Тарих

1787 елның җәендә швед офицеры К.А. Аррениус Иттербю шәһәре янындагы карьерда моңа кадәр билгеле булмаган кара төстәге минерал таба. Аңа "иттербит" дип исем кушыла (соңрак "гадолинит" дип үзгәртелә). Юхан Гадолин, 1794 елда аны тикшереп, анда яңа кушылма – иттрий оксидын таба. Шулай итеп, элементның бер кушылмасын (охшаш химик үзлекләргә ия, тик гаиләгә кермәгән) ачудан минералларны өйрәнү һәм лантаноидларны ачу дәвам итә. Процесс, галимнәр 1870нчы еллар ахырында химик үзенчәлекләрне спектроскопия ярдәмендә өйрәнә башлаганчыга кадәр, әкрен бара. Лантаноидлар 15әү булырга тиеш булу фактын беренче булып, 1914 елда Генри Мозли раслый. Лантаноидлар дип 15 элементны санау кабул ителгән, әмма лантан турында уртак фикергә һаман килә алмаганнар: төркемне лантаннан лютецийгамы яки церийдан лютецийга кадәр элементлар тәшкил итәме. Моңа охшаш бәхәсләрне гаиләнең периодик таблицадагы урыны тудыра: бу сорауга җавап итеп, периодик классификация турында берничә төрле күзаллау тәкъдим ителгән. Таблицага сыймаучы, күпчелек 1906 елда ачылган лантаноидлар турында Д.И.Менделеев түбәндәгене язган: “Монда минем фикерем бернидә дә билгеләнмәде, һәм мин монда периодик закончалык куйган иң авыр мәсьәләләрнең берсен күрәм.”

Табылу урыннары

Лантаноидларга (сирәк җирле элементларга) бай чыганаклар – Һиндстанда. Европада сирәк җирле элементлар минераллары – Кольский ярымутравында, Уралда, Украинада. Азиядә – Казахстанда, Себердә. 2011 елның июнендә Япон тикшеренүчеләре тарафыннан Тын океан төбендә металларның – лантаноидлар һәм иттрийның – киң ятмалары табыла. Галимнәр чамалавы буенча, океан төбендә металларга ия ятмаларның гомуми күләме якынча 110 млн. тонна тәшкил итә. Кытайда файдалы казымаларны табу буенча төп өч район урнашкан: Баотоуда, Сычуаньда һәм Цзянсида – монда ил чыганакларының 88% туры килә. Кытай тарафыннан табылучы сирәк җирле элементларны табу дәрәҗәсе хәзерге вакытта бөтендөнья дәрәҗәсеннән 80% алып тора.

Куллану

Лантаноидларны нефть эшкәртү заводларында, электрокерамик кушылмаларда, югары температуралы үткәргечләрдә катализатор тарафыннан кулланыла. Лантаноидлар һәм лантан корычларга, чугуннарга һәм башка эретмәләрдә кушылмалар буларак кулланылып, механик ныклыкны, корррозиягә һәм җылылыкка тотрыклылыкны арттыралар. Шулай ук лантаноидларны һәм лантанны пыялаларның махсус төрләрен табуда, атом техникасында кулланалар. Кушылмаларын лакларны, буяуларны ясауда, күн, тукыма сәнәгатенәдә, радиоэлектроникада катодларны ясауда кулланалар.