3, Lanthanoide

Alte Bezeichnung: Lanthanide (Gruppe 3b)
Gemeinsame Elektronenkonfiguration: 6s2 5d(1 oder 2) 4f(1 bis 14)

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Actinoide >>
Allgemeines: Die Lanthanoide sind eine Elementgruppe, die aus 15 sich überaus ähnlicher Metallen besteht. Von manchen Autoren wird auch das Lanthan hinzu gezählt, von anderen das Lutetium unter das Yttrium gestellt. Beide Sichtweisen haben mit Sicherheit ihre Wahrheiten. In diesem Periodensystem, welches sich an die Vorgaben der IUPAC anlehnt, wird nun das Lanthan sowohl in der Scandiumgruppe als auch bei den Lanthanoiden aufgeführt. Das Gadolinium stellt das Endglied der leichten Lanthanoide, und das Startglied der schweren Lanthanoide dar. Somit wird in diesem PSE die größtmögliche Gruppe an Elementen unter den Lanthanoiden zusammengefasst.

Ihnen gemein ist das überwiegende Auftreten der Oxidationsstufe +3 in ihren Verbindungen, der basische Charakter ihrer Oxide und das reaktive Verhalten der Metalle gegenüber Wasser und Nichtmetallen. Die Unterschiede im Atomaufbau zwischen den einzelnen Mitgliedern der Lanthanoide liegt in der Anzahl der f-Elektronen in der drittäußersten Schale, die für die Chemie relevanten Valenz-Elektronen sind dagegen die s- und d-Elektronen (immer 2 s-Elektronen und 1 oder 2 d-Elektronen), was die Ähnlichkeiten der 14 Lanthanoide erklärt.

Trends: Die Lanthanoide lassen sich in zwei Gruppen unterteilen, die leichten und die schweren Lanthanoide. Zu den ersten gehören die Elemente Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium und Gadolinium, zu den letztgenannten Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium. Bei beiden Gruppen ist eine Periodizität erkennbar:
  • Lanthan, Gadolinium und Lutetium haben alle ausschließlich Verbindungen in der Oxidationsstufe +3, die - wenn das Anion nicht farbig ist - allesamt farblos sind.

  • Cer und Terbium bilden auch Verbindungen der Oxidationsstufe +4, bei welchen eine wässrige Chemie möglich ist. Die Cer(III)- und Terbium(III)-Ionen sind farblos, Cer(IV) und Tb(IV) dagegen tiefgelb bzw. braungelb.

  • Europium und Ytterbium bilden dagegen auch Verbindungen der Oxidationsstufe +2, welche große Ähnlichkeiten mit Erdalkalimetallverbindungen aufweisen.

Die Protolyseneigung der Lanthanoid(III)-Ionen nimmt von Lanthan zum Lutetium hin zu, wobei das La(OH)3 Ähnlichkeit mit Calciumhydroxid, Lutetiumhydroxid eher mit dem Aluminiumhydroxid vergleichbar ist.